Bintang hipercepat
Bintang hipercepat (
Inggris: hypervelocity star atau HVS) adalah
bintang yang bergerak dengan
kecepatan ekstrim (lebih dari 1000 km/detik). Bintang-bintang ini dihasilkan oleh sebuah perjumpaan (encounter)
dinamik antara
bintang ganda dekat dengan
lubang hitam di Pusat
Galaksi kita. Keberadaan bintang jenis ini pertama kali diformulasikan oleh Jack Hills
[1] (1988) sebagai sebuah simulasi teoritik.
Teori
Bila sebuah sistem bintang ganda dekat bergerak mendekati sebuah lubang hitam, maka bintang yang satu akan ditarik mengorbit lubang hitam tersebut sementara energi bintang ganda tersebut akan ditransfer ke bintang yang satu. Akibat dari tambahan energi kinetik ini, bintang ini memperoleh tambahan kecepatan dan terlontar dengan kecepatan yang amat tinggi. Hills menamakan bintang jenis ini Hypervelocity Star (HVS) atau Bintang Hipercepat. Tidak ada mekanisme lain yang diketahui dapat melontarkan bintang dari Pusat Galaksi dengan kecepatan sangat tinggi seperti skenario yang diformulasikan oleh Hills, oleh karena itu bila Bintang Hipercepat benar-benar ada, maka ini akan menjadi bukti adanya lubang hitam masif di Pusat Galaksi kita. Namun peristiwa pelontaran ini sangatlah langka. Hills menghitung hanya ada 1 bintang hipercepat dengan kecepatan di atas 1400 km/detik yang dilontarkan dari Pusat Galaksi kita setiap 1000 tahun.
[1] Kemungkinan hanya ada 6000 bintang hipercepat di dalam Galaksi kita.
Perhitungan selanjutnya oleh Qingjuan Yu dan
Scott Tremaine[2] (2003) mengusulkan dua mekanisme tambahan untuk melontarkan bintang hipercepat dari Pusat Galaksi: perjumpaan antara dua bintang tunggal, dan
perjumpaan tiga-benda (three-body encounter) antara sebuah bintang tunggal dengan dengan lubang hitam ganda (binary black holes). Dari perhitungan mereka, diperoleh hasil: 1) laju pelontaran melalui mekanisme perjumpaan dua bintang tunggal adalah 10-11 per tahun, artinya hanya 1 bintang setiap 100 milyar tahun yang akan terlontar dengan cara ini dari Pusat Galaksi. Angka ini sangat rendah dan dapat diabaikan. 2) Juga sesuai dengan perhitungan Hills, saat ini kira-kira hanya ada 1000 bintang hipercepat dalam Galaksi kita. Karena jumlah bintang dalam Galaksi kita paling tidak berjumlah 1011 (seratus milyar) bintang, maka bintang hipercepat sangatlah langka. Alessia Gualandris et al.
[3] (2005) kemudian mempelajari bagaimana lubang hitam supermasif (lubang hitam dengan massa jutaan kali massa matahari) melontarkan bintang-bintang melalui eksperimen hamburan dan menemukan bahwa 1) lubang hitam supermasif melontarkan bintang hipercepat dengan kecepatan yang amat tinggi sementara 2) lubang hitam ganda melontarkan bintang dengan
frekuensi yang lebih sering. Dalam kasus di mana lubang hitam massa menengah (intermediate-mass black hole) mengorbit mendekati (dengan orbit spiral) lubang hitam supermasif, Yuri Levin
[4] menemukan bahwa lubang hitam massa menengah tersebut akan melontarkan bintang hipercepat dalam suatu semburan yang akan berlangsung beberapa saat, dan juga bahwa sebagian besar bintang akan dilontarkan ke segala arah. Bila orbit lubang hitam massa menengah tersebut cukup eksentrik (orbit berbentuk elips), bintang-bintang yang dilontarkan akan disemburkan ke arah tertentu dan membentuk sebuah jet yang cukup lebar.
Meskipun langka, bintang hipercepat sangat penting untuk membuktikan keberadaan lubang hitam di Pusat Galaksi kita. Bintang ini juga dapat membantu kita memahami
dinamika di Pusat Galaksi. Oleg Gnedin
[5] juga menunjukkan bahwa bila kita mengetahui arah gerak bintang hipercepat dengan baik, maka kita dapat mengetahui bentuk dan orientasi dari
halo Galaksi kita. Frekuensi pelontaran mereka,
kelas spektrum mereka, serta distribusi mereka dapat membantu kita memahami
pembentukan bintang di Pusat Galaksi kita (Kollmeier & Gould, 2007)
[6].
Penemuan bintang hipercepat
Ringkasan 7 bintang hipercepat yang telah ditemukan (
Mei 2007)
Nama
Kecepatan
Jarak
Waktu tempuh
Nama Katalog
Sumber
km/detik
kpc
juta tahun
HVS1
+709
71
160
SDSS J090745.0+024507
1
HVS2
+717
19
32
US 708
2
HVS3
+548
61
100
HE 04375439
3
HVS4
+563
75
130
SDSS J091301.0+305120
4
HVS5
+643
55
90
SDSS J091759.5+672238
4
HVS6
+508
75
160
SDSS J110557.45+093439
4
HVS7
+418
55
120
SDSS J113312.12+010824.9
4
Keterangan kolom:
Kecepatan: Kecepatan bintang relatif terhadap Pusat Galaksi
Jarak: Jarak bintang dari matahari
Waktu lontar: Perkiraan waktu yang telah ditempuh bintang tersebut dari Pusat Galaksi semenjak pelontarannya
Sumber:
1 = Warren Brown et al. (2005)
[7]2 = H.A. Hirsch et al. (2005)
[8]3 = H. Edelmann et al. (2005)
[9]4 = Warren Brown et al. (2006)
[10]Pada tahun 2005, dalam sebuah
survey kinematika bintang-bintang panas di cabang horizontal (blue horizontal branch), Warren Brown et al. (2005) secara tidak terduga menemukan bintang hipercepat pertama,
[7] yaitu SDSS J090745.0+024507. Jarak bintang diperkirakan antara 39 atau 71 kpc (kilo
parsec) dari
matahari. Kecepatan radial bintang ini adalah 850 km/detik, sementara kecepatannya relatif terhadap pusat Galaksi paling tidak adalah 710 km/detik. Pada jarak menengah bintang ini, yaitu 55 kpc,
massa total Galaksi hingga jarak ini diperkirakan sebesar 5.4×1011 kali massa matahari dan kecepatan untuk lolos dari ikatan gravitasi
Bima Sakti adalah 305 km/detik. Dengan demikian bintang ini bergerak dengan kecepatan paling tidak 2 kali lipat
kecepatan lolos Galaksi. Pengamatan berikutnya oleh Cesar Fuentes et al. (2006) menemukan bahwa bintang ini adalah sebuah
bintang variabel dengan
amplitudo rendah, dan memastikan bahwa bintang ini adalah
deret utama dengan
kelas spektrum B9. Jarak bintang ini dengan demikian adalah 71 kpc
[11].
Hingga saat ini, 6 buah bintang hipercepat yang dilontarkan dari Pusat Galaksi telah ditemukan oleh Warren Brown et al. (2005
[7], 2006
[10]) dan juga oleh H.A. Hirsch et al. (2005)
[8]), sementara 1 buah bintang hipercepat yang ditemukan oleh H. Edelmann (2005) diduga dilontarkan dari
Awan Magellan Besar[9]. Tabel di samping menguraikan data ketujuh bintang hipercepat yang telah ditemukan.
By :Dziki & Rizky
