Model Bintang Ganda Gerhana ES Librae Dari Pengamatan

Prosiding
Seminar Nasional Sains Antariksa
Homepage: http//www.lapan.go.id
MODEL BINTANG GANDA GERHANA ES LIBRAE DARI PENGAMATAN
FOTOMETRI CCD
(ES LIBRAE ECLIPSING BINARY MODEL FROM CCD PHOTOMETRIC
OBSERVATION)
Abdul Majid Al Kholish1, Hakim Luthfi Malasan1,2,3, Mochamad Irfan3
1Program Studi Sarjana Astronomi, FMIPA, ITB
2Kelompok Keilmuan Astronomi, FMIPA, ITB
3Observatorium Bosscha, FMIPA, ITB
e-mail: [email protected]
ABSTRAK
Riwayat Artikel:
Diterima: 22-11-2016
Direvisi: 24-02-2017
Disetujui: 04-03-2017
Diterbitkan: 22-05-2017
Kata kunci:
bintang ganda: gerhana,
parameter dasar bintang,
metode: observasi,
teknik: fotometri
Keywords:
stars: binaries: eclipsing,
stars: fundamental
parameter, method:
observation, technique:
photometry.
Bintang ganda gerhana ES Librae pertama kali ditemukan oleh Stohmeier
pada tahun 1964 dan terakhir kali diamati secara fotometri oleh Bartolini
pada tahun 1973. ES Librae juga merupakan bintang ganda spektroskopik
bergaris tunggal (SB-1) yang telah diamati oleh Irfan (2005) di
Observatorium Bosscha untuk mendapatkan kurva kecepatan radial.
Penelitian ini membahas tentang teknik pengamatan fotometri yang
dilakukan di Observatorium Bosscha, Lembang, pada Juni-Agustus 2016.
Instrumen yang digunakan adalah teleskop Celestron C8 (D=203,2 mm,
F/10) dan detektor CCD SBIG ST7XME (756x510 piksel, 9x9 m) yang
dilengkapi filter standar fotometri Bessel BVRI. Kurva cahaya dan kurva
kecepatan radial ES Librae dianalisis untuk menurunkan parameter fisis
dan orbit bintang. Analisis menunjukkan bahwa ES Librae merupakan
sistem yang berada dalam bintang ganda gerhana semi-terpisah atau
hampir kontak. Status evolusi ES Librae akan didiskusikan.
ABSTRACT
The eclipsing binary system ES Librae was discovered by Stohmeier in 1964
and the most recent photometric observation was carried out by Bartolini in
1973. ES Librae is also a single-lined spectroscopic binary that was observed
by Irfan (2006) at Bosscha Observatory to obtain radial velocity curve.
Photometric observation was carried out on June-August 2016 at Bosscha
Observatory. We used Celestron C8 (D=203.2 mm, F/10) as collector and
CCD SBIG ST7XME (756x510 pixels, 9x9 m) as detector with standard
photometric Bessel BVRI filters. The light curve and radial velocity curve
are analyzed to derive the physical and orbital parameters of ES Librae. We
purpose ES Librae an an overcontact binary. The evolutionary status will be
discussed.
1. Pendahuluan
Bintang ganda adalah sistem bintang yang
terdiri dari dua komponen yang saling mengitari
titik pusat massa akibat gaya gravitasi antar
Seminar Nasional Sains Antariksa
Bandung, 22 November 2016
bintang (Batten, 1973). Sistem ini adalah yang
paling dominan diantara sistem bintang tunggal
atau sistem bintang jamak yaitu hingga
mencapai 65% dari seluruh bintang (Pickard,
2011). Selain sistemnya yag melimpah di alam,
c 2017 Pusat Sains Antariksa LAPAN
ISBN: 978-602-17420-1-3
66
A.M. Al Kholish et al.
bintang ganda juga merupakan sumber utama
pengetahuan tentang karakteristik bintang.
Tahap awal dan pertengahan evolusi bintang
sangat bergantung pada massa dan komposisi
kimiawi awal bintang tersebut. Oleh sebab itu,
dalam rangka menguji teori struktur dan evolusi
bintang yang sudah ada, sangat penting untuk
memiliki data parameter fisis dan orbit bintang
seakurat mungkin.
Beberapa penelitian menunjukkan adanya
perbedaan keadaan sistem bintang ganda
gerhana berperiode pendek ES Librae. Oleh
karena itu, diperlukan penelitian lanjutan untuk
mengklarifikasi penelitian sebelumnya.
2.
Tinjauan Pustaka
Variabilitas bintang ES Librae (HD 135681,
BD-12°4227, HIP 74765,
SAO 159146) pertama kali ditemukan oleh
Strohmeier (1966) pada Bamberg Observatory
Southern Sky Patrol. Selanjutnya, Bartolini et al.
