Asteroid yang melintas terlalu dekat dengan katai putih, sisa padat bintang yang sudah menghabiskan bahan bakar nuklirnya, ternyata tidak langsung hancur menjadi debu. Penelitian baru dari Planetary Science Institute yang dipimpin ilmuwan senior Jordan Steckloff menemukan bahwa sebagian besar massa asteroid awalnya tetap berada dalam pecahan yang lebih besar. Temuan ini, yang terbit di jurnal The Astrophysical Journal Letters, mengungkap satu tahap yang selama ini terlewat dalam pembentukan puing di sekitar bintang yang sekarat.
Katai putih sering dikelilingi piringan puing planet, termasuk debu dari asteroid dan objek lain yang tercabik oleh gravitasi bintang. Model-model sebelumnya umumnya mengasumsikan objek-objek itu berperilaku seperti tumpukan puing yang terikat longgar tanpa kekuatan internal. Dalam asumsi itu, objek akan pecah menjadi potongan yang semakin kecil hingga akhirnya menjadi debu. Tetapi model-model itu tidak memperhitungkan bahwa asteroid tumpukan puing ternyata memiliki kekuatan tertentu: gaya tarik-menarik kecil antara butir dan partikelnya membantu menahan mereka tetap bersama dan mencegahnya pecah menjadi potongan yang lebih kecil.
Mengapa kekuatan sekecil itu penting? Steckloff menjelaskannya dengan kalimat yang mudah diingat: tidak ada yang benar-benar tanpa kekuatan. Gaya tarik-menarik kecil antarbutir yang disebut gaya van der Waals memberi komet dan asteroid kekuatan minimum yang 10 hingga 100 kali lebih lemah daripada merobek salju yang baru jatuh. Kecil, tetapi cukup untuk mengubah hasil akhirnya. Dengan memakai model fisika yang memperhitungkan kekuatan internal asteroid, kerapatannya, dan gaya gravitasi yang bekerja padanya, Steckloff dan timnya menemukan bahwa sebagian besar massa puing tetap berada dalam potongan berukuran sekitar 0,1 hingga 1 kilometer.
Bagaimana ukuran pecahan itu ditentukan? Penelitian ini menemukan bahwa ukuran pecahan asteroid di dekat katai putih sangat bergantung pada seberapa kuat material asteroid itu saling menahan dan seberapa dekat ia mendekati bintang. Bahkan objek yang paling lemah sekalipun akan pecah menjadi pecahan berukuran beberapa ratus meter. Pecahan sebesar itu terlalu besar untuk terpengaruh secara signifikan oleh hambatan Poynting-Robertson, proses ketika radiasi bintang secara bertahap menyebabkan partikel kecil berpilin ke dalam. Sebaliknya, pecahan itu harus mengalami peristiwa atau proses tambahan, seperti tabrakan atau pecah karena rotasi, sebelum bisa menjadi debu halus yang teramati di sekitar katai putih.
Contoh dari tata surya kita sendiri mendukung gambaran ini. Ketika Komet Shoemaker-Levy 9 melintas di dekat Jupiter pada 1992, gravitasi planet itu merobeknya menjadi pecahan besar berukuran sekitar 100 hingga 1.000 meter. Pecahan-pecahan besar itu kemudian bertabrakan dengan planet tersebut. Fragmentasi pasang serupa juga telah menghasilkan keluarga komet yang melintas sangat dekat dengan Matahari. Penelitian ini juga menemukan bahwa pecahan asteroid tetap berada pada orbit yang hampir identik setelah pecah, sehingga puing berpotensi tetap lebih terkonsentrasi di sekitar katai putih daripada yang diprediksi model sebelumnya.
Para peneliti menyebut batas ini sebagai penghalang ukuran kilometer, yaitu batas seberapa kecil asteroid bisa pecah ketika dikenai gaya gravitasi katai putih yang kuat. Rekan penulis Kat Volk menekankan bahwa memahami rincian bagaimana puing di sekitar katai putih dihasilkan dan berevolusi penting untuk menempatkan pengamatan dalam konteksnya. Pemahaman itu akan membantu menjelaskan apa yang terjadi pada benda-benda kecil yang mengorbit bintang ketika bintang tersebut menjalani tahap akhir kehidupannya, dari planet hingga asteroid yang pernah mengitarinya.
Apa poin penting dari berita ini?
- Asteroid yang terlalu dekat dengan katai putih tidak langsung hancur menjadi debu, melainkan sebagian besar massanya tetap dalam pecahan yang lebih besar.
- Model lama mengasumsikan asteroid sebagai tumpukan puing tanpa kekuatan, padahal gaya van der Waals antarbutir memberi kekuatan minimum yang menahan pecahan.
- Penelitian yang dipimpin Jordan Steckloff menemukan sebagian besar massa puing tetap dalam potongan sekitar 0,1 hingga 1 kilometer, yang disebut penghalang ukuran kilometer.
- Pecahan sebesar itu terlalu besar untuk hambatan Poynting-Robertson, sehingga perlu tabrakan atau pecah rotasi sebelum menjadi debu halus.
- Contoh Shoemaker-Levy 9 di Jupiter pada 1992 mendukung gambaran ini, dan pecahan yang tetap pada orbit hampir identik membuat puing lebih terkonsentrasi.
