Ledakan Supernova Bintang Menghasilkan Unsur Kunci Silika

Gambar sisa ledakan supernova G54.1+0,3 dalam panjang gelombang radio, inframerah dan sinar-X.
Kredit: NASA/JPL-Caltech/CXC/ESA/NRAO/J. Rho (SETI Institute)

Secara harfiah, kita semua tercipta dari debu bintang. Sebagian besar unsur kimia yang membentuk planet dan tubuh kita, diproduksi oleh bintang-bintang masif. Hasil studi terbaru menggunakan data observasi Teleskop Antariksa Spitzer NASA, melaporkan bahwa silika, salah satu mineral yang paling umum ditemukan di Bumi, terbentuk ketika bintang-bintang masif meledak.

Lihatlah ke sekelilingmu, mungkin Anda akan menemukan silika (silikon dioksida, SiO2) dalam berbagai bentuk. Komponen utama penyusun banyak jenis bebatuan di Bumi ini kerap digunakan sebagai campuran pasir dan kerikil material beton untuk pembangunan trotoar, jalan dan gedung. Sementara kuarsa, salah satu bentuk dari silika adalah komponen utama pasir yang dapat ditemukan di sepanjang pantai Amerika Serikat. Silika adalah bahan utama kaca, termasuk kaca jendela dan fiberglass. Sebagian besar silikon yang digunakan dalam perangkat elektronik juga berasal dari silika.

Silika bahkan menyusun sekitar 60% kerak Bumi. Eksistensinya yang tersebar luas di Bumi dianggap tidak mengherankan, karena debu silika telah ditemukan di seluruh alam semesta, bahkan di meteorit sebelum tata surya kita terbentuk. Salah satu sumber debu kosmik berasal dari bintang tipe AGB, atau bintang dengan massa setara Matahari yang telah kehabisan bahan bakar fusi nuklir dan membengkak hingga beberapa kali ukuran aslinya menjadi raksasa merah. (AGB adalah salah satu tipe bintang raksasa merah.) Tetapi, silika bukanlah komponen utama debu bintang AGB dan observasi belum dapat menjelaskan apakah mereka adalah produsen utama yang menghasilkan debu silika di seluruh kosmos.

Studi terbaru melaporkan deteksi unsur silika di dua sisa ledakan supernova yang disebut Cassiopeia A dan G54.1+0,3. Ledakan supernova terjadi ketika bintang yang jauh lebih masif daripada Matahari kehabisan bahan bakar hidrogen yang menjadi sumber tenaga inti. Bintang runtuh dan memicu ledakan hebat yang melebur atom untuk menciptakan unsur-unsur “berat” (lebih berat daripada hidrogen dan helium), seperti belerang, kalsium dan silikon.

‘Sidik Jari’ Kimia

Untuk mengidentifikasi unsur silika di Cassiopeia A dan G54.1+0,3, tim ilmuwan menganalisis arsip data instrumen IRS Spitzer dan menerapkan teknik spektroskopi untuk mengungkap panjang gelombang cahaya yang menyusunnya. (Anda dapat mengamati efek serupa saat cahaya Matahari melewati prisma kaca dan menghasilkan pelangi. Warna yang berbeda adalah panjang gelombang cahaya yang biasanya menyatu dan tidak terlihat oleh mata telanjang.)

Setiap unsur kimia dan molekul memancarkan panjang gelombang cahaya spesifik, berarti mereka memiliki semacam ‘sidik jari’ spektral yang dapat diidentifikasi oleh spektrograf berpresisi tinggi. Untuk menemukan sidik jari spektral molekul tertentu, para peneliti sering bergantung pada model (biasanya dilakukan melalui simulasi komputer) yang mengkreasi ulang sifat fisik molekul. Menjalankan simulasi melalui model dapat mengungkap sidik jari spektral molekul.

Tetapi faktor fisik dapat memengaruhi panjang gelombang yang dipancarkan molekul. Seperti halnya Cassiopeia A. Meskipun data spektroskopi Cassiopeia A menunjukkan panjang gelombang hampir identik dengan silika, tim tidak dapat mencocokkan data dengan elemen atau molekul tertentu.

Penulis utama makalah ilmiah astronom Jeonghee Rho dari SETI Institute di Mountain View, California, memprediksi bentuk butiran silika bisa menjadi sumber ketidaksesuaian, karena model komputasi silika mengasumsikan butiran itu bulat sempurna.

Rho kemudian membuat model mencakup beberapa butiran silika yang tidak berbentuk bulat. Ketika dia berhasil menyelesaikan sebuah model yang mengasumsikan butiran silika tidak berbentuk bulat, namun justru agak menyerupai bola football, “benar-benar menghasilkan fitur spektral serupa dengan yang kita lihat dalam data Spitzer,” ungkap Rho.

Rho bersama para kolega juga menemukan fitur serupa di sisa supernova kedua, G54.1 + 0,3. Butiran silika yang agak lonjong bisa memberikan para ilmuwan petunjuk tentang proses yang membentuk silika.

Tim juga menggabungkan kombinasi observasi dua sisa ledakan supernova menggunakan Spitzer dan Observatorium Antariksa Herschel ESA (Badan Antariksa Eropa) untuk mengukur jumlah silika yang dihasilkan oleh setiap ledakan. Herschel mendeteksi panjang gelombang cahaya inframerah yang berbeda dari Spitzer. Para peneliti melihat seluruh rentang panjang gelombang yang disediakan oleh kedua observatorium dan mengidentifikasi panjang gelombang puncak kecerahan debu. Informasi tersebut dapat digunakan untuk mengukur suhu debu, yang mengarah ke kecerahan dan suhu untuk mengukur massa. Studi terbaru menyimpulkan unsur silika yang dihasilkan supernova dari waktu ke waktu, memiliki kontribusi yang cukup signifikan terhadap debu kosmik di seluruh alam semesta, termasuk debu yang akhirnya terakumulasi untuk membentuk planet rumah kita.

Makalah ilmiah yang dipublikasikan di Monthly Notice of Royal Astronomical Society edisi 24/10/18, menegaskan setiap kali kita melihat melalui jendela, berjalan di trotoar atau menginjakkan kaki di pantai berkerikil, kita berinteraksi dengan material yang diproduksi oleh bintang-bintang masif yang meledak dan terbakar miliaran tahun lalu.

Ditulis oleh: Staf www.nasa.gov, editor: Tony Greicius

Sumber: Exploding Stars Make Key Ingredient in Sand, Glass

Artikel terkait: Chandra Mengungkap Elemen-Elemen Alami Cassiopeia A

#terimasihgoogle dan #terimakasihnasa