Besi adalah salah satu unsur paling melimpah di Semesta, bersama dengan unsur-unsur yang lebih ringan seperti hidrogen, oksigen, dan karbon. Di ruang antarbintang, harus ada jumlah besi yang melimpah dalam bentuk gasnya. Jadi mengapa, ketika ahli astrofisika melihat ke luar angkasa, apakah mereka melihat sangat sedikit?
Pertama-tama, ada alasan bahwa zat besi sangat banyak, dan itu terkait dengan sesuatu dalam astrofisika yang disebut puncak besi.
Di alam semesta kita, unsur-unsur selain hidrogen dan helium diciptakan oleh nukleosintesis di bintang-bintang. (Hidrogen, helium, dan beberapa litium dan berilium dibuat dalam nukleosintesis Big Bang). Tetapi unsur-unsurnya tidak diciptakan dalam jumlah yang sama. Ada gambar yang membantu menunjukkan ini.
Alasan puncak besi berkaitan dengan energi yang diperlukan untuk fusi nuklir dan untuk fisi nuklir.
Untuk unsur-unsur yang lebih ringan daripada besi, di sebelah kirinya, fusi melepaskan energi dan fisi memakannya. Untuk unsur-unsur yang lebih berat dari besi, di sebelah kanannya, kebalikannya benar: fusi yang mengonsumsi energi, dan fisi yang melepaskannya. Itu karena apa yang disebut energi pengikat dalam fisika atom.
Itu masuk akal jika Anda memikirkan bintang dan energi atom. Kami menggunakan fisi untuk menghasilkan energi dalam pembangkit listrik tenaga nuklir dengan uranium, yang jauh lebih berat daripada besi. Bintang menciptakan energi dengan fusi, menggunakan hidrogen, yang jauh lebih ringan daripada besi.
Dalam kehidupan biasa sebuah bintang, unsur-unsur hingga dan termasuk besi diciptakan oleh nukleosintesis. Jika Anda ingin unsur-unsur lebih berat daripada besi, Anda harus menunggu supernova terjadi, dan nukleosintesis supernova yang dihasilkan. Karena supernova jarang terjadi, unsur yang lebih berat lebih jarang daripada unsur ringan.
Dimungkinkan untuk menghabiskan banyak waktu untuk pergi ke lubang kelinci fisika nuklir, dan jika Anda melakukannya, Anda akan menemukan banyak sekali detail. Tetapi pada dasarnya, untuk alasan di atas, zat besi relatif berlimpah di alam semesta kita. Itu stabil, dan membutuhkan energi yang sangat besar untuk meleburkan besi menjadi sesuatu yang lebih berat.
Mengapa Kita Tidak Bisa Melihatnya?
Kita tahu bahwa besi dalam bentuk padat ada di inti dan kerak planet seperti milik kita. Dan kita juga tahu bahwa itu umum dalam bentuk gas di bintang-bintang seperti Matahari. Tapi masalahnya, itu harus umum di lingkungan antarbintang dalam bentuk gasnya, tapi kita tidak bisa melihatnya.
Karena kita tahu itu harus ada di sana, implikasinya adalah ia terbungkus dalam beberapa proses lain atau bentuk padat atau keadaan molekul. Dan meskipun para ilmuwan telah mencari selama beberapa dekade, dan meskipun itu harus menjadi unsur paling berlimpah keempat dalam pola kelimpahan matahari, mereka belum menemukannya.
Sampai sekarang.
Sekarang tim kosmokimiawan dari Arizona State University mengatakan mereka telah memecahkan misteri besi yang hilang. Mereka mengatakan bahwa besi telah bersembunyi di depan mata, dalam kombinasi dengan molekul karbon dalam hal yang disebut pseudocarbynes. Dan pseudocarbynes sulit dilihat karena spektra identik dengan molekul karbon lain yang berlimpah di ruang angkasa.
Tim ilmuwan termasuk penulis utama Pilarasetty Tarakeshwar, profesor asosiasi penelitian di Sekolah Ilmu Molekuler ASU. Dua anggota lainnya adalah Peter Buseck dan Frank Timmes, keduanya di School of Earth and Space Exploration ASU. Makalah mereka berjudul "Pada Struktur, Sifat Magnetik, dan Spektra Infra Merah dari Besi Pseudocarbynes dalam Media Antarbintang" dan diterbitkan dalam Astrophysical Journal.
"Kami mengusulkan kelas baru molekul yang kemungkinan akan tersebar luas di media antarbintang," kata Tarakeshwar dalam siaran pers.
Tim fokus pada besi gas, dan bagaimana hanya beberapa atom yang bergabung dengan atom karbon. Besi akan bergabung dengan rantai karbon, dan molekul yang dihasilkan akan mengandung kedua elemen.
Mereka juga melihat bukti baru-baru ini tentang gugusan atom besi di stardust dan meteorit. Di ruang antarbintang, di tempat yang sangat dingin, atom besi ini bertindak seperti "inti kondensasi" untuk karbon. Panjang rantai karbon yang bervariasi akan melekat padanya, dan proses itu akan menghasilkan molekul yang berbeda dari yang diproduksi dengan besi gas.
Kita tidak bisa melihat besi dalam molekul-molekul ini, karena mereka menyamar sebagai molekul karbon tanpa besi.
Dalam siaran pers, Tarakeshwar mengatakan, "Kami menghitung seperti apa bentuk molekul dari molekul-molekul ini, dan kami menemukan bahwa mereka memiliki tanda tangan spektroskopi yang hampir identik dengan molekul rantai karbon tanpa zat besi." Dia menambahkan bahwa karena ini, "Pengamatan astrofisika sebelumnya bisa saja mengabaikan molekul karbon-plus-besi ini."
Buckyballs dan Mothballs
Tidak hanya mereka telah menemukan besi "hilang", mereka mungkin telah memecahkan misteri berumur panjang lainnya: kelimpahan molekul rantai karbon yang tidak stabil di ruang angkasa.
Rantai karbon yang memiliki lebih dari sembilan atom karbon tidak stabil. Tetapi ketika para ilmuwan melihat ke luar angkasa, mereka menemukan rantai karbon dengan lebih dari sembilan atom karbon. Itu selalu menjadi misteri bagaimana alam dapat membentuk rantai yang tidak stabil ini.
Ternyata, itu adalah besi yang memberi rantai karbon ini stabilitasnya. "Rantai karbon yang lebih panjang distabilkan dengan penambahan kluster besi," kata Buseck.
Tidak hanya itu, tetapi temuan ini membuka jalur baru untuk membangun molekul yang lebih kompleks di ruang angkasa, seperti hidrokarbon polyaromatik, yang naphthalene adalah contoh yang umum, menjadi bahan utama dalam kapur barus.
Kata Timmes, "Pekerjaan kami memberikan wawasan baru untuk menjembatani kesenjangan menguap antara molekul yang mengandung sembilan atau lebih sedikit atom karbon dan molekul kompleks seperti C60 buckminsterfullerene, yang lebih dikenal sebagai‘ buckyballs. '"
Sumber:
- Siaran Pers: Besi antarbintang tidak hilang, hanya bersembunyi di depan mata
- Makalah Penelitian: Tentang Struktur, Sifat Magnetik, dan Spektrum Infra Merah dari Besi Pseudocarbynes dalam Media Antarbintang
