Penggabungan Bintang-Bintang Katai Putih Bisa Menciptakan Sebagian Besar Anti Materi Galaksi Kita

Dua bintang katai putih dalam sistem biner (ganda) yang saling mengorbit dapat bergabung dan memicu ledakan dahsyat supernova, sekaligus menciptakan material yang kemudian luruh menjadi antimateri dari waktu ke waktu.

Penemuan ini membantu mengesampingkan sumber-sumber pembentukan antimateri, seperti materi gelap.

Lebih dari empat dekade yang lalu, untuk pertama kalinya para astronom menemukan pancaran sinar gamma yang berasal dari luar tata surya. Sinyal energi yang sangat tinggi ini dikaitkan dengan penghancuran sekitar 10⁴³ positron, sejenis antimateri, pada setiap detiknya. Meskipun ada banyak studi tindak lanjut setelah penemuan sinar gamma, para astronom terus mencari sumber emisi ini yang dapat menjalankan keseluruhan proses alami dalam kehidupan bintang sebagai asal usul materi gelap. Baru-baru ini, satu tim astronom telah menentukan bahwa positron yang dihasilkan dari penggabungan bintang katai putih dapat berkontribusi secara signifikan terhadap sinyal yang kita lihat.

Emisi yang terkait dengan penghancuran positron galaksi terjadi ketika positron bertemu dengan mitranya, elektron, yang menghancurkan kedua partikel dalam proses tersebut. Dengan demikian, dalam prosesnya emisi ini membutuhkan sumber dari antimateri, yang tetap misterius sejak pendeteksian awalnya.

Pengukuran menunjukkan bahwa sinyal hampir satu setengah kali lebih tinggi pada tonjolan, atau wilayah di pusat Bima Sakti, daripada di lengan-lengan spiral galaksi. Aspek khusus dari emisi ini telah menyebabkan berkembangnya beberapa model yang mensponsori sejumlah besar positron di wilayah ini karena proses yang berhubungan dengan materi gelap atau lubang hitam supermasif di pusat galaksi kita. Namun, banyak astronom masih berusaha mencari cara yang kurang eksentrik dari positron yang menunjukkan bagaimana materi pemusnahan dapat diproduksi.

Dalam sebuah makalah studi yang diterbitkan pada tanggal 22 Mei 2017 di Nature Astronomy, penulis utama studi Roland M. Crocker dari Research School of Astronomy and Astrophysics di Australian National University bersama para kolega, telah memeriksa kemungkinan sumber positron yang bertanggung jawab atas sinyal tersebut: yaitu penggabungan bintang katai putih.

Bintang katai putih adalah sisa dari inti bintang mirip Matahari, yang tertinggal setelah bintang kehabisan bahan bakar dan mati. Jika dua bintang bermassa rendah (sekitar 1,4 hingga 2 kali massa Matahari kita) saling mengorbit dengan ketat dalam sistem biner, mereka dapat berinteraksi melalui proses yang disebut perpindahan massa, atau pertukaran molekul gas. Pada akhirnya, kedua bintang katai putih akan bergabung, dan penggabungan tersebut dapat menghasilkan produksi isotop radioaktif yang luruh menjadi positron.

Ada beberapa petunjuk yang menyebabkan Crocker dan para kolega menyimpulkan hal ini. Rasio kekuatan sinyal pada tonjolan dan lengan-lengan galaksi serupa dengan rasio massa bintang di kedua struktur galaksi ini. Hal ini menyebabkan para astronom menganggap produksi positron dapat dikaitkan dengan populasi bintang yang lebih tua, seperti bintang katai putih. Selain itu, dengan melihat proses yang menghasilkan positron melalui peluruhan radioaktif, mereka menetapkan bahwa peluruhan 44Ti menjadi positron adalah sumber yang paling masuk akal.

Namun, material ini tidak diproduksi dalam jumlah yang cukup melalui keruntuhan inti pemicu supernova, takdir tragis yang dijalani bintang-bintang masif di akhir kehidupannya. Sementara supernova yang dipicu oleh penggabungan dua bintang katai putih jauh lebih jarang terjadi, seharusnya menghasilkan lebih banyak 44Ti setiap penggabungan yang kemudian akan meluruh dan menghasilkan jumlah positron yang dibutuhkan untuk menciptakan garis emisi dari pemusnahan berikutnya.

Resolusi instrumen yang digunakan saat ini untuk mempelajari emisi tidak cukup tinggi dalam menentukan titik sumber, seperti sisa supernova bintang individu di tonjolan galaksi. Dengan demikian, pengukuran yang lebih akurat ditambah simulasi komputer diperlukan guna menentukan tingkat produksi positron dari peristiwa tersebut. Penulis makalah studi juga menyatakan bahwa penggabungan bintang katai putih kemungkinan bukan satu-satunya sumber antimateri di galaksi kita, mengingat cakupan kontribusi dari bintang masif dan lubang hitam, bahkan jika materi gelap akhirnya dikesampingkan sebagai sumber emisi yang layak.

Antimateri adalah lawan dari materi atau material. Material adalah setiap benda yang kita lihat sehari-hari. Kursi, meja, lemari, tanah, air, batu, dll. Sedangkan antimateri adalah kebalikannya, namun mempunyai bentuk yang sama dengan semua materi. Seperti saudara kembar yang mempunyai sifat yang benar-benar bertolak belakang, demikianlah konsep antimateri.

Antimateri terbentuk secara bersamaan dengan materi ketika Big Bang terjadi, dalam tempat yang sama, dan dalam waktu yang sama. Bentuk mereka sama satu dengan yang lainnya, dengan ukuran yang sama, dan mungkin massa yang sama. Satu-satunya perbedaan terletak di dalam sifat keduanya. Antara materi (matter) dan antimateri (anti matter) bertolak belakang satu sama lain, dan jika bertemu, kedua entitas itu akan saling menghilangkan.

Contohnya adalah sebuah atom hidrogen yang terdiri dari proton yang dikelilingi oleh elektron, sedangkan pada antimateri, struktur tersebut bertolak belakang. Proton, digantikan oleh sebuah subatomik bernama anti proton, sedangkan elektron yang menggelilinginya digantikan oleh positron. Kombinasi keduanya, dapat disebut sebagai anti-hidrogen.

Ditulis oleh: Alison Klesman, www.astronomy.com

Sumber: Merging white dwarfs may create most of our galaxy’s antimatter

#terimakasihgoogle