Supernova Tycho 432 Tahun

Hendro Setyanto (Observatorium Bosscha - Departemen Astronomi ITB)

TEPATNYA tanggal 11 November 1572, Tycho Brahe mencatat kemunculan bintang baru-disebut nova. Dari hari ke hari kecerlangan bintang meningkat dengan cepat sehingga dapat dilihat siang hari.

Kemunculan "nova" (berasal dari kata novae stella yang berarti bintang baru) tahun 1572 itu tidak semata disaksikan Tycho Brahe, namun juga astronom-astronom lain zaman itu. Kemunculan sang nova sekaligus mengubah pandangan para astronom bahwa langit-begitu juga bintang-bersifat kekal dan abadi.

Kemunculan "nova" di rasi Cassiopeia tersebut dicatat dengan teliti oleh Tycho Brahe. Kecerlangan "nova" menyamai kecerlangan planet Yupiter yang ketika itu berada di Rasi Pisces. Tak lama kemudian kecerlangannya menyamai kecerlangan planet Venus ketika Matahari tenggelam. Padahal, Venus merupakan obyek langit paling terang setelah Matahari dan Bulan.

Kecerlangan "nova" terus meningkat hingga terlihat pada siang hari. Akhir November kecerlangannya meredup dan berubah warna dari putih menjadi kuning, oranye, lalu merah dan akhirnya hilang pada Maret 1574.

KATA "nova" kini menjadi istilah untuk fenomena ledakan bintang. Tatkala sebuah bintang meledak, maka kecerlangannya akan meningkat hingga ratusan sampai ribuan kali dari kecerlangan semula. Kecerlangan maksimum umumnya dicapai dalam orde jam dan kemudian meredup kembali dalam beberapa hari.

Apabila kecerlangan sebuah bintang yang meledak mencapai jutaan bahkan miliaran kali dari kecerlangan semula, fenomena itu disebut Supernova. Kecerlangannya dapat bertahan hingga beberapa bulan.

Istilah nova dan supernova menggambarkan fenomena ledakan sebuah bintang bahkan secara spektroskopi, keduanya menunjukkan garis emisi yang bergeser ke arah biru, menunjukkan adanya gas panas yang dipancarkan ke luar. Namun, ledakan supernova merupakan peristiwa cataclysmic yang menandai bahwa sebuah bintang telah mengakhiri aktivitasnya, yaitu pembangkitan energi.

Berdasarkan catatan kecerlangan "nova" yang dibuat Tycho Brahe, astronom mengidentifikasi ledakan bintang yang terjadi ketika itu merupakan sebuah Supernova dan dikelompokkan sebagai Supernova tipe Ia, biasa ditulis SNe Ia. Gambar 1 menunjukkan sisa ledakan SNe Ia yang dipotret dengan teleskop luar angkasa, Hubble. Sisa ledakan pertama kali ditemukan 1960 di pelat foto teleskop Mt Palomar sebagai sebuah nebula yang redup.

SNe Ia dicirikan dengan keberadaan garis absorbsi Si II (silikon yang terionisasi satu kali) di sekitar 6150Å ketika kecerlangannya mencapai maksimum. Magnitudo mutlaknya dapat mencapai -19. Bandingkan dengan Matahari yang hanya 4.2, yang berarti kecerlangan Supernova dapat lebih dari 1 miliar kecerlangan Matahari.

Ledakan SNe Ia, secara teori, dimungkinkan berasal dari dua mekanisme yang berasal dari dua sistem bintang ganda yang berbeda.

Mekanisme pertama berasal dari pasangan bintang katai putih (bintang dengan massa seperti Matahari dan radius seukuran Bumi) dengan bintang seperti Matahari. Bintang yang seukuran Matahari tersebut mengalirkan materinya ke katai putih.

