www.lapan.go.id

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