Jejak Kuburan Bintang di Bimasakti

Peta pertama kuburan bintang di Bimasakti berhasil dibuat! Dunia bawah a.k.a dunia kematian ini ukurannya merentang 3 kali lebih tinggi dari Bimasakti.

Galaksi Bimasakti yang tampak dan dunia bawah a.k.a dunia bintang mati di Bimasakti. Kredit: Universitas Sydney

Mari berkenalan dengan dunia bawah a.k.a dunia orang mati atau lebih tepatnya dunia kematian galaksi Bimasakti. Sesuai namanya, di sini kita dipertemukan dengan kuburan yang ada di galaksi Bimasakti. Kuburan ini diisi oleh bintang-bintang mati, utamanya bintang yang sudah meledak dan pusatnya mengalami keruntuhan. Yang tersisa hanya bintang neutron dan lubang hitam.

Yang menarik, ketika bangkai bintang ini dipetakan, para astronom justru memperoleh informasi menarik. Kuburan bintang di Bimasakti ini merentang tiga kali lebih tinggi dari galaksi kita dan 30% objeknya sudah terlontar keluar dari galaksi.

Nasib Bintang

Pasangan lubang hitam dan bintang neutron. Kredit: Carl Knox, *ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav) di Swinburne University of Technology*

Galaksi Bimasakti dihuni oleh miliaran bintang yang usianya juga beragam. Bintang punya siklus kehidupan dari saat terbentuk atau lahir sampai saat bintang itu mati. Kelak Matahari juga akan memasuki masa akhir kehidupannya sebagai bintang katai putih dalam waktu 7-8 miliar tahun lagi.

Selain bintang yang setipe Matahari, ada lagi bintang-bintang yang di akhir hidupnya meledak dan pusatnya mengalami keruntuhan sehingga berakhir sebagai bintang neutron dan lubang hitam. Bintang-bintang ini massanya jauh lebih besar dari massa Matahari. Proses evolusi kehidupan bintang setelah terbentuk dimulai dengan pembakaran hidrogen menjadi helium di pusat bintang. Ketika hidrogen habis, maka bintang memasuki tahap kehidupan berikutnya dengan pembakaran helium menjadi unsur berat di pusat.

Pada bintang masif dengan dengan massa lebih dari 8 massa Matahari, ketika helium di pusat sudah habis maka terjadi keruntuhan. jadi, ketika helium di pusat sudah habis, masih terjadi pembakaran karbon jadi besi. Tapi, ketika bintang mencapai titik evolusi untuk membakar besi, gravitasi di pusat sudah maha kuat sehingga bintang tidak lagi mampu menahannya. Terjadilah keruntuhan di pusat dan terjadinya reaksi berkelanjutan yang menyebabkan ledakan supernova nan dahsyat. Ledakan ini menyebabkan bagian terluar bintang terlontar. Sementara itu, pusat bintang mengalami pemampatan terus menerus dan berakhir sebagai bintang neutron atau lubang hitam. Tentu saja nasib akhir bintang bergantung pada massa awal bintang tersebut.

Pada bintang neutron, pusatnya sangat padat sehingga elektron dan proton bergabung pada tingkat subatomik menjadi neutron. Akibatnya, bintang ini memampatkan seluruh massa totalnya jadi bola yang lebih kecil dari ukuran sebuah kota.

Jika massa awal bintang lebih dari 25 massa Matahari, maka keruntuhan gravitasi terus terjadi sampai pusat bintang sangat padat dan cahaya pun tidak akan bisa lepas. Lubang hitam, si monster pemangsa materi di sekitarnya.

Kedua tipe “bangkai bintang” ini massanya sangat besar dan itu artinya, gravitasinya juga sangat besar. Akibatnya, kedua tipe bintang ini membelokkan ruang-waktu di sekelilingnya.

Kuburannya di mana?

Kita tahu akhir dari evolusi bintang. Dan bintang-bintang di Bimasakti sudah terbentuk ketika galaksi kita masih sangat muda. Yang jadi pertanyaan, ketika bintang-bintang masif itu meledak dan mati, di mana kita menemukan bangkainya?

