Penentuan Parameter Fisik dan Geometrik Selubung Bintang Be d

Penentuan Parameter Fisik dan Geometrik Selubung Bintang Be d
Gugus NGC 663 Berdasarkan Polarisasi Intrinsiknya
D.N. Dawanas", R. Hirata", C. Kunjaya", dan H.L. Malasan l)
1)Jurusan Astronomi, FMIPA, Institut Teknologi Bandung, Bandung, Indonesia
z) Department of Astronomy, Kyoto University, Kyoto, Japan
Diterima tanggal 11 Mei 2001, disetujui untuk dipublikasikan 18 Juni 2001
Abstrak
Enam bintang kelas B dan limabelas bintang kelas Be yang berada dalam gugus
NGC 663 telah diamati polarisasi liniernya. Dari hasil fitting dengan kurva Serkowski
diperoleh bahwa empat bintang kelas B berada dalam fase bintang Be dan dua bintang Be
berada dalam fase bintang B. Sehingga bintang kelas B yang digunakan untuk menentukan
polarisasi yang berasal dari materi antar bintang berjumlah empat buah dan bintang Be
yang dianalisis berjumlah 16 buah dan satu bintang Be tidak dapat dianalisis karena
datanya yang sangat jelek. Dari perbandingan sudut polarisasi yang diamati pada
bintang-bintang Be dengan sudut polarisasi yang diamati pada bintang-bintang kelas B
diperoleh bahwa sudut polarisasi bintang Be lebih tersebar. Keadaan ini menunjukkan
bahwa polarisasi yang diamati pada bintang-bintang Be bukan hanya disebabkan oleh
materi antar bintang saja, tetapi juga oleh polarisasi intrinsik bintang Be sendiri. Adanya
sudut polarisasi yang besar dan yang kecil pada bintang-bintang Be dibandingkan dengan
sudut polarisasi bintang B normal merefleksikan tersebarnya orientasi sumbu rotasi
bintang-bintang Be dalam gugus tersebut. Keempat bintang kelas B selanjutnya digunakan
untuk menentukan polarisasi yang berasal dari materi antar bintang dan hasilnya
digunakan untuk menentukan polarisasi intrinsik keenambelas bintang Be dengan cara
mengurangkan polarisasi yang diamati dengan polarisasi yang berasal dari materi antar
bintang. Dari keenambelas bintang Be yang dianalisis, tiga belas bintang diantaranya
dapat ditentukan parameter fisik dan geometrik selubungnya dengan cara
membandingkannya dengan model silinder yang homogen dari Hirata (1983).
Kata Kunci : Bintang Be, Polarisasi, NGC663
Abstract
The linear polarization of six B stars and fifteen Be stars in NGC 663 has been
observed. From fitting procedure with Serkowski 's curve we obtained that four B stars in
the phase of Be stars, and six Be stars in the phase of B stars. Therefore the number of B
stars which were used to determine the interstellar polarization are four and the Be stars
which are analyzed are sixteen and one Be stars couldn't be analyzed because its data is
bad. The comparison between the polarization angles of Be stars and those of B stars
showed that the polarization angle of Be stars scatter much more, which can be attributed
to the intrinsic polarization of Be stars. The existence of smaller and larger polarization
angles in Be stars, when compared with those in B stars reflect the scatter in projected
orientation of rotating axis of Be stars in this cluster. Furthermore, the four B stars were
used to determine the interstellar polarization and the results were used to determine the
intrinsic polarization of Be stars by subtracting their observed polarization with the
interstellar polarization. From the sixteen Be stars, only thirteen stars which can
'
67
70
JMS Vol. 6 No. 2, Oktober 2001
Tabel 1. Data bintang program di gugus NGC 663 dan Tnggal pengamatannya
Bintang Tipe B
No
No.
Bintang
Tipe
Spek.
Mag.
1
44
B6 lab
08.48
2
3
86
140
B8 lab
B
4
5
144
210
B
-
6
211
-
Bintang Tipe Be
Tanggal
No
No.
Pengamatan
Bintang
Tipe
Spek.
Mag.
Tanggal
Pengamatan
Be
Be
12.06
12.10
11-12-1993
11-12-1993
10.38
11.06
09-12-1993
12-12-1993
06-12-1993
29-11-1989
1
06
06-01-1991
06-01-1991
2
3
10
21
08.94
08-01-1991
4
30
Be
Be
10.89
11.37
23-11-1992
23-11-1992
5
6
53
67
Be
Be
11.50
12.60
12.10
11.34
08-01-1994
07-01-1994
7
8
107
110
Be
10.16
06-01-1994
06-01-1991
9
120
Be
Be ?
10.09
10.89
29-11-1989
05-01-1991
08-01-1991
10
121
Be ?
