Jenis Molekul Pertama Alam Semesta Akhirnya Ditemukan

Ilustrasi molekul helium hidrida di nebula planeter NGC 7027. Di nebula ini, SOFIA telah mendeteksi helium hidrida, kombinasi antara helium (merah) dan hidrogen (biru), jenis molekul pertama yang pernah terbentuk di alam semesta awal. Inilah pertama kalinya helium hidrida ditemukan di alam semesta modern.
Kredit: NASA/ESA/Judy Schmidt

Setelah puluhan tahun observasi, jenis molekul pertama yang terbentuk di alam semesta awal telah terdeteksi untuk pertama kalinya. Para ilmuwan telah menemukannya di galaksi Bima Sakti kita menggunakan observatorium udara terbesar di dunia, Stratosphere Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA).

Ketika kosmos masih sangat muda, hanya ada beberapa jenis atom. Para ilmuwan meyakini sekitar 100.000 tahun setelah Big Bang, untuk pertama kalinya helium dan hidrogen membentuk ikatan menjadi molekul helium hidrida. Diprediksi berada di beberapa wilayah alam semesta modern, selama ini helium hidrida belum pernah terdeteksi.

SOFIA mendeteksi helium hidrida modern di nebula planeter, sisa-sisa dari sebuah bintang mirip Matahari menjelang tahap terakhir kehidupannya. Terletak 3.000 tahun cahaya di dekat rasi Cygnus, nebula planeter yang diberi kode NGC 7027 memiliki kondisi ideal untuk membentuk molekul helium hidrida. Penemuan ini menjadi bukti kuat bahwa helium hidrida memang eksis di alam semesta modern, sekaligus menegaskan bagian kunci dalam pemahaman dasar kita tentang senyawa kimiawi alam semesta purba dan proses evolusi yang berlangsung selama miliaran tahun untuk menjadi senyawa kimiawi kompleks saat ini.

Hasil penelitian telah dipublikasikan di jurnal Nature edisi minggu ini.

“Helium hidrida bersembunyi di luar sana, tetapi dengan instrumen yang tepat pada posisi yang tepat, SOFIA dapat mengungkapnya,” kata Harold Yorke, Direktur Pusat Sains SOFIA di Silicon Valley, California.

Saat ini, kosmos dipenuhi dengan struktur kompleks berukuran besar seperti planet, bintang dan galaksi. Tetapi setelah Big Bang yang terjadi sekitar 13 miliar tahun yang lalu, kosmos awal sangat panas dan hanya ada beberapa jenis atom yang didominasi oleh helium dan hidrogen. Ketika kosmos mendingin, atom membentuk ikatan molekul pertama dan mulai menyusun kosmos. Para ilmuwan menyimpulkan helium hidrida adalah molekul pertama di alam semesta.

Begitu mendingin, atom hidrogen lalu berinteraksi dengan helium hidrida untuk menghasilkan molekul hidrogen, molekul utama pembentuk bintang generasi pertama. Bintang generasi pertama kemudian menempa elemen yang lebih berat daripada hidrogen dan helium dan menghasilkan limpahan senyawa kimiawi kosmos hari ini.

“Minimnya bukti helium hidrida di ruang antarbintang adalah dilema bagi astronomi selama beberapa dekade,” tutur penulis utama makalah ilmiah Rolf Guesten dari Institut Radio Astronomi Max Planck di Bonn, Jerman.

Helium hidrida adalah molekul yang pilih-pilih. Helium adalah gas mulia sehingga mustahil bergabung dengan jenis atom lainnya. Tetapi pada tahun 1925, para ilmuwan dapat membuat molekul di laboratorium yang memaksa helium untuk berbagi salah satu elektronnya dengan ion hidrogen.

Pada akhir tahun 1970-an, para ilmuwan yang mempelajari nebula planeter NGC 7027 menduga kondisi lingkungan di sekitar nebula sangat ideal untuk membentuk helium hidrida. Radiasi ultraviolet dan panas dari sebuah bintang tua mirip Matahari menjelang akhir kehidupannya, menciptakan kondisi yang memungkinkan pembentukan helium hidrida. Tetapi observasi mereka tidak membuahkan hasil.

Observasi tindak lanjut mengisyaratkan molekul pertama kosmos ada di sana, meskipun upaya deteksi selalu gagal. Jajaran teleskop antariksa yang digunakan selama ini tidak dilengkapi instrumen khusus untuk mengambil sinyal helium hidrida dari molekul-molekul lain di nebula.

Pada tahun 2016, para ilmuwan meminta bantuan SOFIA. Terbang hingga 45.000 kaki di atas permukaan, SOFIA melakukan observasi di atas lapisan atmosfer Bumi dan kembali mendarat setelah melakukan penerbangan, satu hal yang tidak bisa dilakukan oleh teleskop berbasis antariksa.

“Kami dapat mengubah instrumen dan memasang teknologi terbaru,” kata Deputi Proyek Ilmuwan SOFIA Naseem Rangwala. “Fleksibilitas ini memungkinkan kami untuk mengupgrade instrumen dan menanggapi pertanyaan paling mendesak yang ingin segera dijawab oleh para ilmuwan.”

Upgrade yang diterima salah satu instrumen SOFIA, German Receiver at Terahertz Frequencies (GREAT), menambah saluran spesifik untuk mendeteksi helium hidrida. Instrumen berfungsi seperti radio receiver. Para ilmuwan dapat menyesuaikan frekuensi molekul yang ingin ditemukan, mirip dengan mengganti saluran radio FM untuk menemukan stasiun radio yang kita inginkan.

Ketika SOFIA mengudara, para ilmuwan yang berada di dalamnya membaca data dari instrumen secara langsung. Sinyal helium hidrida akhirnya terdengar begitu jelas.

“Momen menegangkan saat melihat data pertama helium hidrida,” tambah Guesten. “Penemuan SOFIA adalah akhir bahagia dari upaya pencarian melelahkan selama ini, sekaligus menghilangkan keraguan dalam pemahaman kita tentang kimiawi fundamental alam semesta awal.”

Para ilmuwan di Observatorium Terbang SOFIA mendeteksi jenis molekul pertama yang pernah terbentuk di alam semesta. Mereka menemukan ikatan helium dan hidrogen yang disebut molekul helium hidrida di nebula planeter NGC 7027 yang terletak di rasi Cygnus. Penemuan ini mengkonfirmasi bagian kunci dalam pemahaman dasar kita tentang senyawa kimiawi alam semesta purba dan proses evolusi yang berlangsung selama miliaran tahun untuk menjadi senyawa kimiawi kompleks saat ini.

Kredit: NASA/Pusat Penelitian Ames

SOFIA adalah pesawat jet Boeing 747SP yang dimodifikasi untuk membawa sebuah teleskop berdiameter 106 inci. SOFIA adalah proyek kerja sama antara NASA dan German Aerospace Center (DLR). Pusat Penelitian Ames NASA di Silicon Valley, California, mengelola program SOFIA, operasional dan misi sains dilakukan atas kerja sama Universities Space Research Association yang bermarkas di Columbia, Maryland, dan German SOFIA Institute (DSI) di University of Stuttgart. Basis pesawat jet Boeing 747 SP berada di hangar 703 Pusat Penelitian Penerbangan Armstrong di Palmdale, California.

Ditulis oleh: Kassandra Bell dan Alison Hawkes, www.nasa.gov

Sumber: The Universe’s First Type of Molecule Is Found at Last

#terimakasihgoogle dan #terimakasihnasa