BAGIKAN
Cassiopeia A adalah sisa supernova di konstelasi Cassiopeia. (Credit: NASA/CXC/SAO)

Para peneliti dari Michigan State University (MSU) telah menemukan bahwa salah satu reaksi terpenting di alam semesta bisa mendapatkan dorongan besar dan tak terduga di dalam bintang yang meledak yang dikenal sebagai supernova.

Penemuan ini juga bertentangan dengan gagasan yang mendasari bagaimana beberapa unsur berat bumi dibuat. Secara khusus, ini membalikkan teori yang menjelaskan jumlah unsur ruthenium dan molybdenum yang sangat tinggi di planet ini dalam beberapa bentuk, atau isotop.

“Ini mengejutkan. Kami tentu menghabiskan banyak waktu untuk memastikan hasilnya benar,” kata Luke Roberts dari MSU. Ia menerapkan berbagai kode komputer yang digunakan tim untuk memodelkan suatu lingkungan di dalam supernova. Hasilnya, telah dipublikasikan di jurnal Nature.

Penelitian menunjukkan bahwa daerah supernova yang paling dalam dapat membentuk atom karbon lebih dari 10 kali lebih cepat daripada yang diperkirakan sebelumnya. Penciptaan karbon ini terjadi melalui reaksi yang dikenal sebagai proses triple-alpha.

“Reaksi triple-alpha, dalam banyak hal, adalah reaksi yang paling penting. Ini menentukan keberadaan kita,” kata rekan peneliti Hendrik Schatz.

Hampir semua atom yang menyusun bumi dan segala isinya, termasuk manusia, ditempa di berbagai bintang. Seperti yang dikatakan ilmuwan Carl Sagan: “Kita semua terbuat dari benda-benda bintang.” Mungkin tidak ada benda bintang yang lebih penting bagi kehidupan di Bumi selain karbon yang dibuat di kosmos melalui proses triple-alpha.

Prosesnya dimulai dengan partikel alfa, yang merupakan inti atom helium, atau inti atom. Setiap partikel alfa terdiri dari dua proton dan dua neutron.

Dalam proses triple-alpha, bintang menggabungkan 3 partikel alfa, menciptakan partikel baru dengan 6 proton dan 6 neutron. Ini adalah bentuk karbon paling umum di alam semesta. Ada isotop lain yang dibuat oleh proses nuklir tertentu, tetapi isotop tersebut hanya membentuk lebih dari 1% atom karbon di bumi.

Namun, menggabungkan tiga partikel alfa bersama-sama biasanya merupakan proses yang tidak efisien, kata Roberts, kecuali ada sesuatu yang membantunya. Tim Spartan mengungkapkan bahwa daerah terdalam supernova dapat memiliki pembantu seperti itu: proton berlebih. Jadi, supernova yang kaya proton dapat mempercepat reaksi triple-alpha.

Tetapi, mempercepat reaksi triple-alpha juga mengerem kemampuan supernova untuk membuat elemen yang lebih berat di tabel periodik, kata Roberts. Ini penting karena para ilmuwan telah lama percaya bahwa supernova yang kaya proton menciptakan isotop rutenium dan molibdenum tertentu yang berlimpah di Bumi, yang mengandung hampir 100 proton dan neutron.

Dalam proses triple-alpha, bintang menggabungkan tiga inti helium, juga disebut partikel alfa bersama (kiri) untuk menciptakan atom karbon tunggal dengan energi berlebih, yang dikenal sebagai keadaan Hoyle. Kondisi Hoyle tersebut dapat terpecah kembali menjadi tiga partikel alfa atau mengendur ke kondisi dasar karbon yang stabil dengan melepaskan beberapa sinar gamma (tengah). Di dalam supernova, bagaimanapun, pembuatan karbon yang stabil dapat ditingkatkan dengan bantuan proton ekstra (kanan). (Credit: Facility for Rare Isotope Beams.)

“Anda tidak membuat isotop itu di tempat lain,” kata Roberts.

Tetapi berdasarkan studi terbaru ini, Anda mungkin juga tidak membuatnya dalam supernova yang kaya akan proton.

“Yang menurut saya menarik adalah Anda sekarang harus menemukan cara lain untuk menjelaskan keberadaannya. Seharusnya itu tidak ada di sini dengan kelimpahannya,” kata Schatz tentang isotop. “Tidak mudah menemukan alternatifnya.”

“Kami pikir kami mengetahuinya, tetapi kami tidak mengetahuinya dengan cukup baik,” kata Sam Austin dari MSU.

Ada ide lain di luar sana, para peneliti menambahkan, tetapi tidak ada yang benar-benar memuaskan oleh para ilmuwan nuklir. Juga, belum ada teori yang memasukkan penemuan baru ini.

“Apapun yang muncul selanjutnya, Anda harus mempertimbangkan efek dari reaksi triple-alpha yang dipercepat. Ini teka-teki yang menarik,” kata Schatz.

Jadi, meskipun Austin mengungkapkan sedikit kekecewaannya bahwa hasil ini bertentangan dengan gagasan lama tentang penciptaan suatu unsur, dia juga tahu bahwa hal itu akan memicu sains baru dan pemahaman yang lebih baik tentang alam semesta.