13.44
11
141
B9Vne
10.66
08-01-1991
29-12-1991
03-02-1993
07-01-1994
12
13
170
194
Be
11.98
Be
11.33
07-12-1993
09-12-1993
14
222
15
297
Be
Be
11.35
11.55
04-01-1994
07-01-1991
Sudut posisi polarisasi bintang Be tersebar mulai dari 94° sampai 107° sedangkan
sudut posisi polarisasi bintang kelas B tersebar mulai dari 97° sampai 108°. Hal yang sama
juga diamati pada bintang-bintang kelas B dan Be yang berada di gugus h Persei 18) dan
9).
gugus x Persei l
Adanya perbedaan distribusi sudut ini merupakan petunjuk bahwa
polarisasi yang terjadi pada bintang-bintang Be bukan hanya disebabkan oleh materi antar
bintang yang berada di latar depannya saja, tetapi juga berasal dari polarisasi intrinsik,
yaitu polarisasi yang berasal dari bintangnya sendiri. Karena bintang Be dikenal
mempunyai selubung di sekitar ekuatornya, maka polarisasi intrinsik tersebut dapat
dipastikan berasal dari selubungnya. Dari penelitian terhadap polarisasi bintang-bintang B
19)
dan Be di Gugus h Persei dan x Persei l8 ' didapatkan bahwa bintang kelas B yang sudut
polarisasinya berada di ekstrim kiri atau kanan, pada saat pengamatan dilakukan, berada
JMS Vol. 6 No. 2, Oktober 2001
71
dalam fase Be, sedangkan bintang-binang Be yang sudut polarisasinya berada di tengahtengah distribusi sudut tersebut beberapa diantaranya berada dalam fase B. Untuk gugus
NGC 663, bintang kelas B yang kemungkinan berada dalam fase Be adalah bintang No.
140 dan 144, hal ini tampak dari posisi sudut polarisasinya yang berada di ekstrim kanan
(lihat Gambar 1)
Be Stars
297
B Stars
144
X
92,0
94,0
96,0
98,0
100,0
102,0
104,0
106,0
108,0
110,0
19
Gambar 1. Perbandingan distribusi sudut polarisasi bintang Be dengan bintang B normal
yang berada di gugus NGC 663.
Dari distribusi sudut polarisasi bintang-bintang Be ini dapat dilihat ada bintang
yang sudut polarisasinya besar dan ada pula yang kecil. Perbedaan sudut polarisasi ini
menunjukkan bahwa sumbu rotasi bintang-bintang Be tersebut berorientasi secara acak.
Jika polarisasi bintang-bintang kelas B mumi berasal dari materi antar bintang (MAB),
maka sudut posisi polarisasi dari bintang-bintang kelas B ini merupakan sudut posisi
polarisasi MAR Oleh karena itu sudut posisi polarisasi MAB dapat diperoleh dengan
merata-ratakan sudut posisi polarisasi bintang-bintang kelas B.
4. Polarisasi Materi Antar Bintang dan Polarisasi Intrinsik
Pengamatan dengan polarimeter pada bintang-bintang akan memberikan besar dan
sudut posisi polarisasi atau Pi dan 9i pada panjang gelombang Ai, i = 1, 2, 3, ......., Ni,.
Beberapa pengamatan dimasa lalu
2,3,4)
menunjukkan bahwa polarisasi yang disebabkan
72
JMS Vol. 6 No. 2, Oktober 2001
oleh materi antar bintang, akan mengikuti suatu aturan yang dikenal dengan nama aturan
empiris Serkowski yang dituliskan sebagai berikut
P
= Pmax
exp [ K In z
(Amax /A
(1)
A
P, adalah besarnya polarisasi materi antar bintang pada panjang gelombang
dinyatakan dalam persen (%),
Amax)
Pmax
A,
yang
adalah puncak polarisasi pada panjang gelombang
dan K adalah suatu konstanta. Harga konstanta K ini ben,,ariasi dari satu peneliti ke
peneliti lainnya, diantaranya ditumukan
K = 1,15`0,
K = (-0,10 ± 0,05) + (1,86
0,09) Amax '), dan K = (0,01 f 0,05) + (1,66 f 0,09) :tmax Z1) .
Untuk bintang-bintang yang polarisasinya berasal dari kombinasi polarisasi materi
antar bintang dan polarisasi intrinsik, besaran polarisasi yaitu
P
dan B; merupakan
penjumlahan dari kedua sumber polarisasi tersebut. Akan tetapi karena besaran polarisasi
ini merupakan besaran vektor, maka penjumlahannya pun tidak sederhana. Guna mempermudah pemisahan kedua komponen polarisasi ini dapat digunakan parameter Stokes, yaitu,
Q; = Pi cos(20i )
(2)
U; = Pi sin(20i )
(3)
Jika kita ingin mendapatkan kembali harga
P
dan Bl , maka persamaan (2) dan (3) dapat
diturunkan lagi menjadi persamaan berikut,
P = QZ + U?
B;
= 2 arctan(U; / Qi )
(4)
(5)
Dengan menggunakan parameter Stokes ini, hubungan antara polarisasi yang berasal dari
materi antar bintang dengan polarisasi intrinsik dapat dituliskan sebagai berikut,
Qobs;
= Qs, + Q m;
Uobs; = U*; + Um;
Besaran Qobs, dan Uobs, adalah besaran polarisasi yang diamati, besaran Q„,. dan U„,
adalah besaran polarisasi yang berasal dari materi antar bintang, sedangkan besaran Q,
dan U,, adalah besaran polarisasi intrinsik.
