SINTESIS POPULASI CATACLYSMIC VARIABLE PADA TAHAP POST COMMON ENVELOPE MENGGUNAKAN ANGIN BINTANG DAN EVOLUSI HORIZONTAL BRANCH
TESIS Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung
Oleh
PUJI IRAWATI NIM : 20306001 Program Studi Astronomi
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
PENGESAHAN
SINTESIS POPULASI CATACLYSMIC VARIABLE PADA TAHAP POST COMMON ENVELOPE MENGGUNAKAN ANGIN BINTANG DAN EVOLUSI HORIZONTAL BRANCH
Oleh
Puji Irawati NIM : 203 06 001 Program Studi Astronomi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Bandung
Menyetujui Bandung, 30 Juni 2008
Pembimbing
——————– Dr. Mahasena Putra (NIP. 132061763)
i
KATA PENGANTAR
Satu kali lagi saya mengucap syukur kepada Tuhan pemilik semesta alam karena saya telah diberi kesempatan oleh-NYA untuk meneruskan ambisi saya menapaki jenjang S2 hingga akhirnya saya bisa menyelesaikan kuliah Magister dengan lancar. Terima kasih kedua terbesar diperuntukkan bagi seluruh keluarga yang telah memberi dukungan pada saya untuk meneruskan kuliah, terutama untuk Pakde Ari dan Bude Yanti yang telah menyediakan kesempatan bagi saya untuk mengawali kuliah. Untuk Chumie tersayang, jangan lupa nyusul wisuda setahun lagi ya. Dan sekali lagi, semua yang Ira lakukan adalah untuk Bapak dan Ibu tercinta, termasuk buku tesis yang nilainya tak seberapa ini. Semoga ini bisa sedikit membalas seluruh limpahan kasih sayang yang telah Ibu dan Bapak berikan untuk Ira. Dukungan dari teman-teman dan seluruh staf Prodi Astronomi juga merupakan salah satu tiang penyangga semangat saya selama kuliah. Mas Agus gedje yang masih tetep setia menemani walaupun direpoti terus. Sana, sang ”selingkuhan” tercinta yang bersedia berbagai suka duka. Hanin temen seangkatan ’lagi’ dan temen senasib kalo lagi dikejar garis mati. Ayu, Bona, Hanief, Ucup, Atep (walaupun jauh), Doni, Anna, Way-way yang selalu tetep menyemangati kalo aku lagi down. Juga temen-temen H* dan astronomi yang telah jadi temen gaul biar aku tetep berjiwa muda. Untuk para dosen yang telah membimbing sejak tahun 2001, terima kasih banyak. Terutama untuk Pak Seno yang telah membimbing saya dengan sabar hingga saya bisa sampai di titik saya berdiri sekarang.
ii
Tesis ini adalah hasil kerja keras yang masih jauh dari sempurna. Oleh sebab itu saya menerima dan mengharapkan segala kritik dan saran yang pasti dapat membuat tesis ini menjadi lebih baik lagi. Di luar ketidaksempurnaan yang ada, semoga apa yang telah saya lakukan dalam tesis ini memiliki nilai dan dapat berguna bagi para pembaca.
Bandung, Juni 2008
Puji Irawati
iii
ABSTRAK
Sintesis populasi bintang adalah salah satu cara yang dilakukan untuk menyimulasikan distribusi bintang pada saat tertentu dan dengan kondisi/parameter awal yang telah ditentukan sebelumnya. Agar suatu sintesis populasi dapat merepresentasikan distribusi yang sebenarnya diperlukan berbagai parameter yang harus dimasukkan dalam proses evolusi. Tesis ini melakukan sintesis populasi untuk sistem cataclysmic variables (CV) pada fase post common envelope). Parameter yang akan ditinjau adalah angin bintang, evolusi horizontal branch, dan metode penghitungan separasi akhir dengan α dan γ. Angin bintang yang digunakan adalah model Reimers dengan tiga buah nilai angin: 0.0, 0.3 dan 0.5. Hasil akhir menunjukkan bahwa tidak boleh menggunakan angin yang terlalu besar agar sintesis populasi dapat merepresentasikan hasil observasi. Lanjutan evolusi pada horizontal branch dapat mengurangi jumlah sistem yang hilang akibat He-flash. Sedangkan metode yang berbeda pada peninjauan separasi belum dapat memberikan kesimpulan yang pasti karena keduanya menunjukkan kecenderungan yang berbeda.
