Ketika membayangkan bintang, kebanyakan orang langsung memikirkan bola api raksasa yang menyala terang dan panasnya tak terbayangkan. Gambaran itu memang benar untuk sebagian besar bintang seperti Matahari, tetapi alam semesta ternyata menyimpan objek yang mematahkan asumsi tersebut. Para astronom menemukan bahwa tidak semua bintang bersuhu ribuan derajat. Ada objek mirip bintang yang justru suhunya mendekati suhu musim dingin di Bumi. Penemuan ini mengubah cara ilmuwan memahami definisi bintang, proses pembentukannya, serta batas antara planet raksasa dan bintang gagal.
Objek dingin bernama katai cokelat
Objek paling dingin yang pernah terdeteksi termasuk dalam kategori katai cokelat. Katai cokelat adalah benda langit yang terbentuk seperti bintang dari runtuhan awan gas, tetapi massanya terlalu kecil untuk memulai reaksi fusi hidrogen stabil di inti. Tanpa mesin nuklir yang menghasilkan energi terus menerus, panas internalnya perlahan memudar seiring waktu. Salah satu contoh paling ekstrem adalah WISE 0855−0714, objek yang suhunya diperkirakan sekitar minus dua puluh derajat Celsius. Suhu tersebut hampir setara dengan suhu beku di wilayah kutub Bumi, sesuatu yang terdengar mustahil bagi benda kosmik.
Mengapa bisa sedingin itu
Pada bintang normal, gravitasi menekan inti hingga tekanan dan suhu cukup tinggi untuk memicu fusi hidrogen. Reaksi ini menghasilkan energi besar yang memanaskan seluruh bintang. Namun pada katai cokelat, massa yang terlalu kecil membuat tekanan inti tidak pernah mencapai ambang fusi stabil. Tanpa sumber energi internal yang kuat, panas sisa pembentukan perlahan hilang ke ruang angkasa. Proses pendinginan ini berlangsung miliaran tahun hingga suhu permukaan turun drastis. Karena itu, semakin tua usia katai cokelat, semakin dingin pula temperaturnya.
Sulitnya mendeteksi bintang dingin
Bintang biasa mudah ditemukan karena memancarkan cahaya tampak terang. Katai cokelat berbeda. Mereka hampir tidak memancarkan cahaya visual sehingga tampak gelap di teleskop optik. Para astronom harus menggunakan teleskop inframerah untuk mendeteksinya, karena objek dingin lebih banyak memancarkan radiasi inframerah daripada cahaya tampak. Bahkan dengan teknologi modern, objek seperti WISE 0855−0714 nyaris tak terlihat dan hanya terdeteksi sebagai titik redup. Kesulitan observasi ini membuat ilmuwan menduga masih banyak objek serupa yang belum ditemukan.
Batas tipis antara planet dan bintang
Katai cokelat sering disebut sebagai objek perantara antara planet gas raksasa dan bintang kecil. Massanya lebih besar daripada planet terbesar, tetapi lebih kecil daripada bintang terkecil. Dalam klasifikasi astronomi, batasnya biasanya ditentukan oleh kemampuan memicu fusi deuterium. Jika massanya cukup untuk membakar deuterium tetapi tidak cukup untuk hidrogen, objek itu dikategorikan katai cokelat. Jika massanya lebih kecil lagi, ia dianggap planet. Perbedaan ini penting karena menunjukkan bahwa alam semesta tidak selalu mengikuti kategori tegas, melainkan spektrum kontinu.
Atmosfer aneh di dunia beku kosmik
Suhu ekstrem rendah pada katai cokelat memungkinkan terbentuknya fenomena atmosfer yang tidak ditemukan pada bintang panas. Model atmosfer menunjukkan kemungkinan adanya awan es, awan garam, bahkan awan air. Pada beberapa katai cokelat yang lebih hangat sedikit, ilmuwan mendeteksi jejak metana dan uap air melalui spektrum inframerah. Komposisi kimia tersebut mirip atmosfer planet gas raksasa seperti Jupiter, tetapi dalam skala yang lebih masif. Hal ini menambah misteri karena objek yang terbentuk seperti bintang justru memiliki sifat atmosfer mirip planet.
Dampak penemuan terhadap teori kosmologi
Penemuan bintang sangat dingin memberi dampak besar pada teori pembentukan bintang dan populasi objek galaksi. Jika banyak katai cokelat tersembunyi di galaksi, jumlah objek bermassa kecil bisa jauh lebih besar daripada perkiraan sebelumnya. Ini berarti massa total galaksi mungkin lebih besar daripada yang dihitung dari bintang terang saja. Beberapa peneliti bahkan mengusulkan bahwa populasi objek redup ini dapat membantu menjelaskan sebagian misteri massa tak terlihat di galaksi, meskipun bukan kandidat utama materi gelap.
Teknologi yang memungkinkan penemuan
Kemajuan teleskop inframerah berbasis ruang angkasa berperan penting dalam menemukan objek dingin. Instrumen seperti teleskop WISE memindai langit dalam panjang gelombang inframerah yang sensitif terhadap radiasi panas lemah. Data dari survei ini kemudian dianalisis untuk mencari objek yang bergerak relatif terhadap latar belakang bintang jauh. Gerakan kecil tersebut menandakan bahwa objek berada relatif dekat dengan Tata Surya. Teknik ini memungkinkan astronom menemukan benda redup yang sebelumnya tersembunyi dari pengamatan.
Implikasi bagi pencarian dunia baru
Keberadaan bintang sangat dingin memperluas kemungkinan jenis objek yang dapat ditemukan di alam semesta. Jika objek seperti ini umum, maka lingkungan kosmik mungkin jauh lebih beragam daripada bayangan lama yang hanya dipenuhi bintang terang. Studi lanjutan terhadap katai cokelat juga membantu ilmuwan memahami proses pembentukan planet raksasa, karena kondisi fisiknya memiliki kemiripan. Dengan mempelajari dunia beku kosmik ini, astronom mendapatkan petunjuk penting tentang bagaimana materi berperilaku dalam suhu rendah ekstrem di luar angkasa.