73
JMS Vol. 6 No. 2, Oktober 2001
A. Polarisasi Materi Antar Bintang
Polarisasi yang disebabkan oleh materi antar bintang (MAB) untuk gugus NGC 663
ditentukan dengan mem-fit-kan polarisasi hasil pengamatan dengan aturan Serkowski
(Persamaan 1). Pen-fit-an ini diikutkan pada semua bintang bintang program, sehingga
bisa ditentukan bintang-bintang kelas B mana yang sedang berada dalam fase Be dan
bintang Be mana yang sedang berada dalam fase B. Hasil yang paling baik dari pen-fit-an
ini diperoleh untuk harga K = 1.15 2). Dari 6 bintang kelas B yang di-fit-kan ternyata hanya
dua bintang yang betul-betul fit dengan kurva Serkowski yaitu bintang nomor 44 dan 86,
sedangkan yang lainnya yaitu nomor 140, 144, 210 dan 211 tidak fit dengan kurva
Serkowski. Hal ini berarti bahwa bintang-bintang tersebut kemungkinan besar berada
dalam fase Be, hal ini sesuai dengan perkiraan dari distribusi sudut polarisasinya seperti
yang dibahas dalam bagian 3. Dari pen-fit-an untuk bintang-bintang Be diperoleh dua
bintang yaitu bintang nomor 53 dan 222 yang fit dengan kurva Serkowski. Oleh karena itu
kemungkinan besar kedua bintang ini sedang berada dalam fase B. Jadi bintang program
yang termasuk bintang kelas B sekarang jumlahnya menjadi 4 bintang dan yang termasuk
bintang Be menjadi 16 bintang. Bintang nomor 120 tidak diikutkan dalam analisis
selanjutnya karena polarisasinya sangat keeil. Data polarisasi hasil pengamatan keenambelas
bintang Be ini diperlihatkan dalam Gambar A-la sampai dengan A-16a (Lampiran A).
Kedudukan. keempat bintang yang termasuk kelas B tersebar di dalam gugus, oleh
karena itu keempat bintang B ini dapat digunakan untuk penentuan polarisasi yang berasal
dari materi antar bintang (MAB). Dari hasil penentuan ini diperoleh bahwa harga
Amax
Pmax
dan
untuk keempat bintang kelas B ini tidak jauh berbeda antara satu dengan yang
lainnya seperti yang diperlihatkan dalam Gambar 2, oleh karena itu polarisasi MAB yang
digunakan adalah rata-rata dari keempat bintang tersebut. Dari hasil perata-rataan ini,
diperoleh polarisasi yang berasal dari MAB untuk gugus NGC 663 adalah sebagai berikut,
Pmax
Pmax
= 4.60 % dan
dan
Amax
4ax
ini,
= 0.56 fcm. Dengan menggunakan persamaan (1) dan dari harga
selanjutnya
dapat ditentukan harga Pi untuk setiap panjang
gelombang. Dari harga P; dan harga rata-rata B; untuk keempat bintang kelas B
selanj utnya dapat ditentukan harga U; dan Qr untuk materi antar bintang dengan
menggunakan persamaan (2) dan (3). Hasilnya diperlihatkan dalam Tabel 2.
74
JMS Vol. 6 No. 2, Oktober 2001
r
3.0
I
//
Rata-rata
2.5
2.0
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
Wavelength (pm)
Gambar 2 : Polarisasi yang berasal dari MAB di gugus NGC 663. Rata-rata dari Polarisasi
MAB mi berkesesuaian dengan Pma,, 4,60 / dan Amax - 0.56 ,um
~ 1:1
Tabel 2 : Besaran dan sudut polarisasi materi antar bintang
Ai CUM)
Pmt
Bmt
Qmt
UM I
0,360
0,415
3.70
100.16
-3.47
100.16
0,455
0,531
4.17
4.39
4.58
-3.91
-4.12
-4.29
-1.28
-1.45
0,645
4.48
0,693
0,757
4.34
4.11
100.16
100.16
100.16
100.16
100.16
-1.52
-1.59
-4.20
-1.56
-4.07
-3.85
-1.51
-1.43
B. Polarisasi Intrinsik Bintang Be
Polarisasi intrinsik bintang-bintang Be dapat ditentukan dengan cara mengurangi
data pengamatan polarisasi bintang Be itu sendiri dengan polarisasi yang berasal dari
materi antar bintang. Dalam penelitian ini, polarisasi yang berasal dari materi antar bintang
ditentukan dari polarisasi bintang kelas B normal seperti yang dibahas dalam bagian A di
atas. Oleh karena itu untuk menentukan polarisasi intrinsik bintang-bintang Be di Gugus
NGC 663, data polarisasi pengamatan tinggal dikurangi oleh data polarisasi yang berasal
dari materi antar bintang pada Tabel 2 dengan menggunakan persamaan (4) sampai (7).
a
k`