Ledakan supernova yang dahsyat tak pelak melemparkan bangkai bintang ke dalam kegelapan ruang antarbintang dan tak ada yang bisa menemukan mereka… hilang dari pandangan mata-mata yang mengawasi alam semesta.

Yang jadi tantangan, para astronom tidak tahu harus mulai dari mana untuk mencari lokasi kuburan bintang-bintang kuno tersebut. Apalagi bintang neutron dan lubang hitam tertua di Bimasakti itu terbentuk ketika galaksi masih sangat muda. Pada saat itu, bentuk galaksi kita juga berbeda. Selama miliaran tahun interaksi antar galaksi atau bahkan tabrakan galaksi menjadi salah satu penyebab perubahan pada Bimasakti.

Sementara itu, bintang neutron maupun lubang hitam yang baru terbentuk di Bimasakti masa kini lokasinya diketahui. Sedangkan bintang-bintang kuno justru seperti hantu yang masih gentayangan di rumah yang sudah dirobohkan.

Yang pasti perubahan kompleks ini harus bisa dimodelkan untuk menelusuri jejak kuburan bintang-bintang kuno di Bimasakti. Para astronom membuat simulasi kehidupan bintang-bintang kuno untuk mencari tahu di mana kuburan bintang kuno berada.

Tantangannya, bagaimana menjejak distribusi reruntuhan bintang-bintang kuno yang dilontarkan saat terjadinya supernova. Ledakan tersebut melontarkan materi dengan kecepatan mencapai satu juta kilometer per jam!

Tak cuma itu… arah lontaran juga acak untuk setiap bintang kuno yang meledak.

Ada lagi. Perubahan selalu terjadi di alam semesta. Jadi informasi terkait kekuatan ledakan saja tidak cukup. Pemahaman tentang apa yang terjadi dalam rentang waktu yang panjang juga dibutuhkan untuk merekonstruksi perilaku objek dan materi selama miliaran tahun.

Dan ternyata, sisa bintang kuno yang terlontar saat ledakan tidak melambat. Hampir semua bangkai bintang masih ada dan terus bergerak melintasi ruang antarbintang.

Peta dunia bawah Bimasakti

Perbandingan Bimasakti yang tampak dan dunia bawah Bimasakti dari hasil pemetaan. Kredit: Universitas Sydney

Lewat simulasi kehidupan bintang-bintang kuno, pada akhirnya sebuah peta distribusi bintang di Bima Sakti bisa dihasilkan. Kali ini bukan hanya melibatkan “galaksi yang tampak” tapi juga “dunia bawah galaksi atau dunia bintang mati”.

Dari hasil pemodelan, diperkirakan 30% sisa bintang kuno justru terlempar dengan energi yang cukup untuk membawa bangkai bintang ini keluar dari galaksi. Untuk objek yang tidak lolos keluar dari galaksi justru terlontar dengan orbit sangat lonjong yang memotong piringan utama Bimasakti. Kumpulan objek yang masih bertahan di Bimasakti inilah yang merupakan dunia bawah galaksi.

Hasilnya, peta yang tadinya diduga tidak akan banyak berbeda dari Bimasakti yang kita kenal saat ini, ternyata sangat berbeda. Kalau biasanya kita melihat galaksi tampak alias Bimasakti dengan bintang-bintangnya dalam piringan pipih dan tonjolan di tengah, maka distribusi bintang-bintang mati justru sangat berbeda.

Bagan titik Bimasakti (atas) dan dunia bawah galaksi (bawah). Kredit: Universitas Sydney

Dunia bawah Bimasakti tampak berbeda. Tidak ada lengan spiral. Yang ada hanya gumpalan raksasa dengan tanda-tanda keberadaan piringan. Para astronom menduga lenyapnya lengan spiral terkait dengan usia bangkai bintang yang sudah sangat tua. Selain itu, penampakan kabur pada dunia bawah galaksi juga diperkirakan berasal dari lontaran energetik saat supernova.

Dari statistik dalam pemodelan bintang-bintang kuno, bangkai bintang terdekat justru termasuk dekat. Hanya 65 tahun cahaya dari Bumi. Di halaman belakang Tata Surya.