Ketika bintang mencapai akhir siklus hidupnya, banyak yang akan meledakkan lapisan luarnya dalam proses ledakan yang dikenal sebagai supernova. Sementara para astronom telah belajar banyak tentang fenomena ini, berkat instrumen canggih yang dapat mempelajarinya dalam berbagai panjang gelombang, masih ada banyak hal yang belum kita ketahui tentang supernova dan sisa-sisa mereka.
Misalnya, masih ada pertanyaan yang belum terselesaikan tentang mekanisme yang memberi daya pada gelombang kejut yang dihasilkan dari supernova. Namun, tim peneliti internasional baru-baru ini menggunakan data yang diperoleh oleh Chandra X-Ray Observatory dari supernova terdekat (SN1987A) dan simulasi baru untuk mengukur suhu atom dalam gelombang kejut yang dihasilkan.
Penelitian yang berjudul "Pemanasan kejutan tanpa tabrakan dari ion-ion berat di SN 1987A", baru-baru ini muncul dalam jurnal ilmiah Alam. Tim ini dipimpin oleh Marco Miceli dan Salvatore Orlando dari University of Palermo, Italia, dan terdiri dari anggota dari National Institute of Astrophysics (INAF), Institut untuk Masalah Diterapkan dalam Mekanika dan Matematika, dan Negara Bagian Pennsylvania dan Universitas Northwestern .
Demi penelitian mereka, tim menggabungkan pengamatan Chandra dari SN 1987A dengan simulasi untuk mengukur suhu atom dalam gelombang kejut supernova. Dalam melakukan hal itu, tim mengkonfirmasi bahwa suhu atom terkait dengan berat atomnya, hasil yang menjawab pertanyaan lama tentang gelombang kejut dan mekanisme yang menggerakkan mereka.
Seperti yang dikatakan David Burrows, seorang profesor astronomi dan astrofisika di Penn State dan rekan penulis studi tersebut, dalam siaran persnya:
"Ledakan Supernova dan sisa-sisa mereka menyediakan laboratorium kosmik yang memungkinkan kita untuk mengeksplorasi fisika dalam kondisi ekstrem yang tidak dapat diduplikasi di Bumi. Teleskop dan instrumentasi astronomi modern, baik yang berbasis di darat maupun di luar angkasa, memungkinkan kita untuk melakukan studi terperinci tentang sisa-sisa supernova di galaksi kita dan galaksi terdekat. Kami telah melakukan pengamatan reguler terhadap SN1987A sisa supernova menggunakan Observatorium Sinar-X NASA, teleskop sinar-X terbaik di dunia, sejak tak lama setelah Chandra diluncurkan pada 1999, dan menggunakan simulasi untuk menjawab pertanyaan lama tentang gelombang kejut. ”
Ketika bintang-bintang yang lebih besar mengalami kehancuran gravitasi, ledakan yang dihasilkan mendorong material ke luar dengan kecepatan hingga sepersepuluh kecepatan cahaya, mendorong gelombang kejut ke gas antarbintang di sekitarnya. Di mana gelombang kejut bertemu dengan gas bergerak lambat yang mengelilingi bintang, Anda memiliki "kejutan depan". Zona transisi ini memanaskan gas dingin ke jutaan derajat dan mengarah pada emisi sinar-X yang dapat diamati.
Untuk beberapa waktu, para astronom telah tertarik pada wilayah gelombang kejut supernova ini, karena menandai transisi antara kekuatan ledakan bintang yang sekarat dan gas di sekitarnya. Seperti yang disamakan Burrows:
"Transisi ini mirip dengan yang diamati di wastafel dapur ketika aliran air berkecepatan tinggi menyentuh wastafel, mengalir dengan lancar ke luar sampai tiba-tiba melompat tinggi dan menjadi turbulen. Bagian depan guncangan telah dipelajari secara luas di atmosfer Bumi, di mana mereka terjadi di wilayah yang sangat sempit. Namun di ruang angkasa, transisi kejut bersifat bertahap dan mungkin tidak mempengaruhi atom semua elemen dengan cara yang sama. "
Dengan memeriksa suhu berbagai elemen di balik guncangan supernova, para astronom berharap untuk meningkatkan pemahaman kita tentang fisika dari proses guncangan. Sementara suhu elemen diperkirakan sebanding dengan berat atomnya, mendapatkan pengukuran yang akurat sulit. Tidak hanya studi sebelumnya menghasilkan hasil yang bertentangan, mereka juga gagal memasukkan unsur-unsur berat dalam analisis mereka.
Untuk mengatasi ini, tim melihat Supernova SN1987A, yang terletak di Awan Magellan Besar dan pertama kali terlihat pada tahun 1987. Selain menjadi supernova pertama yang terlihat dengan mata telanjang sejak Kepler Supernova (1604), itu adalah pertama yang dipelajari dalam semua panjang gelombang cahaya (dari gelombang radio ke sinar-X dan gelombang gamma) dengan teleskop modern.
Sementara model SN 1987A sebelumnya biasanya mengandalkan pengamatan tunggal, tim peneliti menggunakan simulasi numerik tiga dimensi untuk menunjukkan evolusi supernova. Mereka kemudian membandingkannya dengan pengamatan sinar-X yang disediakan oleh Chandra untuk secara akurat mengukur suhu atom, yang mengkonfirmasi harapan mereka.
"Kami sekarang dapat secara akurat mengukur suhu elemen seberat silikon dan besi, dan telah menunjukkan bahwa mereka memang mengikuti hubungan bahwa suhu setiap elemen sebanding dengan berat atom elemen itu," kata Burrows. "Hasil ini menyelesaikan masalah penting dalam memahami gelombang kejut astrofisika dan meningkatkan pemahaman kita tentang proses kejut."
Studi terbaru ini merupakan langkah penting bagi para astronom, membawa mereka lebih dekat ke pemahaman tentang mekanisme supernova. Dengan membuka rahasia mereka, kita dapat belajar lebih banyak tentang suatu proses yang mendasar bagi evolusi kosmik, yaitu bagaimana kematian bintang-bintang berdampak pada Semesta di sekitarnya.
