Tim astronom berhasil menemukan bukti observasional langsung tentang keberadaan bintang supermasif di alam semesta awal, memecahkan teka-teki kosmik yang telah membingungkan para ilmuwan selama lebih dari dua dekade.
Penemuan ini dimungkinkan melalui pengamatan mendalam menggunakan Teleskop Luar Angkasa James Webb terhadap galaksi purba bernama GS 3073. Galaksi tersebut berada pada redshift 5,55, artinya kita mengamatinya dalam kondisi sekitar satu miliar tahun setelah Dentuman Besar.
**Jejak Kimia yang Mengejutkan**
Di lokasi tersebut, para astronom menemukan jejak kimia yang tidak biasa—sidik jari yang hanya dapat dijelaskan oleh keberadaan bintang purba dengan massa 1.000 hingga 10.000 kali Matahari.
“Penemuan terbaru kami membantu memecahkan misteri kosmik yang telah bertahan selama 20 tahun,” ungkap Dr. Daniel Whalen dari University of Portsmouth. “Dengan GS 3073, kami memiliki bukti observasional pertama bahwa bintang-bintang monster ini benar-benar pernah ada.”
**Jawaban atas Misteri Lubang Hitam Raksasa**
Selama ini, para ilmuwan mempertanyakan bagaimana quasar—inti galaksi yang sangat terang dan ditenagai oleh lubang hitam supermasif—bisa terbentuk begitu cepat, bahkan ketika alam semesta masih sangat muda.
Pada 2022, para astronom memprediksi bahwa jawabannya mungkin terletak pada bintang supermasif generasi pertama, yang terbentuk secara alami dari aliran gas dingin yang langka dan sangat turbulen di alam semesta awal. Kini, prediksi tersebut mendapatkan dukungan kuat dari data observasi nyata.
“Raksasa kosmik ini bersinar sangat terang dalam waktu singkat sebelum runtuh menjadi lubang hitam besar, meninggalkan jejak kimia yang masih dapat kita deteksi miliaran tahun kemudian,” jelas Whalen.
**Karakteristik Unik Bintang Monster**
Para peneliti menggambarkan bintang supermasif ini memiliki karakteristik yang sangat unik. Seperti dinosaurus di Bumi, mereka berukuran sangat besar, primitif, dan berumur pendek—hanya sekitar seperempat juta tahun, sekejap mata dalam skala kosmik.
**Rasio Nitrogen-Oksigen Anomali**
Kunci utama penemuan ini adalah rasio nitrogen terhadap oksigen di galaksi GS 3073. Para peneliti menemukan nilai rasio 0,46, angka yang terlalu tinggi untuk dapat dijelaskan oleh jenis bintang atau ledakan bintang yang selama ini dikenal.
“Kelimpahan unsur kimia bertindak seperti sidik jari kosmik, dan pola di GS 3073 tidak bisa dihasilkan oleh bintang biasa,” kata Dr. Devesh Nandal dari University of Virginia dan Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. “Kandungan nitrogennya yang ekstrem hanya cocok dengan satu sumber yang kami kenal: bintang purba dengan massa ribuan kali Matahari.”
**Proses Pembentukan Nitrogen**
Untuk memastikan asal-usul nitrogen tersebut, tim peneliti memodelkan evolusi bintang dengan massa 1.000-10.000 Matahari dan unsur-unsur yang mereka hasilkan. Hasilnya mengungkap mekanisme yang sangat spesifik:
Inti bintang membakar helium dan menghasilkan karbon. Karbon bocor ke lapisan luar tempat hidrogen terbakar. Karbon bereaksi dengan hidrogen membentuk nitrogen melalui siklus CNO (carbon-nitrogen-oxygen). Arus konveksi menyebarkan nitrogen ke seluruh bintang.
Material kaya nitrogen ini kemudian dilepaskan ke ruang antarbintang, memperkaya gas di sekitarnya. Proses ini berlangsung selama jutaan tahun pada fase pembakaran helium dan menghasilkan kelebihan nitrogen yang kini terdeteksi di GS 3073.
**Kematian Tanpa Ledakan**
Berbeda dengan bintang masif biasa, bintang supermasif ini tidak meledak sebagai supernova ketika mati. Sebaliknya, mereka runtuh langsung menjadi lubang hitam raksasa dengan massa ribuan kali Matahari.
Menariknya, GS 3073 memang memiliki lubang hitam aktif di pusatnya—yang kemungkinan besar merupakan sisa langsung dari salah satu bintang supermasif purba tersebut.
**Dua Misteri Terjawab Sekaligus**
Jika hal ini dikonfirmasi, maka dua misteri besar terjawab sekaligus: dari mana nitrogen ekstrem itu berasal dan bagaimana lubang hitam besar bisa terbentuk begitu cepat di alam semesta awal.
Penelitian ini juga menemukan bahwa jejak kimia nitrogen hanya muncul pada rentang massa tertentu.
“Bintang dengan massa di bawah 1.000 Matahari atau di atas 10.000 Matahari tidak menghasilkan pola kimia yang tepat,” jelas para ilmuwan. “Ini menunjukkan adanya rentang massa optimal untuk jenis pengayaan kimia seperti yang kita lihat di GS 3073.”
**Implikasi untuk Kosmologi**
Temuan ini menunjukkan bahwa generasi pertama bintang di alam semesta tidak hanya terdiri dari bintang besar, tetapi juga objek supermasif yang berperan penting dalam membentuk galaksi awal dan kemungkinan besar menjadi cikal bakal lubang hitam supermasif yang kita amati saat ini.
**Metodologi Penelitian**
Penggunaan kemampuan inframerah canggih James Webb memungkinkan para astronom untuk menganalisis komposisi kimia galaksi yang sangat jauh dan sangat tua. Spektroskopi beresolusi tinggi memungkinkan identifikasi garis-garis emisi spesifik yang menunjukkan keberadaan unsur-unsur tertentu.
**Signifikansi Penemuan**
Studi yang dipublikasikan dalam jurnal Astrophysical Journal Letters ini menjadi tonggak penting dalam pemahaman tentang bintang generasi pertama, evolusi galaksi awal, dan asal-usul lubang hitam supermasif.
**Prospek Penelitian Masa Depan**
Dengan kemampuan James Webb yang terus mengungkap alam semesta purba, para astronom kini selangkah lebih dekat untuk memahami bagaimana struktur kosmik terbesar di alam semesta lahir dari bintang-bintang raksasa yang hidup singkat, namun berdampak abadi.
**Implikasi Evolusi Kosmik**
Penemuan ini mengubah pemahaman tentang bagaimana elemen-elemen berat terbentuk dan terdistribusi di alam semesta awal. Bintang supermasif ini mungkin berperan sebagai “pabrik kimia” pertama yang memproduksi dan menyebarkan unsur-unsur penting untuk pembentukan generasi bintang selanjutnya.
**Konfirmasi Model Teoritis**
Temuan ini juga memvalidasi model teor
Sumber: Kompas.com
Buku Terkait: