Lupakan tentang megastruktur alien: pengamatan baru menjelaskan perilaku bintang Tabby hanya debu

Gambar artistik KIC 8462852, kecerahannya telah berubah dengan cara yang tidak biasa selama beberapa tahun terakhir

Perburuan ilmiah untuk planet-planet di abad ke-21 telah benar-benar terjadi, dan metode transit pertama-tama. Ketika sebuah planet lewat di depan bintang induknya, seperti yang dilihat dari sudut pandang kami, bagian dari cahaya bintang menghilang untuk sementara waktu. Transit semacam itu memberikan pemburu planet dengan metode yang bermanfaat untuk mencari dunia dalam orbit di sebelah bintang lain. Hari ini, kita sudah tahu ribuan bintang dengan planet mereka sendiri, dan kebanyakan dari mereka ditemukan dengan metode transit.

Ketika mengembangkan misi yang berfokus pada menemukan planet, kita harus berharap bahwa dengan bantuannya kita akan menemukan banyak keanehan. Namun, para astronom sama sekali tidak siap untuk mendeteksi keajaiban seperti bintang Tabby , yang cahayanya teredam sangat kuat, dan sepenuhnya tidak teratur. Setelah beberapa tahun berspekulasi tentang topik ini, di mana ada versi dari badai komet hingga struktur raksasa alien, para ilmuwan akhirnya memecahkan teka-teki ini . Pelakunya ditugaskan debu, meskipun berperilaku dengan cara yang agak tidak biasa.


Di sebelah kiri adalah inframerah, di sebelah kanan adalah radiasi ultraviolet dari bintang Tabby. Tidak ada bukti banyak penjelasan untuk penurunan luminositas oleh sebab-sebab "alami".

Selama beberapa tahun, misi Kepler mampu mempelajari lebih dari 100.000 bintang. Dari ratusan ribu bintang, satu menonjol dengan perilakunya yang menarik. KIC 8462852, dikenal sebagai bintang Tabby, atau bintang Boyajyan (untuk menghormati penemu perilaku ini), atau sebagai WTF? (di mana fluksnya? [permainan pada kata-kata adalah singkatan yang sama untuk di mana fluksnya, "di mana cahaya itu", dan apa-apaan itu "apa-apaan"), memiliki kombinasi sifat yang sangat unik. Dia pada saat yang sama:

• menunjukkan penurunan luminositas yang serius, hingga 22% (untuk sebagian besar bintang di planet ini luminositasnya berkurang tidak lebih dari 1%),
• perlahan memudar selama beberapa dekade, tetapi terkadang menjadi lebih terang (yang tidak dilakukan oleh bintang serupa lainnya)
• kecerahan keseluruhan berfluktuasi selama penurunan luminositas (dan tidak hanya secara bertahap berkurang, dan kemudian meningkat, seperti halnya dengan planet),
• Itu tidak menghasilkan radiasi infra merah (yang diperlihatkan oleh semua bintang lain dengan penurunan luminositas yang serius).

Ini memunculkan teka-teki yang rumit.


Sejumlah besar gambar sistem protoplanet telah diperoleh. Sebuah karya seni di bidang ini adalah teleskop inframerah SPHERE, yang secara teratur menghasilkan gambar dengan resolusi urutan 10 ", atau kurang dari 0,003 derajat per piksel. KIC 8462852 tidak memiliki sifat biasa atau radiasi inframerah.

Itu tidak mungkin sebuah planet, karena planet itu tidak bisa sebesar itu untuk menghalangi begitu banyak cahaya dari bintang. Bahkan jika Anda membayangkan sebuah planet dengan sistem cincin besar, seperti Saturnus raksasa, kemiringan luminositas akan periodik dan halus, dengan dataran tinggi tertentu pada grafik. Tetapi ini bertentangan dengan data yang dikumpulkan.


Penggambaran artistik dari sistem cincin dari planet raksasa muda atau kurcaci coklat J1407b yang mengorbit bintang lain. Dunia dengan cincin yang sangat berkembang dapat menyebabkan penurunan yang kuat dalam cahaya tampak bintang, tetapi penurunan tersebut harus periodik, yang tidak diamati.

Itu bisa menjadi bintang yang sangat muda dengan planetesimal , piringan protoplanet dan lingkungan yang sangat berdebu. Semua bintang yang kami lihat dengan penurunan luminositas yang kuat masuk dalam kategori ini.

Tapi bintang Tabby terlalu tua untuk memiliki cakram protoplanet: sudah ratusan juta tahun. Dan yang paling penting, itu tidak memberikan radiasi infra merah yang seharusnya dimiliki oleh sebuah bintang dengan piringan protoplanet. Karena itu, bintang ini pada awalnya disebut WTF, "di mana cahaya."


Gambar artistik bintang muda yang dikelilingi oleh disk protoplanet. Banyak properti disk protoplanet di sekitar bintang seperti matahari tidak diketahui, tetapi mereka semua memiliki radiasi inframerah yang khas. Tabby tidak memilikinya.

Ini bisa menjadi beberapa peristiwa berturut-turut yang terkait dengan berlalunya komet, di mana mereka mengeluarkan sejumlah besar debu, jatuh ke bagian dalam sistem bintang. Baru-baru ini relatif, ditunjukkan bagaimana ini dapat menjelaskan penurunan luminositas jangka pendek yang diamati.


Ilustrasi badai komet di sekitar bintang yang dekat dengan kita. Varian komet adalah salah satu penjelasan untuk penurunan luminositas bintang Tabby, yang juga ditolak setelah menerima spektrum astronomi berkualitas tinggi.

Tetapi ada fenomena lain yang tidak menjelaskan solusi yang diajukan: penurunan luminositas bintang dalam jangka panjang. Bintang itu disebut "Tabby Star" bukan karena ditemukan oleh ilmuwan khusus ini, tetapi karena ia memulai penyelidikan ilmiah tentang perilaku menarik dan penting yang belum pernah ditemukan sebelumnya.

Tetapi bintang ini telah dikenal selama lebih dari seabad, dan kita melihat penurunan luminositas jangka panjang, yang tidak bisa dijelaskan oleh model ini. Debu planet meledak dalam beberapa bulan; untuk memblokir cahaya bintang selama seratus tahun, perlu membombardirnya dengan komet hampir terus menerus. Itu akan membutuhkan kehadiran banyak komet dalam orbit yang sama, tetapi kita tidak membayangkan bagaimana mendapatkan konfigurasi seperti itu.


Kurva cahaya Harvard untuk bintang KIC 8462852, dan perbandingan dengan dua bintang lain yang kecerahannya jelas tidak berubah.

Apa penjelasan yang tersisa? Salah satu ide populer adalah bahwa di sekitar bintang ini peradaban yang maju secara teknologi sedang membangun megastruktur yang secara berkala (atau secara aperiodik) mencakup sebagian besar cahaya bintang. Struktur mendekati penyelesaian dari waktu ke waktu, dan menghalangi semakin banyak cahaya. Fakta bahwa selama seratus tahun terakhir cahaya dari bintang telah redup begitu banyak dapat dijelaskan oleh kemajuan konstruksi.

Idenya menarik, meskipun tidak standar.


Megastruktur alien yang belum selesai, yang, pada prinsipnya, dapat dideteksi oleh teleskop ruang angkasa Gaia, sebagian dapat mengaburkan cahaya bintang. Namun, ini bukan yang terjadi di sekitar KIC 8462852 - opsi ini menolak studi spektrum.

Tetapi, berkat banyaknya pengamatan berikutnya, kita tahu bahwa ini tidak benar. Alasannya adalah bahwa megastruktur alien akan sepenuhnya buram terhadap cahaya: ia tidak bisa melewatinya. Itu tidak mungkin melewati planet, bulan, atau benda padat lainnya.

Dari 19.000 gambar yang diperoleh selama tiga tahun terakhir, yang diambil dalam empat rentang panjang gelombang, dari biru ke cahaya inframerah, kami belajar bahwa dalam semua kasus cahaya redup, cahaya biru terutama diblokir: dari peluruhan jangka pendek ke peluruhan jangka panjang. Dan hanya satu hal yang bisa menghalangi cahaya biru, sementara membiarkan merah lewat: partikel debu dengan ukuran tertentu.


Di sebelah kiri - foto dalam cahaya tampak, di sebelah kanan - dalam inframerah; Barnard 68 globule yang kaya akan debu terlihat dalam gambar. Cahaya inframerah terhalang lebih sedikit karena partikel-partikel debu halus tidak dapat berinteraksi dengan cahaya dengan panjang gelombang yang panjang.

Jadi itu pasti debu. Apa pun alasan penurunan jumlah cahaya yang ditransmisikan, serta peredupan jangka panjang, debu harus menjadi dasar dari fenomena ini. Penurunan luminositas Kepler dan pemudaran kuno disebabkan oleh fenomena yang sama. Sebagaimana ditunjukkan dalam karya baru :

Redaman warna ini menunjukkan keberadaan partikel debu hingga ~ 0,1 μm. Debu semacam itu seharusnya diterbangkan oleh tekanan radiasi bintang agak cepat, sehingga awan debu harus terbentuk dalam beberapa bulan. Pengamatan inframerah modern dilakukan dengan lapisan debu 12,4% ± 1,3%, dan mereka sesuai dengan peredupan cahaya oleh debu circumstellar.

Inilah yang ditunjukkan oleh bukti: debu. Tapi tetap saja, situasinya tetap agak misterius.


Ilustrasi kawasan berdebu yang kompleks di sekitar bintang yang telah dilapis dengan data terbaru dari Tabota Boyajyan menunjukkan kegagalan luminositas baru-baru ini. Debu tidak bisa berada di permukaan bintang seperti yang ditunjukkan pada gambar.

Akibatnya, bintang Tabby menggabungkan fitur itu sendiri, kehadiran simultan yang tidak dapat kita harapkan:

• Gambar itu bertepatan dengan apa yang seharusnya ada di hadapan sejumlah besar debu circumstellar, yang biasanya menunjukkan pemuda luar biasa dari bintang, yang berada pada tahap pembentukan.
• Bintang itu sendiri lebih terang, lebih panas, dan lebih masif dari matahari: bintang itu memancarkan empat kali lebih banyak cahaya daripada matahari.
• Bintang itu sudah tua: usianya ratusan juta tahun, dan dalam segala hal ia terus menyala, berada di urutan utama.

Dengan kata lain, debu yang terlihat oleh kita harus tetap hanya beberapa bulan, dengan mempertimbangkan sifat-sifat bintang. Jadi, bintang memiliki beberapa cara untuk mengisi debu. Sejauh yang kita tahu, ada dua kemungkinan yang berarti: apakah bintang memiliki cincin debu eksternal dengan awan debu tebal atau terus-menerus dihujani asteroid, atau bintang memiliki beberapa objek eksternal yang menghalangi cahayanya.


Saat ini, gagasan utama adalah keberadaan piringan debu dan pecahan di sekitar bintang. Maka kebetulan yang luar biasa seharusnya terjadi, di mana pesawatnya idealnya bertepatan dengan garis pandang kita - ini akan menjadi peristiwa yang luar biasa tetapi tidak mungkin. Bahkan dengan probabilitas 1%, akan aneh bahwa 99% bintang yang tersisa tidak memperhatikan hal ini.

Penurunan kecerahan bintang yang tampak dari tahun 1890-an, tampaknya, berlanjut hari ini, pada tahun 2018, tetapi tidak merata. Selain itu, selalu ada periode penurunan luminositas sementara, yang berlangsung selama berbulan-bulan, serta penurunan yang lebih pendek, yang berlangsung tidak lebih dari sehari. Ini jelas merupakan konsekuensi dari kehadiran partikel debu, mungkin sekitar 100 nm. Rasio persen cahaya yang diblokir pada panjang gelombang yang berbeda menegaskan hal ini dan menolak hipotesis lainnya.

Tapi dari mana debu ini berasal? Untuk mengurangi jumlah pilihan, para ilmuwan menghitung jumlah debu yang diperlukan untuk menjelaskan peredupan bertahap cahaya tampak bintang selama 100 tahun terakhir, serta untuk penurunan jangka pendek. Untuk memblokir, berdasarkan pada pesawat yang melintasi debu garis pandang kita, diperlukan massa debu yang setara dengan bulan.