Akumulasi materi yang terjadi mengakibatkan bintang katai putih melampaui batas massa, disebut sebagai batas Chandrasekar, yang diperkenankan untuk sebuah bintang katai putih. Apabila hal tersebut terjadi, muncullah ledakan termonuklir yang mahadahsyat.

Mekanisme kedua berasal dari pasangan ganda bintang katai putih yang bergabung. Penggabungan kedua bintang katai putih tersebut diakibatkan oleh pancaran radiasi gravitasi yang mengakibatkan jarak kedua bintang semakin mendekat dari waktu ke waktu. Dengan kata lain kedua bintang bergerak spiral satu sama lain dan akhirnya bergabung.

Akibat penggabungan adalah massa katai putih yang baru akan melampaui batas massa yang diperkenankan untuk sebuah bintang katai putih. Hal itu memicu terjadinya ledakan termonuklir yang mahadahsyat.

Manakah dari kedua mekanisme di atas yang dapat menjelaskan peristiwa ledakan supernova yang diamati oleh Tycho Brahe tahun 1572?

PENGAMATAN pada sisa ledakan supernova Tycho yang dilakukan oleh Tim Astronom Internasional dan diketuai astronom perempuan, Piuz-Lapuente, 28 Oktober 2004 berhasil menemukan keberadaan sebuah bintang seusia Matahari. Bintang sedang dalam tahap membesar menjadi bintang raksasa merah.

Bintang tersebut diidentifikasi sebagai bintang seperti Matahari pasangan bintang katai putih yang selamat dari ledakan SNe. Ini karena -di antaranya-kecepatan gerak yang tiga kali dari kecepatan rata-rata bintang di sekitarnya. Telaah spektroskopi dari teleskop 4,2m W Herschel di La Palma dan teleskop 10m WM Keck di Hawaii menunjukkan bintang tersebut serupa dengan bintang-bintang di cakram Galaksi Bima Sakti.

Besarnya kecepatan gerak bintang berasal dari kecepatan orbitnya yang dipertahankan ketika sistem bintang ganda itu pecah. Hal ini bagaikan sebuah batu yang dilempar dengan menggunakan kain pelempar. Adapun telaah spektroskopi menegaskan bahwa bintang tersebut tidak berasal dari daerah lain dari galaksi.

Identifikasi bintang yang selamat dari bencana ledakan supernova tersebut mirip halnya ahli forensik yang coba mengidentifikasi suatu bencana. Meskipun telah terjadi 432 tahun lalu, dengan menggunakan astronomical forensic astronom berhasil menemukan salah satu korban ledakan termonuklir di lokasi ledakan yang sekarang berupa gelembung gas panas sangat besar dan terus mengembang dengan kecepatan 9.000 km/detik, disebut Sisa Ledakan Supernova Tycho.

Meski temuan tersebut menjelaskan bahwa ledakan SNe Ia yang dicatat oleh Tycho bermula dari sistem bintang ganda yang terdiri dari bintang seperti Matahari yang menghantarkan massa ke bintang katai putih, bukan berarti mekanisme kedua tidak mungkin terjadi. Mekanisme kedua dari ledakan SNe Ia yang berasal dari penggabungan dua bintang katai putih tetap merupakan kemungkinan lain yang dapat terjadi. Itu karena sistem binatang ganda katai putih telah dikonfirmasi keberadaannya seperti pada sistem L870-2 (periode 1.55578 hari) dan sistem 0957-666 (periode 1.17 hari) sehingga ledakan Sne Ia akibat penggabungan dua bintang katai putih merupakan keniscayaan.

PENINGKATAN kecerlangan yang tinggi pada peristiwa supernova memungkinkan astronom untuk menjadikan peristiwa SNe Ia sebagai "lilin" penentu jarak. Dengan mengukur kecerlangan ledakan di suatu galaksi dan membandingkannya dengan kecerlangan Absolute SNe Ia yang telah diketahui, astronom dapat menentukan jarak galaksi tersebut dari Bumi.

