Sidik Jari Bintang Generasi Pertama di Alam Semesta

Untuk pertama kalinya, sidik jari bintang generasi pertama di Alam Semesta ditemukan. Sidik jari dari unsur kimia yang terlontar saat supernova.

Pergilah ke luar dan lihatlah langit yang penuh bintang gemintang. Di area yang sangat gelap, kita bisa melihat ribuan bintang dengan mata tanpa alat. Dan bintang-bintang itu hanya sebagian kecil yang ada Bima Sakti. Kehadiran teleskop memperlihatkan lebih banyak lagi bintang di Alam Semesta. Setidaknya kita jadi tahu kalau di Bimasakti saja ada 100-400 miliar bintang. Itu baru satu galaksi. 

Bintang Generasi Pertama

Tapi di masa awal Alam Semesta, langit itu sangat gelap dan bintang pun belum sebanyak sekarang. Tentu saja, kala itu Matahari, apalagi Bumi, belum terbentuk. Bintang yang kita kenal sekarang pun berbeda dengan bintang-bintang pertama yang terbentuk di Alam Semesta. Perbedaan itu terletak pada komposisi kimia bintang.

Bintang-bintang pertama di Alam Semesta muncul atau terbentuk sekitar 13,5 miliar tahun lalu. Itu artinya bintang-bintang pertama baru bermunculan saat Alam Semesta baru berusia 200 juta tahun. Bagi manusia, usia ini tentu sangat tua. Tapi tidak demikian untuk jagad raya kita. Usia 200 juta tahun merupakan usia yang masih sangat muda untuk Alam Semesta.

Ketika bintang-bintang pertama terbentuk, belum ada unsur berat seperti yang kita kenal pada bintang saat ini. Unsur berat di sini adalah unsur kimia yang lebih berat dari hidrogen dan helium.

Keberadaan bintang generasi pertama ini sangat penting karena di pusat bintang-bintang tersebutunsur berat ditempa. Ketika Alam Semesta terbentuk, materi awal di alam semesta itu hidrogen dan helium. Reaksi fusi nuklir di pusat bintang inilah yang menghasilkan unsur berat. 

Bintang generasi pertama yang terbentuk diperkirakan puluhan bahkan ratusan kali lebih masif dari Matahari. Bintang-bintang yang sangat masif ini memiliki kala hidup atau berumur pendek. Bintang-bintang tersebut dengan cepat berevolusi dan akhirnya meledak sebagai supernova. Ketika bintang-bintang generasi pertama ini meledak, unsur berat yang terbentuk di dalam bintang pun ikut terlontar dan memperkaya unsur di alam semesta. 

Dari materi reruntuhan bintang generasi pertama inilah bintang generasi berikutnya terbentuk. Dan tak ayal, proses ini makin memperkaya elemen yang terbentuk di alam semesta. 

Jejak Bintang Pertama

Bintang-bintang pertama itu tak ada lagi. Dan tentunya hal ini menjadi tantangan tersendiri bagi para astronom yang ingin mempelajari bintang generasi pertama yang terbentuk di Alam Semesta. 

Tapi bukan berarti para astronom tidak bisa mempelajari bintang-bintang pertama itu. Mereka menggunakan metode tidak langsung dengan mencari elemen kimia yang terlontar saat supernova di lingkungan sekitar bintang tersebut. 

Tapi, ada hal lain yang juga menarik.

Ketika bintang meledak, maka ledakan itu melontarkan materi yang ada di dalamnya. Tapi, materi yang terlontar dari bintang bisa berbeda dan ini bergantung pada massa bintang dan energi yang dilepaskan saat ledakan. 

Jika ledakannya lemah maka yang terlontar hanya materi yang ada di selubung bintang seperti karbon, oksigen, dan magnesium. Sementara itu, semakin jauh ke dalam bintang, lapisan yang kita temui justru mengandung elemen yang lebih berat dari hidrogen. Dan biasanya unsur berat seperti besi berada di pusat bintang. 

Berburu Sidik Jari Bintang Generasi Pertama

Untuk mempelajari bintang generasi pertama yang meledak dengan kekuatan rendah atau supernova energi rendah, para astronom mencari awan gas jauh yang miskin besi tapi kaya elemen lainnya. 

Awan gas yang dicari tentu harus berasal dari Alam Semesta muda. Itu artinya yang dicari adalah awan gas yang letaknya sangat jauh. Ini karena cahaya butuh waktu untuk sampai di Bumi. Semakin jauh suatu objek, maka semakin lama pula waktu yang dibutuhkan cahaya untuk kita terima. Semakin lama jarak tempuh cahaya untuk sampai ke pengamat di Bumi, maka usia objek pun semakin tua.

Dan para astronom menemukannya. 

Mereka berhasil mendeteksi tiga awan gas yang sangat jauh di Alam Semesta. Lebih tepatnya, ketiga awan ini ditemukan saat Alam Semesta berusia 10-15% usianya saat ini. Atau sekitar 1-2 miliar tahun. Ketiga awan ini juga mengandung sidik jari kimia yang sesuai dengan prediksi materi yang terlontar saat bintang pertama meledak. 

Ketiga awan gas tersebut hanya mengandung sedikit besi tapi justru berlimpah dengan karbon dan elemen lainnya. Inilah sidik jari dari ledakan bintang-bintang pertama di Alam Semesta. 

Komposisi kimia seperti ini juga tampak pada bintang-bintang tua di Bimasakti. Dan para astronom menduga bintang-bintang ini adalah bintang generasi dua yang terbentuk dari abu atau lontaran materi bintang generasi pertama. 

Rupanya, para astronom juga menemukan abu tersebut pada Alam Semesta dini. Penemuan ini sekaligus menambah potongan yang hilang dari teka teki tentang bintang generasi pertama. 

Pengamatan

Tentu saja tidak mudah untuk menemukan awan yang luar biasa jauh tersebut. Untuk itu, para astronom memanfaatkan suar cahaya dari kuasar, sumber cahaya terang yang tenaganya berasal dari lubang hitam supermasif di pusat galaksi jauh. 

Ketika cahaya kuasar berkelana melintasi Alam Semesta, cahaya ini juga melewati awan gas. Pada saat itu, berbagai elemen kimia yang ada di awan menyerap warna tertentu dari cahaya dan meninggalkan jejak garis gelap pada spekturm kuasar. Dengan cara inilah elemen kimia di awan gas meninggalkan sidik jarinya pada cahaya. Untuk mengenali sidik jari dari bintang generasi pertama yang ada pada awan gas, para astronom menganalisis data beberapa kuasar yang mereka amati dengan instrumen X-Shooter yang dipasang pada VLT. 

X-shooter ini memisahkan cahaya dalam berbagai panjang gelombang atau warna sehingga para astronom bisa mengidentifikasi elemen kimia pada awan-awan jauh tersebut.