Awalnya, skenario fragmen komet dianggap menjelaskan apa yang terjadi pada bintang Tabby. Tetapi sebaliknya, beberapa benda mirip komet dengan periode revolusi yang panjang dan lingkaran debu debu yang besar dapat menyebabkan turunnya luminositas transien transien ini, namun, ini akan membutuhkan massa materi yang sangat besar yang tidak berbentuk benda buram.

Tapi itu belum semuanya. Studi sebelumnya telah menyarankan bahwa sejumlah besar debu antarbintang mungkin ada di ruang angkasa, sebagaimana dibuktikan oleh data.

Teori ini dapat menggantikan atau melengkapi varian circumstellar. Disk materi di sekitar bintang adalah hal yang paling tidak perlu dijelaskan. Sejumlah besar debu mungkin tidak ada di dalam pesawat yang kita amati, tetapi juga di luarnya, mungkin membentuk lingkaran cahaya. Kita tidak tahu ini, tetapi kita tahu bahwa jika itu ada, maka itu tidak boleh terlalu dekat dengan bintang, jika tidak ia akan memancarkan dalam jangkauan inframerah. Komet juga harus memancarkan radiasi inframerah; Teleskop James Webb mungkin akan dapat mengetahui apakah komet bertanggung jawab untuk menurunkan luminositas bintang untuk sementara waktu.


Disk debu dan fragmen, yang mengorbit di sekitar bintang itu sendiri atau di sekitar planetnya, harus memancarkan radiasi inframerah - tetapi ini tidak diamati. Namun, pengamatan kami dapat menjelaskan keberadaan disk (atau lingkaran cahaya) yang terletak lebih jauh dari bintang.

Akhirnya, ada teori kandidat lain untuk menjelaskan pengamatan: debu dapat menjadi hasil dari gangguan pencernaan bintang.

Jika bintang ini mencoba mencerna sebuah planet, raksasa gas seukuran, katakanlah, Uranus, ini bisa menjelaskan semuanya. Penurunan jangka panjang pada bintang dalam spiral planet atau beberapa benda planet, yang mungkin terjadi ratusan atau ribuan tahun yang lalu, dapat menyebabkan peningkatan kecerahan sementara, dari mana bintang kembali ke keadaan normal dan stabil. Dan kemiringan luminositas yang diamati dapat dijelaskan oleh fragmen planet dari kataklik sebelumnya, atau oleh penguapan dan emisi gas dari benda yang lebih kecil.


Gambar seni HD 189733 b, Jupiter panas begitu dekat dengan bintangnya sehingga atmosfernya mendidih dan lolos ke ruang angkasa. Jika KIC 8462852 baru-baru ini menelan raksasa gas, itu pada prinsipnya dapat “bersendawa” partikel debu, yang dapat menyebabkan peredupan cahaya yang diamati.

Terlepas dari mekanisme mana yang bekerja di sini, kita dapat memastikan satu hal: alasan memudarnya bintang Tabby terletak pada debu. Ini adalah debu partikel normal yang mengandung partikel hingga 100 nm, atau kurang dari panjang gelombang cahaya tampak. Debu yang sama, yang menyebabkan penurunan kecerahan singkat, kurang-hari atau kurang, juga menyebabkan noda yang berlangsung selama berbulan-bulan, dan telah menyebabkan noda umum bintang selama seratus tahun terakhir. Semua ini disebabkan oleh debu normal.

Pertanyaan besar dan terbuka adalah sebagai berikut: dari mana debu ini berasal? Itu tidak ada di sana karena bintang ini masih muda atau masih terbentuk, dan keberadaan teman yang tidak terlihat dalam sebuah bintang tunduk pada batasan yang ketat. Itu tidak bisa sepenuhnya antarbintang. Apakah ada planet yang terlalu matang oleh bintang? Adakah hal lain yang tidak biasa terjadi di sana? Satu-satunya cara untuk mengetahuinya adalah dengan melakukan lebih banyak penelitian ilmiah, dan kualitas yang lebih baik. Satu hal yang jelas: bahkan jika megastruktur alien ada di suatu tempat, mereka tidak ada di sana.