Di samping itu, ledakan Sne Ia dapat dipergunakan untuk menentukan konstanta Hubble dan laju percepatan pengembangan alam semesta. Dengan kata lain, pengamatan ledakan SNe Ia memberi kontribusi berarti dalam pengembangan kosmologi modern.

Ledakan Bintang Yang Mengubah Teori SuperNova

Teleskop Hubble milik NASA berhasil mengidentifikasi bintang yang satu juta kali lebih terang dari Matahari, sebelum ia meledak sebagai supernova di tahun 2005.

Yang menarik, berdasarkan teori evolusi bintang yang ada saat ini, sebuah bintang seharusnya belum menghancurkan diri sendiri di awal kehidupannya. Dengan adanya penemuan ini, bisa jadi pemahaman evolusi bintang masif yang ada selama ini memiliki kesalahan dan perlu adanya revisi.

Bintang yang meledak tersebut memiliki massa 100 kali massa Matahari dan masih terlalu muda untuk dapat mengevolusi inti besi yang masif dalam reaksi fusi nuklir. Kondisi tersebut merupakan prasyarat terjadinya keruntuhan inti yang memicu terjadinya ledakan supernova.

Hubble menemukan supernova pada bintang yang masih muda. Kredit : Hubble

Ledakan yang di identifikasi sebagai SN 2005gl terlihat pada galaksi spiral NGC 266 tanggal 5 Oktober 2005. Citra pra-ledakan yang diambil pada tahun 1997 menunjukan kalau si bintang yang meledak ini dulunya merupakan titik yang sangat terang dengan magnitudo visual absolutnya mencapai -10,3. Dengan kecerlangan seperti itu, diperkirakan ia berasal dari kelas bintang Luminous Blue Variables (LBVs), karena tidak ada bintang tipe lain yang lebih terang lagi.

Seagai bagian dari bintang kelas LBV, evolusi pada bintang untuk melepaskan massanya terjadi lewat angin bintang yang sangat dasyat. Hanya dengan cara ini, si bintang dapat membentuk inti besi yang sangat besar yang pada akhirnya meledak saat terjadi keruntuhan inti. Pada saat itulah ledakan supernova terjadi.

Di galaksi Bima Sakti, ada bintang bernama Eta Carinae yang massanya 100 massa Matahari. Eta Carinae diperkirakan mengalami kehilangan selubung hidrogennya saat ia meledak sebagai supernova. Nah, dalam penelitian tampaknya identifikasi awal menunjukan pada sebagian kasus, bintang masif akan meledak sebelum selubung hidrogen terlepas. Dengan demikian bisa dikatakan kalau evolusi inti dan evolusi selubung  tidak selamanya harus terjadi seiring, seperti yang diperkirakan selama ini. Penemuan tersebut memberi pemahaman baru untuk merevisi teori evolusi yang sudah ada.

Kemungkinan lain yang dihadirkan adalah, SN 2005gl pada awalnya merupakan sepasang bintang yang kemudian bergabung. Jika ini terjadi maka di dalam bintang baru tersebut terjadi penimbunan reaksi nuklir yang membuat bintang terlihat makin terang namun sepertinya kurang berevolusi dibanding kondisi sebenarnya. Jika ini yang terjadi, muncul pertanyaan lain apakah ada mekanisme lain yang bisa memicu terjadinya ledakan supernova? Menurut Avishay Gal-Yam dari Weizmann Institute of Science, Rehovot, Israel, bisa jadi ada pemahaman dasar tentang bintang super cerlang melalui kehilangan massanya yang luput dari perhatian para peneliti.

Hasil pengamatan teleskop Hubble hanya mengungkap sebagian kecil dari massa bintang yang terlepas saat terjadi ledakan. Sebagian besar materi lainnya diperkirakan tertarik masuk ke dalam inti yang runtuh yang kemudian menjadi lubang hitam dengan estimasi massa sekitar 10-15 massa matahari.