(1974) mengamati secara spektroskopi dan
secara fotometri pada tahun 1968 dan
mendapatkan hasil awal bahwa ES Librae
berada pada sistem terpisah dengan periode
0,883036 hari, namun memiliki kemungkinan
untuk komponen primer telah mengisi lingkup
Roche-nya. Giuricin et al . (1981) memeriksa
ulang data bartolini et al (1974) bahwa rasio
massa (q) nya 0,4. Selain itu mereka
mengindikasi bahwa komponen primer telah
mengisi
lingkup
Roche-nya,
sedangkan
komponen sekunder dalam keadaan terpisah,
atau dalam keadaan broken-contact. Penelitian
terbaru dari Cabrera et al. (2014) yang
menganalisis ulang data Bartolini et al. (1974)
mendapatkan parameter fisis dan orbit dari ES
Librae serta menyatakan bahwa ES Librae
berada dalam keadaan overcontact.
3.
Data dan Metode
Pengamatan fotometri diferensial dilakukan
di Observatorium Bosscha pada 9 malam dalam
bulan
Juni-Agustus
2016.
Pengamatan
menggunakan kolektor Celestron C8 dengan F/10
dan diameter 203.2 mm dilengkapi detektor CCD
SBIG ST7XME dengan pixel array 756x510 dan
dimensi per pixel 9x9 m. Sistem kolektor dan
detektor ini menghasilkan medan pandang
sebesar 11’27”x7’34”. Selain itu digunakan pula
filter standar fotometri Bessel BVRI.
Bintang HD 135637 (SAO 159140, BD12°4225, HIP 74743) digunakan sebagai bintang
pembanding dalam medan pandang. Data
Prosiding SNSA 2016
ISBN: 978-602-17420-1-3
Tabel 3-1
Data bintang program dan bintang
pembanding.
Nama
Bintang
RA(2000)
Dec(2000)
V
Kelas
spektrum
Tipe
Periode
HJD0
Program
ES Librae
15h16m48.61s
1302’21.1”
7.1  7.57
Pembanding
HD 135637
15h16m31.36s
1313’02.5”
8.02
A5III
A7III
EB/KE
0.883042 hari
2440712.70777
-
, HIP
bintang program dan bintang pembanding
ditampilkan di Tabel 3-1.
Citra objek diambil dengan waktu integrasi
40 s untuk filter Bessel B dan 60 s untuk filter
yang lain. Selain citra objek, citra kalibrasi juga
diambil untuk reduksi citra standar, meliputi
citra bias, dark dan flat. Reduksi citra standar
dilakukan untuk mendapatkan citra bersih,
yaitu
citra bersih =
((citra mentah - bias) - (dark - bias)) ... (3-1)
(norm((flat - bias) - (darkflat - bias))
Teknik
fotometri
bukaan
(aperture
photometry) dilakukan untuk menghitung
intensitas bintang program dan bintang
pembanding pada citra bersih yang telah
dihasilkan. Langkah yang perlu dilakukan yakni
menentukan pusat bintang, membuat lingkaran
yang mencangkup seluruh sumber cahaya
bintang
(disebut
lingkaran
aperture),
menjumlahkan intensitas pada tiap piksel dalam
aperture, membuat lingkaran yg mencangkup
sumber cahaya dan langit latar belakang
(disebut cincin annulus dalam) serta lingkaran
mencangkup langit latar belakang saja (disebut
cincin annulus luar), menjumlahkan intensitas
pada tiap piksel dalam cincin annulus dalam dan
luar , lalu mengurangi nilai intensitas di dalam
cincin-cincin tersebut hingga mendapatkan nilai
intensitas bintang. Nilai intensitas bintang
ditransformasi menjadi magnitudo dengan
persamaan
m  -2.5 log I s .............................................. (3-2)
dengan m adalah magnitudo dan Is adalah
intensitas bintang dari aperture photometry.
Fotometri diferensial dilakukan dengan
mengurangkan magnitudo bintang program
dengan bintang pembanding. Selisih magnitudo
ini akan digunakan untuk membangun kurva
cahaya ES Librae. Untuk membangun kurva
67
Model Bintang Ganda Gerhana ES Librae . . .
cahaya dibutuhkan konversi waktu HJD menjadi
fase dengan persamaan
HJD - HJD0
 HJD - HJD0
- int
P
P

 ........... (3-3)


100
Kecepatan radial (km/s)
phase =
Kurva kecepatan radial
dengan HJD adalah Heliocentric Julian Date
pengamatan, HJD0 adalah epoch ES Librae yang
sudah tercantum di Tabel 3-1 dan P adalah
periode bintang dalam hari.
4.
Pembahasan
Kurva cahaya dibangun dengan plot antara
selisih magnitudo bintang program dengan
bintang pembanding sebagai sumbu tegak dan
fase sebagai sumbu mendatar. Kurva cahaya
yang telah dibangun di-fit secara kualitatif
dengan menggunakan
program PHOEBE1
ditampilkan pada Gambar 4.1. Parameter yang
dapat diatur antara lain inklinasi (i), temperatur
bintang sekunder (T2), dan rasio massa (q).
Temperatur bintang primer (T1) diadopsi sebesar
8500 K sesuai temperatur bintang kelas
spektrum A5 dan dibuat fiks. Sedangkan
parameter spot belum dipertimbangkan.
