Asal usul unsur-unsur logam seperti emas telah menjadi salah satu misteri terbesar dalam astrofisika. Sebuah penelitian kini telah memberikan petunjuk tentang asal usul kosmik logam mulia tersebut.
Para ilmuwan telah menemukan bahwa ledakan di bintang neutron yang sangat termagnetisasi, disebut magnetar, dapat menciptakan emas di alam semesta. Penelitian ini memberikan petunjuk mengenai asal usul kosmik emas dan unsur-unsur berat yang diciptakan lebih awal dari yang kita duga.
Menurut sebuah penelitian yang diterbitkan dalam The Astrophysical Journal Letters pada 29 April, analisis data arsip dari misi luar angkasa menunjukkan bahwa sejumlah besar logam berat, termasuk emas, berasal dari suar raksasa magnetar.
Anirudh Patel, seorang mahasiswa doktoral di Departemen Fisika Universitas Columbia di New York, memimpin penelitian tersebut. Ia menggunakan data teleskop arsip berusia 20 tahun dari NASA dan Badan Antariksa Eropa untuk menyelidiki bagaimana unsur-unsur berat seperti besi dan emas diciptakan dan didistribusikan ke seluruh alam semesta.
“Ini adalah pertanyaan mendasar mengenai asal-usul materi kompleks di alam semesta,” kata Patel seperti dikutip dalam sebuah artikel di situs NASA. “Ini adalah teka-teki seru yang belum terpecahkan.”
Para penulis memperkirakan bahwa suar magnetar raksasa dapat menyumbang hingga 10 persen dari keseluruhan kelimpahan unsur di galaksi yang lebih berat daripada besi. Rekan penulis studi ini berafiliasi dengan Universitas Columbia, Universitas Charles di Republik Ceko, Universitas Negeri Louisiana, Institut Flatiron di New York, dan Universitas Negeri Ohio.
Apa itu Magnetar dan Bagaimana Emas bisa terbentuk?
Magnetar adalah jenis bintang neutron yang sangat termagnetisasi, berarti medan magnetnya sangat kuat. Ketika bintang masif meledak, ia meninggalkan inti sangat padat dan runtuh yang disebut bintang neutron.
Menurut rekan penulis studi Eric Burns, asisten profesor dan astrofisikawan di Universitas Negeri Louisiana di Baton Rouge, para astronom berteori bahwa magnetar pertama terbentuk setelah bintang pertama sekitar 13,6 miliar tahun lalu, dan Big Bang menciptakan alam semesta 13,8 miliar tahun lalu.
Dalam kejadian langka, magnetar dapat melepaskan radiasi berenergi tinggi mengakibatkan gempa bintang. Seperti gempa bumi, gempa bintang dapat memecah kerak magnetar. Terkadang, gempa bintang magnetar membawa serta suar magnetar raksasa, peristiwa ledakan langka yang melepaskan sinar gamma.
Para peneliti menemukan bahwa magnetar melepaskan material selama flare raksasa. Namun, mereka belum memiliki penjelasan fisik untuk hal ini.
Para peneliti berspekulasi tentang apakah suar magnetar raksasa membentuk emas melalui proses cepat neutron yang membentuk inti atom lebih ringan menjadi lebih berat. Identitas suatu unsur ditentukan oleh jumlah proton yang dimilikinya. Namun, jika suatu atom memperoleh neutron tambahan, ia dapat mengalami peluruhan nuklir, yang dapat mengubah neutron menjadi proton.
Perubahan jumlah proton dapat mengubah identitas unsur. Bintang neutron memiliki kepadatan neutron yang sangat tinggi. Jika bintang neutron terganggu, atom-atom tunggal dapat dengan cepat menangkap sejumlah neutron dan mengalami banyak peluruhan. Hal ini menyebabkan terbentuknya unsur-unsur yang jauh lebih berat seperti uranium.
Sebelum penelitian ini, penciptaan emas hanya dikaitkan dengan tabrakan bintang neutron, atau kilonova. Ketika para astronom mengamati tabrakan bintang neutron pada tahun 2017 melalui teleskop, mereka menemukan bahwa tabrakan tersebut dapat menciptakan unsur-unsur berat seperti emas, platinum, dan timbal. Namun, tabrakan ini diyakini terjadi relatif lebih lambat dalam sejarah alam semesta, dalam beberapa miliar tahun terakhir.
Namun, data teleskopik arsip, yang sebelumnya tidak dapat dipahami, menunjukkan bahwa suar magnetar raksasa terbentuk jauh lebih awal. Oleh karena itu, penelitian menunjukkan bahwa emas pertama dapat dibuat dari suar magnetar raksasa.
Apa rencana berikutnya? NASA memiliki misi mendatang yang dapat menindaklanjuti hasil ini. Compton Spectrometer and Imager (COSI) adalah teleskop sinar gamma yang diharapkan akan diluncurkan pada 2027.
COSI akan mempelajari fenomena energik di Bima Sakti dan sekitarnya, seperti semburan magnetar raksasa. Menurut situs web NASA, COSI dapat mengidentifikasi unsur-unsur individual yang tercipta dalam semburan raksasa tersebut, dan membantu membentuk pemahaman lebih baik tentang asal-usul unsur-unsur tersebut.
