Dua bintang neutron hancur bersama dan mengguncang alam semesta, memicu ledakan epik yang disebut "kilonova" yang meludahkan banyak ultradense, bahan ultrahot ke luar angkasa. Sekarang, para astronom telah melaporkan bukti yang paling konklusif bahwa setelah ledakan itu terbentuk sebuah elemen mata rantai yang hilang yang dapat membantu menjelaskan beberapa kimiawi alam semesta yang membingungkan.
Ketika getaran itu - riak-riak pada struktur ruang-waktu, yang disebut gelombang gravitasi - mencapai Bumi pada tahun 2017, ia memicu detektor gelombang gravitasi dan menjadi tabrakan bintang neutron-pertama yang pernah terdeteksi. Segera, teleskop di seluruh dunia berputar untuk mempelajari cahaya dari kilonova yang dihasilkan. Sekarang, data dari teleskop-teleskop itu telah mengungkapkan bukti kuat tentang strontium yang berputar-putar dalam materi yang dikeluarkan, sebuah elemen berat dengan sejarah kosmik yang sulit dijelaskan mengingat segala hal lain yang diketahui para astronom tentang alam semesta.
Bumi dan ruang dipenuhi dengan unsur-unsur kimia dari berbagai jenis. Beberapa mudah dijelaskan; hidrogen, dibuat dalam bentuk paling sederhana dari hanya satu proton, ada segera setelah Big Bang ketika partikel subatomik mulai terbentuk. Helium, dengan dua proton, juga cukup mudah dijelaskan. Matahari kita memproduksinya setiap saat, menghancurkan atom-atom hidrogen melalui fusi nuklir dalam perutnya yang panas dan padat. Tetapi elemen yang lebih berat seperti strontium lebih sulit untuk dijelaskan. Untuk waktu yang lama, fisikawan mengira unsur-unsur besar ini sebagian besar terbentuk selama supernova - seperti kilonova tetapi dalam skala yang lebih kecil dan dihasilkan dari ledakan bintang-bintang masif di ujung kehidupan mereka. Tetapi menjadi jelas bahwa supernova saja tidak dapat menjelaskan berapa banyak unsur berat yang ada di alam semesta.
Strontium yang muncul setelah tabrakan bintang neutron yang terdeteksi pertama ini dapat membantu mengonfirmasi teori alternatif, bahwa tabrakan antara benda ultradense yang jauh lebih kecil ini sebenarnya menghasilkan sebagian besar elemen berat yang kita temukan di Bumi.
Fisika tidak membutuhkan penggabungan bintang super atau bintang neutron untuk menjelaskan setiap atom tebal di sekitar. Matahari kita relatif muda dan terang, sehingga sebagian besar memadukan hidrogen menjadi helium. Tetapi bintang yang lebih besar dan lebih tua dapat meleburkan unsur seberat besi dengan 26 protonnya, menurut NASA. Namun tidak ada bintang yang menjadi panas atau cukup padat sebelum saat-saat terakhir hidupnya untuk menghasilkan unsur-unsur antara 27-proton cobalt dan 92-proton uranium.
Namun, kami menemukan unsur-unsur yang lebih berat di Bumi sepanjang waktu, sebagaimana dicatat oleh sepasang fisikawan dalam sebuah artikel 2018 yang diterbitkan dalam jurnal Nature. Dengan demikian, misterinya.
Sekitar setengah dari unsur-unsur ekstra-berat, termasuk strontium, dibentuk melalui proses yang disebut "penangkapan neutron cepat," atau "proses-r" - serangkaian reaksi nuklir yang terjadi di bawah kondisi ekstrem dan dapat membentuk atom dengan muatan inti padat. dengan proton dan neutron. Tetapi para ilmuwan belum mengetahui sistem apa di alam semesta yang cukup ekstrem untuk menghasilkan volume elemen proses-r yang terlihat di dunia kita.
Beberapa menyarankan supernova adalah biang keladinya. "Sampai baru-baru ini, ahli astrofisika dengan hati-hati mengklaim bahwa isotop yang terbentuk dalam peristiwa proses-r terutama berasal dari supernova runtuh inti," catat para penulis Nature pada 2018.
Begini cara gagasan supernova itu bekerja: Meledakkan, bintang yang sekarat menciptakan suhu dan tekanan di luar apa pun yang mereka hasilkan dalam kehidupan, dan memuntahkan materi kompleks ke dalam alam semesta dalam kilatan singkat dan keras. Itu adalah bagian dari kisah yang diceritakan Carl Sagan pada 1980-an, ketika dia mengatakan bahwa kita semua terbuat dari "hal-hal bintang."
Karya teoretis baru-baru ini, menurut penulis artikel Nature 2018 itu, telah menunjukkan bahwa supernova mungkin tidak menghasilkan bahan proses r yang cukup untuk menjelaskan keunggulan mereka di alam semesta.
Masukkan bintang neutron. Mayat superdense yang tersisa setelah beberapa supernova (hanya dikalahkan oleh lubang hitam dalam massa per inci kubik) kecil dalam hal bintang, dekat ukurannya dengan kota-kota Amerika. Tapi mereka bisa lebih besar dari bintang ukuran penuh. Ketika mereka membanting bersama-sama, ledakan yang dihasilkan mengguncang jalinan ruang-waktu lebih intens daripada peristiwa apa pun selain bertabrakan lubang hitam.
Dan dalam merger yang ganas itu, para astronom mulai curiga, cukup elemen proses-r dapat terbentuk untuk menjelaskan jumlah mereka.
Studi awal cahaya dari tabrakan 2017 menunjukkan bahwa teori ini benar. Para astronom melihat bukti untuk emas dan uranium dalam cara cahaya menyaring bahan dari ledakan, seperti yang dilaporkan Live Science pada saat itu, tetapi data itu masih kabur.
Sebuah makalah baru yang diterbitkan kemarin (23 Oktober) di jurnal Nature menawarkan konfirmasi paling tegas dari laporan awal tersebut.
"Kami sebenarnya datang dengan gagasan bahwa kami mungkin akan melihat strontium cukup cepat setelah acara. Namun, menunjukkan bahwa ini terbukti kasusnya ternyata sangat sulit," penulis studi Jonatan Selsing, seorang astronom di University of Copenhagen, kata dalam sebuah pernyataan.
Para astronom tidak yakin pada waktu itu seperti apa elemen berat di ruang angkasa akan terlihat. Tetapi mereka telah menganalisis kembali data 2017. Dan kali ini, diberikan lebih banyak waktu untuk menyelesaikan masalah, mereka menemukan "fitur kuat" dalam cahaya yang berasal dari kilonova yang menunjuk tepat di strontium - tanda tangan dari proses-r dan bukti bahwa unsur-unsur lain kemungkinan terbentuk di sana sebagai baiklah, mereka menulis di kertas mereka.
Seiring waktu, beberapa bahan dari kilonova itu kemungkinan akan keluar ke galaksi, dan mungkin menjadi bagian dari bintang atau planet lain, kata mereka. Mungkin, pada akhirnya, itu akan menyebabkan fisikawan alien masa depan untuk melihat ke langit dan bertanya-tanya dari mana semua barang berat ini di dunia mereka berasal.
