Bab III
CATACLYSMIC VARIABLE
Bintang variable kataklismik ataucataclysmic variable (CV) adalah suatu sis-tem bintang ganda yang terdiri dari komponen primer bintang katai putih dan
pasangannya adalah sebuah bintang deret utama. Kedua komponen dalam sistem CV hanya berjarak beberapa radius matahari. Bintang sekunder pada
sistem CV merupakan bintang yang telah berevolusi memenuhiroche lobe-nya dan memberikan transfer massa ke bintang primer. Ada beberapa jenis sistem
CV dan masing-masing memiliki keunikan tersendiri. Dwarf novae, recurrent novae dan classical novae merupakan tipe sistem CV yang mengalami per-ubahan kecerlangan akibat outburst. Outburst ini berasal dari aliran massa yang tidak stabil pada piringan dan menyebabkan reaksi termonuklir di
per-mukaan bintang katai putih. Beberapa sistem lain dikategorikan sebagaipolar
CV karena bintang katai putihnya memiliki medan magnet yang kuat.
Gambar III.1: Ilustrasi sebuah sistemcataclysmic variable. Terjadi transfer massa dari bin-tang sekunder yang telah memenuhiroche lobeke bintang primer (STScI)
Materi yang ditransfer membawa momentum sudut dan bergerak secara
spiral menuju bintang katai, membentuk sebuah cincin di sekeliling bintang katai putih. Karena ada banyak materi yang saling bergesekan maka terjadi
menyebar dan membentuk piringan yang dikenal sebagaiaccretion disk. Proses pembentukan piringan akresi diilustrasikan pada gambar III.2 oleh Verbunt (1982). Selama bergerak spiral materi melepaskan energi gravitasional yang
dapat memanaskan piringan hingga 3000−100,000 K.
Gambar III.2: Ilustrasi pembentukanaccretion diskpada sistem CV (Verbunt 1982)
III.1 Subkelas CV
Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, CV adalah sistem periode pendek yang terdiri dari bintang katai putih dan bintang deret utama massa
ke dalam golongan CV walaupun masing-masing sistem memiliki mekanisme
yang berbeda-beda. Ada dua kelompok besar pada CV yaitu tipe CV non-magnetik dan tipe CV non-magnetik. Tiap kelompok dapat dibagi lagi ke dalam
beberapa sub-tipe, yaitu dwarf novae, classical novae, recurrent novae untuk tipe CV non-magnetik. CV polar dan bintang AM CVn digolongkan sebagai CV magnetik karena bintang katai putihnya memiliki medan magnet.
- Classical Novae
Nova atau dalam kasus ini disebut sebagai classical novae (CN) adalah sistem CV yang mengalami outburst hanya satu kali dengan intensitas yang sangat besar. Pada CN, lapisan bawah accretion disk yang memi-liki kelimpahan hidrogen tinggi mengalami pemanasan oleh permukaan bintang katai putih yang temperaturnya tinggi. Terjadi reaksi nuklir
pembakaran hidrogen di permukaan katai putih, menyebabkan ledakan termonuklir yang sangat hebat yang melontarkan seluruh selubung ac-cretion disk yang menutupi katai putih. Outburst dari sistem CN da-pat diamati selama beberapa hari hingga beberapa ratus hari dengan
kenaikan kecerlangan mencapai 10 hingga 15 magnitudo. Dalam CN terdapat kelas kecil berisi recurrent novae (RN), yaitu sistem CV yang mengalami outburst lebih dari satu kali.
- Dwarf Novae
Dwarf nova (DN) adalah sistem CV yang mengalami outburst lebih sering dengan intensitas lebih kecil dibandingkan CN dan rentang an-tar outburst sekitar beberapa minggu hingga beberapa tahun. Peru-bahan magnitudo mencapai 4–5 magnitudo (peruPeru-bahan faktor kecer-langan 40–100) saat outburst. Ada tiga sub-kelas DN yaitu U Gemino-rum, Z Camelopardalis dan SU Ursae Majoris, masing-masing dibedakan berdasarkan kriteria bentuk dan durasi outburst-nya. U Gem adalah tipikal sistem DN. Z Cam memiliki periode ’standstill’ di antara out-burstnormalnya, dimana kecerlangan bintang tidak berubah sebesar 2/3 kecerlangan maksimum. Lama waktu ’standstill’ bisa mencapai
bebe-rapa bulan. SU UMa memperlihatkan fenomena ’superoutburst’ yang
kadang-kadang terjadi di antara outburst-nya.
