Astronom Menemukan Bintang yang Miliki 65 Unsur Kimia, Termasuk Emas

REPUBLIKA.CO.ID, JAKARTA -- Pernahkah Anda memegang emas batangan di tangan Anda? Bukan sedikit perhiasan, tapi ukuran yang besar. Jika sudah, Anda akan segera memahami apa yang memotivasi orang untuk mencarinya dan dari mana asalnya.

Emas diketahui berasal dari bintang. Hidrogen dan helium merupakan unsur yang ada di mayoritas bintang. Namun, bintang mengandung unsur-unsur lain yang dikenal  oleh astrofisikawan sebagai metallicity bintang.

Matahari kita sangat metalik, mengandung 67 unsur berbeda, termasuk 2,5 triliun ton emas. Para astronom telah menemukan bintang jauh dengan 65 unsur yang paling banyak ditemukan di bintang lain. Salah satunya adalah emas.

Di lingkungan Galaksi Bima Sakti, ada bintang yang cukup terang bernama HD 222925. Bintang ini terletak dekat dengan konstelasi Tucana (Toucan) di langit selatan. 

Para astronom menyebutnya sebagai bintang "standar emas", karena ini memberikan kesempatan terbaik untuk menyelidiki bagaimana bintang menghasilkan beberapa unsur paling berat di Alam Semesta.  Proses-r, atau proses penangkapan neutron cepat merupakan nama untuk metode ini.

Sebuah studi baru-baru ini memberikan inventarisasi kimia dari semua unsur yang dihasilkan oleh proses-r untuk HD 222925. Judul penelitiannya akan diterbitkan dalam Seri Suplemen Jurnal Astrofisika dan tersedia online di arxiv.org.  Ian Roederer, astronom di University of Michigan merupakan penulis utamanya.

HD 222295 adalah bintang yang disempurnakan dengan r-proses yang miskin logam. BIntang ini memiliki metallicity yang tinggi, yang berarti mengandung banyak unsur selain hidrogen dan helium tetapi tidak banyak dari mereka berdasarkan massa. 

Ini bukan pertama kalinya ditemukan. CS 22892–052 yang umumnya dikenal sebagai bintang Sneden memiliki 53 unsur kimia di dalamnya.

Namun, HD 222295 secara signifikan lebih terang di UV daripada bintang Sneden yang membuat pengamatan spektroskopi menjadi lebih mudah. Para peneliti mampu mengidentifikasi 65 komponen berbeda dengan cara ini.

“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 terdaftar di dua pertiga bagian bawah tabel periodik. Kami bahkan mendeteksi emas,” kata Roederer, dilansir dari Universe Today. 

“Unsur-unsur ini terbentuk oleh proses penangkapan neutron yang cepat. Itu benar-benar hal yang kami coba pelajari: fisika dalam memahami bagaimana, dimana, dan kapan elemen-elemen itu dibuat,” jelasnya.

Proses penangkapan neutron lambat atau proses-s, dan proses penangkapan neutron cepat atau proses-r, adalah dua bentuk penangkapan neutron. Proses-s dipahami dengan sangat baik, tetapi proses-r tetap menjadi misteri bagi para ilmuwan. 

Meskipun para astronom memiliki pemahaman teoritis yang sangat baik tentang proses-r, metode ini tidak terdeteksi secara langsung hingga 2019, ketika para ilmuwan menemukan strontium di kawah satu kilonova.

Penangkapan neutron cepat adalah kemampuan inti atom untuk menangkap neutron lebih cepat daripada peluruhannya, menghasilkan unsur-unsur berat. Proses r dimulai dengan elemen yang lebih ringan dari besi. 

Karena unsur-unsur yang lebih ringan ini netral dan tidak bermuatan, mereka dapat menangkap neutron di lingkungan dengan banyak neutron dan banyak energi. Sebuah atom memancarkan elektron ketika menangkap neutron, mengubah neutron menjadi proton lain. 

Akibatnya, nomor atom unsur yang lebih ringan meningkat, dan menjadi unsur yang lebih berat. Karena pengaturan astrofisika yang memelihara proses-r langka, elemen yang lebih berat termasuk emas berharga, jarang diidentifikasi dalam bintang.

"Untuk membebaskan dan menambahkan neutron ke inti atom, Anda membutuhkan banyak neutron bebas dan kondisi energi yang sangat tinggi," tambah Roederer. 

"Hanya ada dua atau tiga lingkungan di mana itu mungkin terjadi," katanya.

Salah satu kondisi yang mendorong proses-r adalah penggabungan bintang neutron dan ledakan kilonova berikutnya. Yang lainnya adalah ledakan supernova bintang besar. 

Memahami proses-r membutuhkan penentuan pengaturan astrofisika yang memungkinkannya terjadi. Ahli astrofisika sekarang ingin menyelidiki proses lebih lanjut.

“Itu adalah langkah maju yang penting: mengenali dimana 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 Roederer. 

Unsur berat di HD 222295 tidak dibuat, melainkan diciptakan lebih awal di Alam Semesta dan kemudian tersebar di seluruh ruang angkasa oleh supernova atau kilonova. Mereka kemudian diserap ke dalam generasi baru pembentukan bintang, kali ini oleh HD 222295.

“Kami sekarang mengetahui keluaran unsur demi unusr secara rinci dari beberapa peristiwa proses-r yang terjadi di awal alam semesta,” kata rekan penulis studi tersebut, profesor fisika di MIT, Anna Frebel. 

Proses-r adalah salah satu mekanisme utama dimana bintang-bintang dan sisa-sisanya menghasilkan unsur-unsur yang lebih berat dengan nomor atom lebih besar dari 30. Proses-r diamati dalam penggabungan bintang neutron dan ledakan kilonova berikutnya.