iv
ABSTRACT
Population synthesis is one way to reproduce the distribution of stars at any time with determined parameters. To make the synthesis as realistic as possible we have to include more evolution parameters. The thesis worked on the population synthesis for cataclysmic variable star at post common envelope stage using stellar wind and the inclusion of horizontal branch. Separation of the system after common envelope stage will be analysed to find the appropriate method to calculate the separation. There are two different methods, one is using the CE parameter called αCE and the other is using γ which is better to approximate the double white dwarf system according to Webbink (2007). Reimers stellar wind model is used with three different values of ηR , which are ηR = 0.0 (without wind), ηR = 0.3 and ηR = 0.5. Synthesis shows best result with small ηR . The horizontal branch evolution for low mass star had succeeded to increase the count of system which survived the CE phase. But the comparison of the CE evolution with αCE and γ could not show which one is best to approximate the CE evolution because both give different results.
v
DAFTAR ISI
PENGESAHAN
i
KATA PENGANTAR
ii
ABSTRAK
iv
ABSTRACT
v
DAFTAR ISI
viii
DAFTAR LAMPIRAN
ix
DAFTAR GAMBAR
xi
Bab I
PENDAHULUAN
1
I.1
Latar Belakang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
I.2
Rumusan Masalah . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
I.3
Metodologi
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
I.4
Sistematika Penulisan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
Bab II
TINJAUAN PUSTAKA
4
Bab III
CATACLYSMIC VARIABLE
7
III.1 Subkelas CV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
III.2 Pembentukan CV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Bab IV
SYARAT BATAS DALAM PEMROGRAMAN vi
13
IV.1 Massa Bintang Primer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 IV.2 Massa Bintang Sekunder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 IV.3 Periode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 IV.4 Roche Lobe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 IV.5 Angin Bintang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 IV.6 Zero Age Horizontal Branch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 IV.7 Sistem Post-CE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Bab V
ANGIN BINTANG & HORIZONTAL BRANCH
22
V.1 Angin Bintang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 V.2 Evolusi Horizontal Branch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Bab VI
SINTESIS POPULASI DENGAN PROGRAM STAR 28
VI.1 Metode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 VI.2 Langkah Kerja
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
VI.3 Model ZAHB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 VI.4 Pemeriksaan Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Bab VII HASIL DAN ANALISIS
37
VII.1Karakteristik Hasil Evolusi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 VII.2Parameter Sistem Post-CE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 VII.2.1 Posisi Sistem Post-CE di Diagram HR . . . . . . . . . . 39 vii
VII.2.2 Distribusi λ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 VII.2.3 Distribusi Mcore vs Usia . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Bab VIII DISKUSI
52
DAFTAR PUSTAKA
56
viii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A
62
Lampiran B
63
Lampiran C
64
ix
DAFTAR GAMBAR
III.1
Sistem bintang cataclysmic variable . . . . . . . . . . . . . . .
7
III.2
Pembentukan accretion disk . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
III.3
Skema pembentukan CV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
IV.1
IMF untuk input massa bintang primer . . . . . . . . . . . . . 14
IV.2
Grafik radius bintang 1.00M terhadap usia . . . . . . . . . . 15
IV.3
Jejak evolusi melalui HB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
V.1
Jejak evolusi & perubahan massa dengan model angin berbeda 24
V.2
Jejak evolusi bintang dengan model HB . . . . . . . . . . . . . 26
VI.1
Jejak evolusi bintang dengan massa 1.185M . . . . . . . . . . 32
VI.2
Jejak evolusi lanjutan untuk bintang dengan massa 1.185M . 34
VII.1 Sebaran sistem post-CE dalam diagram HR tanpa angin bintang 40 VII.2 Sebaran sistem post-CE dalam diagram HR dengan angin 0.3 . 41 VII.3 Sebaran sistem post-CE dalam diagram HR dengan angin 0.5 . 42 VII.4 Distribusi mcore oleh Ginanjar (2006) . . . . . . . . . . . . . . 43 VII.5 Distribusi mcore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 VII.6 Distribusi λ dari hasil sintesis populasi oleh Ginanjar (2006) . 45 VII.7 Distribusi λ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 x
VII.8 Hubungan mcore dengan usia sistem dari Ginanjar (2006) . . . 47 VII.9 Distribusi mcore terhadap usia tanpa angin bintang . . . . . . 49 VII.10 Distribusi mcore terhadap usia dengan angin bintang 0.3 . . . 50 VII.11 Distribusi mcore terhadap usia dengan angin bintang 0.5 . . . 51 VIII.1 Distribusi mcore sistem PCEB dari survei SDSS . . . . . . . . 53 VIII.2 Distribusi massa white dwarf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
xi
