Gambar NIRCam tahun 2024, dari Teleskop Luar Angkasa James Webb, menunjukkan protobintang EC 53 dalam lingkaran di sebelah kiri. Para peneliti yang menggunakan data MIRI Webb yang baru telah membuktikan bahwa kristal silikat terbentuk di bagian terpanas dari piringan gas dan debu yang mengelilingi bintang – dan dapat terlempar ke tepi sistem.
Di suatu tempat di Nebula Ular, Webb menunjukkan bagaimana piringan gas dan debu yang mengelilingi bintang yang sangat muda dan aktif terbentuk adalah tempat kristal silikat ditempa dan bagaimana kristal diangkut.
Para astronom telah lama mencari bukti untuk menjelaskan mengapa komet di pinggiran Tata Surya kita mengandung silikat kristalkarena kristal memerlukan panas yang hebat untuk terbentuk dan “bola salju kotor” ini menghabiskan sebagian besar waktunya di Sabuk Kuiper dan Awan Oort yang sangat dingin.
Kini, dengan melihat melampaui Tata Surya kita, Teleskop Luar Angkasa James Webb milik NASA telah menyajikan bukti konklusif pertama yang menghubungkan bagaimana kondisi ini mungkin terjadi.
Teleskop tersebut dengan jelas menunjukkan, untuk pertama kalinya, bahwa bagian dalam piringan gas dan debu yang panas dan mengelilingi bintang yang sangat muda dan sedang aktif terbentuk. adalah tempat kristal silikat ditempa.
Webb pun membeberkan aliran kuat yang mampu mengangkut kristal ke tepi luar disk ini. Dibandingkan dengan Tata Surya kita, yang sudah terbentuk sempurna dan sebagian besar bersih dari debu, kristal akan terbentuk kira-kira antara Matahari dan Bumi.
Pengamatan sensitif terhadap protobintang, oleh Webb dalam inframerah-tengah, bintang dikatalogkan EC 53juga menunjukkan bahwa angin kencang dari piringan bintang kemungkinan besar akan melontarkan kristal-kristal ini ke lokasi yang jauh, seperti tepi piringan protoplanet yang sangat dingin, tempat komet pada akhirnya dapat terbentuk.
“Aliran terstruktur EC 53 dapat mengangkat kristal silikat yang baru terbentuk ini dan memindahkannya ke luar, seolah-olah berada di dalam jalan raya kosmik“, kata Jeong-Eun Lee, penulis utama makalah ilmiah baru diterbitkan di majalah Nature dan profesor di Seoul National University, Korea Selatan.
“Webb tidak hanya menunjukkan kepada kita jenis silikat apa yang ditemukan dalam debu dekat bintang, tetapi juga di mana silikat tersebut ditemukan sebelum dan selama suar.”
Tim menggunakan MIRI (Instrumen Inframerah Tengah) Webb untuk mengumpulkan dua set spektrum yang sangat rinci untuk mengidentifikasi unsur dan molekul tertentu serta menentukan strukturnya. Mereka kemudian secara tepat memetakan di mana segala sesuatu berada, baik ketika EC 53 “tenang” (tetapi secara bertahap “menggigit” cakramnya) dan ketika paling aktif (yang dikenal sebagai fase erupsi).
Bintang ini, yang telah dipelajari oleh tim ini dan tim lainnya selama beberapa dekade, adalah sangat dapat diprediksi (Bintang-bintang muda lainnya mempunyai suar yang tidak menentu, atau suarnya bertahan ratusan tahun). Setiap 18 bulan, EC 53 memulai fase erupsi bombastis selama 100 hari, mempercepat laju letusan dan benar-benar melahap gas dan debu dari daerah sekitarnya, sekaligus mengeluarkan sebagian dari apa yang ditelannya dalam bentuk jet dan aliran air yang kuat. Pengusiran ini dapat melemparkan beberapa kristal yang baru terbentuk ke pinggiran piringan protoplanet bintang.
“Bahkan sebagai seorang ilmuwan, sungguh menakjubkan bagi saya bahwa kita dapat menemukan silikat tertentu di luar angkasa, termasuk forsterit dan enstatit di dekat EC 53,” kata Doug Johnstone, rekan penulis dan peneliti utama di NRC (Dewan Riset Nasional) di Kanada. “Ini adalah mineral yang umum di Bumi. Bahan utama di planet kita adalah silikat.”
Selama beberapa dekade, penelitian juga telah mengidentifikasi kristal silikat tidak hanya pada komet di Tata Surya kita, namun juga pada cakram protoplanet jauh di sekitar bintang lain yang sedikit lebih tua, namun belum dapat menentukan bagaimana mereka bisa sampai di sana. Dengan data baru Webb, para peneliti kini lebih memahami bagaimana kondisi ini mungkin terjadi.
“Sungguh mengesankan bahwa Webb tidak hanya dapat menunjukkan kepada kita begitu banyak hal, tetapi juga di mana segala sesuatunya berada,” katanya. Joel Hijaurekan penulis dan ilmuwan instrumen di STScI (Space Telescope Science Institute) di Baltimore, Maryland, AS.
“Tim peneliti kami telah memetakan bagaimana kristal bergerak di seluruh sistem. Kami telah secara efektif menunjukkan bagaimana bintang menciptakan dan mendistribusikan partikel-partikel prima ini, yang merupakan secara signifikan lebih kecil dari sebutir pasir“.
Data MIRI Webb juga dengan jelas menunjukkan pancaran gas panas yang sempit dan berkecepatan tinggi di dekat kutubnya, serta aliran keluar yang sedikit lebih dingin dan lebih lambat yang berasal dari area dalam dan lebih panas dari piringan yang memberi makan bintang tersebut.
Ilustrasi mewakili setengah dari piringan gas dan debu yang mengelilingi protobintang EC 53. Suar bintang secara berkala membentuk kristal silikat, yang terlempar ke atas dan ke luar batas sistem, tempat komet dan benda batuan es lainnya pada akhirnya dapat terbentuk.
Gambar di atas, diperoleh dengan instrumen Webb lainnya, NIRCam (Near-Infrared Camera), menunjukkan sekumpulan angin dan cahaya yang tersebar dari disk EC 53, di dalam lingkaran putih, miring ke kanan. Anginnya juga mengalir ke arah yang berlawanan, kira-kira di belakang bintang, namun dalam inframerah dekat wilayah ini tampak gelap. Jetnya terlalu kecil untuk dideteksi.
Melihat ke depan
EC 53 masih “terbungkus” debu dan mungkin akan terus bertahan hingga 100.000 tahun ke depan. Selama jutaan tahun, piringan bintang muda dipenuhi butiran debu kecil dan kerikil, a jumlah tabrakan yang tak terhitung banyaknya yang secara perlahan dapat membentuk serangkaian batuan yang lebih besar, yang pada akhirnya mengarah pada pembentukan planet kebumian dan raksasa gas.
Saat piringan tersebut mengendap, baik bintang maupun planet berbatu menyelesaikan pembentukannya, debu menghilang (tidak lagi menghalangi pandangan) dan bintang mirip Matahari tetap berada di pusat sistem planet yang bersih, dengan kristal silikat “tersebar” di seluruh bagiannya.
EC 53 adalah bagian dari Nebula Ular, yang terletak 1.300 tahun cahaya dari Bumi dan penuh dengan bintang-bintang yang aktif terbentuk.