- Magnetic CV
Sistem ini memiliki bintang katai putih dengan medan magnet kuat ( po-lar). Pada sistem polar seperti bintang sejenis AM Herculis medan mag-netnya cukup kuat untuk membuat bintang katai putih berputar (spin) dalam waktu periode orbit (synchronous rotation). Pada CV magnetik tidak ditemukan adanya accretion disk karena magnetosfer di sekeliling bintang katai putih membuat materi terionisasi padaaccretion diskakan terbawa oleh garis medan magnet ke arah kutub magnetik katai putih. Ada sistem CV yang memiliki maden magnet yang lebih lemah dengan
magnetosfer lebih kecil sehingga piringan masih bisa terbentuk di se-keliling bintang katai putih. Medan magnet lebih lemah juga membuat
sistem tidak mengalamisynchronous rotationdan akibatnya spin bintang katai putih menjadi lebih cepat, disebabkan oleh materi dengan
momen-tum sudut tinggi dari sekunder. Sistem-sistem seperti ini dikategorikan sebagaiintermediate polars (IP). Bintang DQ Herculis adalah sistem IP yang pertama kali ditemukan dengan periode spin katai putih 71 detik.
- Bintang AM CVn
Bintang sejenis AM Canum Venaticorum juga dikelompokkan sebagai
salah satu subkelas CV karena periode orbitnya yang pendek, antara
10 sampai 65 menit, dan spektrumnya tidak menunjukkan adanya garis hidrogen. Sistem ini adalah CV yang kaya unsur helium.
III.2 Pembentukan CV
Pembentukan bintang katai putih menurut teori evolusi bintang tunggal ber-asal dari bintang raksasa yang selubungnya terlontar dengan menyisakan inti
helium. Jika mengacu pada teori tersebut maka penyusunan teori pemben-tukan CV akan mengalami berbagai masalah karena CV adalah sistem
pe-riode pendek yang separasinya jauh lebih kecil daripada radius bintang
rak-sasa merah. Solusi terbaik untuk menjelaskan hal ini yaitu asumsi bahwa CV terbentuk dari sistem dua buah bintang deret utama berbeda massa dengan
periode beberapa tahun. Bintang yang massanya lebih besar akan berevolusi terlebih dahulu menjadi bintang raksasa merah, memenuhi Roche lobe-nya dan
melakukan transfer massa ke bintang pasangannya. Saat terjadi transfer massa dari bintang massa besar ke bintang bermassa kecil orbit akan memendek dan
semakin meningkatkan laju transfer massa, suatu proses transfer massa yang tidak stabil. Karena separasi antar bintang memendek dengan cepat maka
bintang sekunder akan masuk ke dalam selubung bintang primer. Kini bin-tang sekunder bergerak dalam materi dalam selubung binbin-tang raksasa dan
menimbulkan gaya gesek. Hal ini mengakibatkan terjadinya transfer momen-tum sudut ke selubung bintang primer dan membuat selubung terlepas.
Ini-lah fase common envelope (CE) yang sangat kompleks bahkan hingga kini prosesnya belum dapat dimengerti sepenuhnya. Fase CE membuat bintang
sekunder bergerak makin dekat ke pusat bintang primer hingga selubung selu-ruhnya terlepas. Hasil akhir dari CE berupa pasangan bintang katai putih
dan katai merah dengan periode orbit beberapa hari yang sering disebut seba-gai post-common-envelope-binary atau ’pre-CV’. Sistem-sistem seperti inilah yang akan ditinjau dalam pengerjaan tesis ini. Skema pembentukan serta tahapan-tahapan yang terjadi sejak bintang progenitor CV mulai berevolusi
Gambar III.3: Skema pembentukan ZACV dimulai dari bintang primer yang memenuhi roche lobe diikuti dengan proses transfer massa ke bintang sekunder. Karena separasi semakin pendek bintang sekunder masuk ke dalam selubung bintang primer membentuk CE. Selubung primer terlepas dan menyisakan inti bin-tang primer yang berpasangan dengan binbin-tang bermassa rendah (Ginanjar 2006)
Selanjutnya, jika bintang sekunder telah memenuhi Roche lobe, akan ter-jadi transfer massa dengan arah berkebalikan yaitu ke bintang primer katai
putih. Materi yang masuk akan bergerak spiral menuju bintang katai putih. Karena radius bintang katai putih sangat kecil materi yang jatuh tidak jatuh ke
bintang melainkan menabrak dirinya sendiri dan membentuk lingkaran di seke-liling bintang katai putih. Masing-masing partikel materi dalam lingkaran akan
saling bergesekan dan terjadi transfer momentum sudut ke arah luar, lingkaran mulai tersebar membentuk piringan akresi. Sistem yang telah melakukan
