Para astronom menemukan bintang ‘standar emas’ di Bima Sakti

Bintang HD 222925 adalah bintang bermagnitudo kesembilan yang terletak di selatan konstelasi Tucana.  Kredit gambar: Survei Langit Digital STScI

Bintang HD 222925 adalah bintang bermagnitudo kesembilan yang terletak di selatan konstelasi Tucana. Kredit gambar: Survei Langit Digital STScI

Di lingkungan Matahari kita, Galaksi Bima Sakti adalah bintang yang relatif terang, dan di dalamnya, para astronom telah mampu mengidentifikasi rentang elemen terluas di sebuah bintang di luar tata surya kita.

Studi yang dipimpin oleh astronom Universitas Michigan Ian Roederer, telah mengidentifikasi 65 elemen dalam bintang, HD 222925. Empat puluh dua elemen yang diidentifikasi adalah elemen berat yang terdaftar di bagian bawah tabel periodik elemen.

Mengidentifikasi unsur-unsur ini dalam satu bintang akan membantu para astronom memahami apa yang disebut “proses penangkapan neutron cepat”, atau salah satu cara utama penciptaan unsur-unsur berat di alam semesta. Hasil mereka diposting di arXiv dan telah diterima untuk dipublikasikan di Astrophysical Journal Supplement Series.

“Sepengetahuan saya, itu rekor untuk objek apa pun di luar tata surya kita. Dan apa yang membuat bintang ini begitu unik adalah karena ia memiliki proporsi relatif yang sangat tinggi dari unsur-unsur yang tercantum di dua pertiga bagian bawah tabel periodik. Kami bahkan mendeteksi emas,” kata Roederer. “Unsur-unsur ini dibuat oleh proses penangkapan neutron yang cepat. Itu benar-benar hal yang kami coba pelajari: fisika dalam memahami bagaimana, di mana, dan kapan elemen-elemen itu dibuat.”

Prosesnya, juga disebut “proses-r”, dimulai dengan adanya unsur-unsur yang lebih ringan seperti besi. Kemudian, dengan cepat—dalam hitungan detik—neutron ditambahkan ke inti unsur yang lebih ringan. Ini menciptakan elemen yang lebih berat seperti selenium, perak, telurium, platinum, emas dan thorium, jenis yang ditemukan di HD 222925, dan semuanya jarang terdeteksi di bintang, menurut para astronom.

BACA JUGA :  Laporan udara menemukan 137 juta orang Amerika tinggal di negara-negara yang terkena dampak kabut asap berbahaya, tingkat jelaga – Kualitas Udara Penting

“Anda membutuhkan banyak neutron yang bebas dan kondisi energi yang sangat tinggi untuk membebaskan mereka dan menambahkannya ke inti atom,” kata Roederer. “Tidak banyak lingkungan di mana hal itu bisa terjadi—dua, mungkin.”

Salah satu lingkungan ini telah dikonfirmasi: penggabungan bintang-bintang neutron. Bintang neutron adalah inti runtuh dari bintang supergiant, dan merupakan benda langit terkecil dan terpadat yang diketahui. Tabrakan pasangan bintang neutron menyebabkan gelombang gravitasi dan pada tahun 2017, astronom pertama kali mendeteksi gelombang gravitasi dari penggabungan bintang neutron. Cara lain proses-r mungkin terjadi adalah setelah ledakan kematian bintang masif.

“Itu adalah langkah maju yang penting: mengenali di mana proses-r dapat terjadi. Tetapi ini adalah langkah yang jauh lebih besar untuk mengatakan, ‘Apa yang sebenarnya dilakukan oleh peristiwa itu? Apa yang diproduksi di sana?” kata Roeder. “Di situlah studi kami masuk.”

Unsur-unsur yang diidentifikasi Roederer dan timnya dalam HD 222925 dihasilkan baik dalam supernova masif atau penggabungan bintang-bintang neutron sangat awal di alam semesta. Materi itu dikeluarkan dan dilemparkan kembali ke luar angkasa, di mana ia kemudian direformasi menjadi bintang yang dipelajari Roederer hari ini.

Bintang ini kemudian dapat digunakan sebagai proksi untuk apa yang akan dihasilkan oleh salah satu peristiwa itu. Setiap model yang dikembangkan di masa depan yang menunjukkan bagaimana proses-r atau alam menghasilkan unsur-unsur di dua pertiga terbawah tabel periodik harus memiliki ciri yang sama dengan HD 222925, kata Roederer.

Yang terpenting, para astronom menggunakan instrumen pada Teleskop Luar Angkasa Hubble yang dapat mengumpulkan spektrum ultraviolet. Instrumen ini adalah kunci yang memungkinkan para astronom mengumpulkan cahaya di bagian ultraviolet dari spektrum cahaya—cahaya yang redup, yang berasal dari bintang keren seperti HD 222925.

BACA JUGA :  Rap Fisika Nuklir! RESONANSI » Fisika MIT

Para astronom juga menggunakan salah satu teleskop Magellan—konsorsium yang bermitra dengan UM—di Las Campanas Observatory di Chili untuk mengumpulkan cahaya dari HD 222925 di bagian optik dari spektrum cahaya.

Spektrum ini mengkodekan “sidik jari kimia” unsur-unsur di dalam bintang, dan membaca spektrum ini memungkinkan para astronom tidak hanya mengidentifikasi unsur-unsur yang terkandung dalam bintang, tetapi juga berapa banyak unsur yang dikandung bintang.

Anna Frebel adalah rekan penulis studi dan profesor fisika di Massachusetts Institute of Technology. Dia membantu dengan interpretasi keseluruhan dari pola kelimpahan elemen HD 222925 dan bagaimana hal itu menginformasikan pemahaman kita tentang asal usul elemen dalam kosmos.

“Kami sekarang mengetahui detail keluaran elemen demi elemen dari beberapa peristiwa proses-r yang terjadi di awal alam semesta,” kata Frebel. “Setiap model yang mencoba memahami apa yang terjadi dengan proses-r harus dapat mereproduksi itu.”

Banyak rekan penulis studi adalah bagian dari kelompok yang disebut R-Process Alliance, sekelompok astrofisikawan yang berdedikasi untuk memecahkan pertanyaan besar tentang proses-r. Proyek ini menandai salah satu tujuan utama tim: mengidentifikasi elemen mana, dan dalam jumlah berapa, yang diproduksi dalam proses-r dalam tingkat detail yang belum pernah terjadi sebelumnya.

Informasi lebih lanjut:

Leave a Reply

Your email address will not be published.