Kurva cahaya pada filter standar fotometri
Bessel B, V, R, dan I menunjukkan fitur yang
berbeda-beda. Kurva cahaya pada filter B relatif
lebih terang dibandingkan pada filter yang lain.
Selain itu, filter R menunjukkan kedalaman
minimum sekunder yang mendekati minimum
primer. Solusi fotometris dari kurva cahaya ES
Librae ditampilkann pada Tabel 4-1.
Dengan
hasil
tersebut,
didapatkan
konfigurasi bintang adalah sistem semiterpisah
atau hampir kontak dengan komponen utama
mengisi lingkup Roche-nya dan melebihi lingkup
Roche-nya dan bentuknya terdistorsi. Model
geometris dan lingkup Roche ditampilkan pada
Gambar 4-2 dan 4-3.
Tabel 4-1
Solusi fotometris kurva cahaya ES Librae.
Parameter
i (deg)
T1 (K)
T2 (K)
Q
R1/a
R2 /a
Mbol1
Mbol2
Log(g)1
Log(g)2
Nilai
70,25
8.500
4.429
0,422
0,455
0,348
1,01
4,43
3,96
3,82
50
0
-50
0
0,5
1
-100
-150
Fase
Gambar 5-1 Kurva kecepatan radial oleh
Irfan (2005).
5.
Implementasi
Parameter fisis keluaran fotometri tidak
dinyatakan dalam besaran yang pasti. Perlu
dikombinasikan dengan kurva kecepatan radial
untuk mendapatkan parameter absolut berupa
massa dan radius kedua komponen bintang.
Salah satu kurva kecepatan radial ES Librae
didapat oleh telah didapatkan Irfan (2005) di
Observatorium Bosscha, ditampilkan pada
Gambar 5.1. Dengan menganalisa kurva cahaya
bersama kurva kecepatan radial, parameter
absolut dapat diperoleh serta dapat ditinjau
status evolusi masing-masing komponen.
6. Kesimpulan
Pengamatan fotometri CCD bintang ES
Librae telah dilakukan. Analisis kurva cahaya
menunjukkan bahwa bintang ES Librae
merupakan sistem semiterpisah atau hampir
kontak dengan komponen utama mengisi lingkup
Roche-nya dan melebihi lingkup Roche-nya dan
bentuknya terdistorsi. Analisis lengkap dari data
fotometri dan spektroskopi seperti massa, radius,
kelas spektrum dan status evolusi masingmasing komponen akan dipublikasikan.
Ucapan Terima Kasih
Terima kasih penulis ucapkan kepada
Observatorium Bosscha dan Tim Pembina
Olimpiade Astronomi yang telah memberikan
fasilitas berupa pemakaian instrumen dan alat
pendukung dalam penelitian ini.
HIP
Prosiding SNSA 2016
ISBN: 978-602-17420-1-3
68
A.M. Al Kholish et al.
Gambar 4-1. Kurva cahaya ES Librae pada filter B (kiri atas), V (kanan atas), R(kiri bawah) dan I
(kanan bawah). Titik biru menunjukkan hasil observasi dan garis merah menunjukkan kurva hasil
fitting.
Gambar 4-2. Model geometris ES Librae pada fase 0,25.
Gambar 4-3. Lingkup Roche ES Librae
Prosiding SNSA 2016
ISBN: 978-602-17420-1-3
Model Bintang Ganda Gerhana ES Librae . . .
Rujukan
Cabrera, N. et al. (2013). PASP., 126, 121
Haans, G.K. (2013). Model Bintang Ganda V525
Sagitarii dari fotometri CCD. Tugas Akhir.
Prodi Astronomi ITB, Bandung.
Hilditch, R.W. (2001). An Introducion to Close
Binary Stars. Cambridge Universiti Press,
UK.
Irfan, M. 2005. Pengamatan Bintang Ganda
Spektroskopi Garis Tunggal HD 135681 ES
69
Lib. Laporan Internal. Departemen Astronomi
ITB, Bandung.
Kalrath, J. and Milone, E.F. (2009). Eclipsing
Binary Stars: Modelling and Analysis.
Springer-Verlag Inc., New York.
Malasan, H.L. (1983). Penentuan Elemen Orbit
dan Parameter Fisis Bintang Ganda Gerhana:
DV Aquarii Sebagai Kasus. Tugas Akhir.
Departemen Astronomi ITB, Bandung
Okazaki, A. et. al . (1985). PASP, 97, 62
ABDUL MAJID AL KHOLISH, lahir di Surabaya 4 Maret 1994. Anak ke enam dari
enam bersaudara dari pasangan Ainul Ghufron dan Cholishoh. Ia sedang menempuh
jenjang pendidikan S1 di Program Studi Astronomi, Institut Teknologi Bandung.
Tertarik dalam dunia penelitian dan kepengajaran, Majid terlibat dalam beberapa
penelitian dengan teknik observasi. Selain kesibukan menyelesaikan studi, saat ini
Majid tergabung sebagai Tim Teknis dalam Tim Pembina Olimpiade Astronomi (TPOA)
Indonesia
.
Prosiding SNSA 2016
ISBN: 978-602-17420-1-3