Chandra Mengungkap Elemen-Elemen Alami Cassiopeia A

Sisa-sisa supernova Cassiopeia A.
Kredit gambar: NASA/CXC/SAO

Darimana sebagian besar elemen penting untuk kehidupan di Bumi berasal? Jawabannya adalah di dalam tungku bintang dan ledakan yang menandai akhir kehidupan bintang-bintang masif.

Para astronom telah lama mempelajari bintang yang meledak dan apa yang mereka sisakan, atau “sisa-sisa supernova”, untuk memahami bagaimana bintang menghasilkan dan menyebarkan berbagai elemen ke ruang antarbintang.

Karena status evolusionernya yang unik, Cassiopeia A adalah salah satu sisa-sisa supernova yang paling intensif dipelajari. Sebuah gambar terbaru yang diambil oleh Observatorium Sinar-X Chandra NASA, menunjukkan lokasi elemen-elemen di dalam sisa ledakan: silikon (merah), belerang (kuning), kalsium (hijau) dan besi (ungu). Masing-masing elemen menghasilkan sinar-X dalam rentang energi sempit, sehingga memungkinkan para astronom untuk membuat peta lokasi mereka. Hembusan gelombang ledakan terlihat mirip struktur cincin terluar yang berwarna biru.

Teleskop sinar-X sangat dibutuhkan untuk mempelajari sisa-sisa supernova dan elemen yang dihasilkan, mengingat ledakan kosmik yang dahsyat ini menghasilkan suhu yang sangat tinggi, hingga jutaan derajat, bahkan suhu panas tetap bertahan hingga ribuan tahun setelah ledakan. Berarti banyak sisa-sisa supernova, termasuk Cassiopeia A, yang memancarkan panjang gelombang sinar-X kuat yang tidak mampu dideteksi oleh teleskop jenis lainnya.

Observasi tajam sinar-X Chandra mumpuni untuk mengumpulkan informasi terperinci tentang elemen yang diproduksi oleh objek seperti Cassiopeia A. Jadi, para astronom tak sekadar mampu mengidentifikasi berbagai elemen yang dihasilkan, tapi seberapa banyak elemen disebarkan ke ruang antarbintang.

Data Chandra menunjukkan bagaimana fenomena supernova yang menciptakan Cassiopeia A, telah menempa sejumlah besar unsur kunci yang dibutuhkan kehidupan. Cassiopeia A telah menyebarkan material setara dengan 10.000 kali lipat massa Bumi hanya untuk elemen belerang saja dan sekitar 20.000 kali lipat massa Bumi untuk elemen silikon. Elemen besi yang disebar Cassiopeia A mengandung massa sekitar 70.000 kali lipat massa Bumi, sementara elemen berharga oksigen setara dengan 1.000.000 kali lipat massa Bumi, hampir setara dengan tiga kali lipat massa Matahari. (Meskipun oksigen adalah elemen yang paling melimpah di Cassiopeia A, emisi sinar-Xnya tersebar dalam rentang energi yang lebih lebar dan tidak dapat diisolasi, tidak seperti elemen lain yang ditunjukkan dalam gambar.)

Selain itu, para astronom juga menemukan banyak eleman lainnya. Karbon, nitrogen, fosfor dan hidrogen juga turut dideteksi oleh berbagai teleskop yang mengamatinya dalam berbagai spektrum elektromagnetik. Dikombinasikan dengan deteksi oksigen, berarti semua elemen yang dibutuhkan untuk membentuk DNA, atau molekul yang membawa informasi genetik, ditemukan di Cassiopeia A.

Oksigen adalah unsur paling melimpah di dalam tubuh manusia (sekitar 65% massa tubuh), kalsium membantu membentuk dan menjaga kesehatan tulang dan gigi, sementara zat besi merupakan elemen vital sel darah merah yang membawa oksigen ke seluruh tubuh. Semua oksigen di tata surya berasal dari ledakan bintang-bintang masif, sekitar 50% kalsium dan sekitar 40% zat besi juga berasal dari ledakan serupa. Adapun prosentase elemen lainnya berasal dari ledakan bintang yang massanya lebih kecil, yaitu bintang katai putih.

Sementara tanggal pastinya belum bisa dikonfirmasi, banyak ahli yang menduga ledakan supernova yang menciptakan Cassiopeia A terjadi pada sekitar tahun 1680. Supernova dipicu oleh "mantan" bintang sekitar lima kali massa Matahari, yang sebelumnya menjalani kehidupan awal dengan massa sekitar 16 kali Matahari. Ia kehilangan dua pertiga massa dalam hembusan kuat angin bintang beberapa ratus ribu tahun sebelum supernova terjadi.

Sepanjang massa kehidupannya, "mantan" bintang Cassiopeia A melakukan reaksi berantai fusi nuklir untuk menempa hidrogen dan helium menjadi elemen yang lebih berat dalam proses yang disebut “nukleosintesis”. Energi yang dihasilkan oleh fusi nuklir mengimbangi gaya gravitasinya sendiri yang menekan ke dalam. Reaksi berlanjut sampai besi terbentuk di inti bintang. Pada titik ini, proses nukleosintesis lebih banyak mengkonsumsi energi daripada menghasilkan energi dan mengganggu keseimbangan bintang. Gaya gravitasi mulai mengambil alih, menyebabkan bintang runtuh dan memicu ledakan supernova yang menyisakan inti padat yang dikenal sebagai bintang neutron.

Sejak diluncurkan pada tahun 1999, Chandra telah berulang kali mengamati Cassiopeia A. Serangkaian data telah menyediakan banyak informasi baru tentang bintang neutron di pusat Cassiopeia A, detail ledakan dan rincian bagaimana puing-puing dihempaskan ke ruang angkasa.

Pusat Penerbangan Antariksa Marshall NASA di Huntsville, Alabama, mengelola program Chandra untuk Direktorat Misi Sains NASA di Washington. Observatorium Astrofisika Smithsonian di Cambridge, Massachusetts, mengendalikan sains dan operasi penerbangan Chandra.

Ditulis oleh: Staf www.nasa.gov, editor: Lee Mohon

Sumber: Chandra Reveals the Elementary Nature of Cassiopeia A

#terimakasihgoogle dan #terimakasihnasa