Bintang hipercepat

Bintang hipercepat (Inggris: hypervelocity star atau HVS) adalah bintang yang bergerak dengan kecepatan ekstrem (lebih dari 1000 km/detik). Bintang-bintang ini dihasilkan oleh sebuah perjumpaan (encounter) dinamik antara bintang ganda dekat dengan lubang hitam di Pusat Galaksi kita. Keberadaan bintang jenis ini pertama kali diformulasikan oleh Jack Hills (1988) sebagai sebuah simulasi teoritik.

Teori

Bila sebuah sistem bintang ganda dekat bergerak mendekati sebuah lubang hitam, maka bintang yang satu akan ditarik mengorbit lubang hitam tersebut sementara energi bintang ganda tersebut akan ditransfer ke bintang yang satu. Akibat dari tambahan energi kinetik ini, bintang ini memperoleh tambahan kecepatan dan terlontar dengan kecepatan yang amat tinggi. Hills menamakan bintang jenis ini Hypervelocity Star (HVS) atau Bintang Hipercepat. Tidak ada mekanisme lain yang diketahui dapat melontarkan bintang dari Pusat Galaksi dengan kecepatan sangat tinggi seperti skenario yang diformulasikan oleh Hills, oleh karena itu bila Bintang Hipercepat benar-benar ada, maka ini akan menjadi bukti adanya lubang hitam masif di Pusat Galaksi kita. Namun peristiwa pelontaran ini sangatlah langka. Hills menghitung hanya ada 1 bintang hipercepat dengan kecepatan di atas 1400 km/detik yang dilontarkan dari Pusat Galaksi kita setiap 1000 tahun. Kemungkinan hanya ada 6000 bintang hipercepat di dalam Galaksi kita.
Perhitungan selanjutnya oleh Qingjuan Yu dan Scott Tremaine (2003) mengusulkan dua mekanisme tambahan untuk melontarkan bintang hipercepat dari Pusat Galaksi: perjumpaan antara dua bintang tunggal, dan perjumpaan tiga-benda (three-body encounter) antara sebuah bintang tunggal dengan lubang hitam ganda (binary black holes). Dari perhitungan mereka, diperoleh hasil: 1) laju pelontaran melalui mekanisme perjumpaan dua bintang tunggal adalah 10⁻¹¹ per tahun, artinya hanya 1 bintang setiap 100 miliar tahun yang akan terlontar dengan cara ini dari Pusat Galaksi. Angka ini sangat rendah dan dapat diabaikan. 2) Juga sesuai dengan perhitungan Hills, saat ini kira-kira hanya ada 1000 bintang hipercepat dalam Galaksi kita. Karena jumlah bintang dalam Galaksi kita paling tidak berjumlah 10¹¹ (seratus miliar) bintang, maka bintang hipercepat sangatlah langka. Alessia Gualandris et al. (2005) kemudian mempelajari bagaimana lubang hitam supermasif (lubang hitam dengan massa jutaan kali massa matahari) melontarkan bintang-bintang melalui eksperimen hamburan dan menemukan bahwa 1) lubang hitam supermasif melontarkan bintang hipercepat dengan kecepatan yang amat tinggi sementara 2) lubang hitam ganda melontarkan bintang dengan frekuensi yang lebih sering. Dalam kasus di mana lubang hitam massa menengah (intermediate-mass black hole) mengorbit mendekati (dengan orbit spiral) lubang hitam supermasif, Yuri Levin menemukan bahwa lubang hitam massa menengah tersebut akan melontarkan bintang hipercepat dalam suatu semburan yang akan berlangsung beberapa saat, dan juga bahwa sebagian besar bintang akan dilontarkan ke segala arah. Bila orbit lubang hitam massa menengah tersebut cukup eksentrik (orbit berbentuk elips), bintang-bintang yang dilontarkan akan disemburkan ke arah tertentu dan membentuk sebuah jet yang cukup lebar.
Meskipun langka, bintang hipercepat sangat penting untuk membuktikan keberadaan lubang hitam di Pusat Galaksi kita. Bintang ini juga dapat membantu kita memahami dinamika di Pusat Galaksi. Oleg Gnedin juga menunjukkan bahwa bila kita mengetahui arah gerak bintang hipercepat dengan baik, maka kita dapat mengetahui bentuk dan orientasi dari halo Galaksi kita. Frekuensi pelontaran mereka, kelas spektrum mereka, serta distribusi mereka dapat membantu kita memahami pembentukan bintang di Pusat Galaksi kita (Kollmeier & Gould, 2007).