Dalam artikel yang muncul di jurnal Nature terbitan 14 Februari, Rasmus Voss dari Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics di Jerman dan Gijs Nelemans dari Radboud University, Belanda, meneliti citra-citra dari Chandra guna memperoleh bukti yang telah telah lama dicari-cari namun belum pernah berhasil diamati mengenai keberadaan sistem biner dimana salah satunya berakhir sebagai supernova. Di dekat posisi dari supernova yang telah terdeteksi sebelumnya, mereka menemukan sebuah objek pada citra Chandra yang diambil lebih dari 4 tahun sebelum ledakan.

Supernova tersebut, dikenal sebagai SN 2007on, tergolong sebagai supernova Tipe Ia. Para astronom umumnya setuju dengan pandangan bahwa supernova Tipe Ia dihasilkan oleh ledakan bintang kerdil putih dalam sistem bintang ganda. Namun demikian, konfigurasi yang pasti maupun pemicu ledakan tersebut — apakah ledakan disebabkan oleh tubrukan antara kedua bintang kerdil putih ataukah karena kerdil putih menjadi tidak stabil dengan menarik terlalu banyak material dari bintang pasangannya, hingga kini masih belum jelas.

Jawaban terhadap pertanyaan tersebut memiliki arti penting karena supernova Tipe Ia adalah sumber utama dari elemen besi di alam semesta. Juga, karena mereka memiliki kecerlangan intrinsik yang hampir seragam, maka supernova Tipe Ia digunakan sebagai perangkat penting oleh para ilmuwan untuk mempelajari sifat-sifat energi gelap dan isu-isu kosmologi lainnya.

Citra ini menunjukkan bukti kemungkinan deteksi sebuah sistem bintang ganda yang kemudian hancur dalam suatu ledakan supernova. Panel sebelah kanan menunjukkan citra optis/ultraviolet dari galaksi NGC 1404. Di bagian tengahnya adalah supernova SN 2007on. Panel sebelah kiri adalah citra sinar-X dari Chandra dari objek yang sama, diambil 4 tahun sebelum supernova tersebut dideteksi. (X-ray: NASA/CXC/MPE/R. Voss et al. Optical: NASA/GSFC/Swift)

“Saat ini supernova-supernova tersebut dipakai sebagai kotak hitam untuk mengukur jarak dan memperoleh besaran tingkat pengembangan alam semesta,” jelas Nelemans. “Apa yang kami coba lakukan adalah melihat kedalam kotak tersebut”

Apabila ledakan supernova itu disebabkan oleh material yang tersedot oleh bintang kerdil putih dari bintang pasangannya, fusi material tersebut pada permukaan bintang akan memanaskan bintang dan menghasilkan sumber radiasi sinar-X yang teramat kuat. Sekali ledakan supernova terjadi, kerdil putih semestinya akan hancur dan tidak dapat dideteksi dalam gelombang sinar-X. Dalam skenario merger, intensitas emisi sinar-X setelah ledakan seharusnya akan melemah.

Berdasarkan deteksi terhadap sumber sinar-X yang cukup kuat di sekitar posisi SN 2007on pada 4 tahun sebelum ledakan, Voss dan Nelemans menyimpulkan bahwa data tersebut mendukung skenario dimana materi salahsatu bintang tersedot oleh bintang pasangannya. Sejumlah kecil sumber sinar-X di lokasi itu memiliki implikasi bahwa hanya terdapat sedikit peluang bagi sumber yang berhubungan untuk menjadi sedemikian dekat secara kebetulan. Sumber sinar-X juga diketahui memiliki sifat-sifat yang sama dengan yang diharapkan dari fusi pada bintang kerdil putih, tidak seperti kebanyakan sumber sinar-X di antariksa.

Namun demikian, dalam studi lanjutan, Voss, Nelemans dan koleganya, Gijs Roelofs (Harvard Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachussets) dan Cees Bassa (McGill University, Kanada) memanfaatkan citra optis dengan kualitas yang lebih tinggi untuk menentukan secara lebih tepat posisi supernova tersebut. Pekerjaan ini, yang masih belum dipublikasikan, menunjukkan perbedaan yang kecil namun signifikan dalam posisi terukur dari supernova dan sumber sinar-X, menunjukkan bahwa sumber sinar-X tersebut bukanlah cikal-bakal dari supernova.

Pengamatan lanjutan menggunakan observatorium Chandra memberi petunjuk bahwa objek sinar-X tersebut telah menghilang, namun diperlukan observasi lebih jauh untuk akhirnya menujukkan apakah sumber tersebut adalah cikal-bakal supernova ataukah bukan.

Kelompok ini juga menjalankan metode baru ini pada supernova lain dan memiliki harapan besar bahwa mereka sewaktu-waktu berhasil mengidentifikasi penyebab awal dari setidaknya beberapa diantara ledakan-ledakan tersebut.

“Pencarian cikal-bakal dari satu diantara supernova-supernova Tipe Ia adalah perburuan besar dalam astronomi saat ini,” jelas Voss. “Supernova-supernova tersebut adalah alat bantu yang hebat untuk mempelajari energi gelap, namun apabila kita dapat memahami lebih banyak mengenai bagaimana proses terbentuknya, mereka akan menjadi alat bantu yang lebih baik lagi.” (chandra.harvard.edu)

Para astronom telah lama mengetahui bahwa galaksi bergerak saling menjauh satu sama lain. Namun demikian, dalam satu dekade terakhir, para ilmuwan telah dikejutkan oleh penemuan bahwa tingkat pengembangan alam semesta telah mengalami percepatan, bukannya melambat akibat tarikan gravitasional sebagaimana yang seharusnya terjadi.

Adam Riess dari Space Telescope Science Institute dan John Hopkins University bersama dengan para anggota High-z Supernova Team dan Supernova Cosmology Project pertama kali mendeteksi adanya percepatan melalui observasi terhadap sebagian kecil dari supernova jauh tipe Ia pada 1988. Ledakan bintang yang melibatkan bintang kerdil putih ini juga dikenal sebagai piranti ukur standar yang sempurna karena semua supernova tipe Ia dipercaya memiliki kecerlangan intrinsik yang sama. Karena itu, kecerlangan tampak dari suatu supernova tipe Ia adalah indikator yang tepat untuk menentukan jaraknya.

Citra teleskop Hubble yang menunjukkan supernova HST04YOW (dengan nama sebutan “Yowie”) sebelum dan sesudah meledak (gambar: NASA/STSCI)

Sesuatu seperti apa di alam semesta yang bisa menyebabkan galaksi mengalami percepatan saat menjauh satu sama lain? Apabila alam semesta berlaku seperti permainan tarik tambang, dengan gravitasi pada salah satu ujung talinya, apa yang menariknya di ujung yang lain? Para astronom menyebut energi misterius itu sebagai energi gelap (dark energy). Dalam kebanyakan kalkulasi, energi gelap menyusun sekitar 70% dari massa-energi di alam semesta.

Untuk mempelajari bagaimana energi gelap berlaku di masa lampau, suatu tim yang dipimpin oleh Riess telah mengumpulkan berbagai ciri dari 23 supernova terjauh yang dikenali. Para peneliti memanfaatkan supernova ini, yang meledak antara 3,5 hingga 10 miliar tahun lalu, untuk mengukur tingkat pengembangan alam semesta di masa awal, dan bagaimana energi gelap mempengaruhinya.

Teori energi gelap baru belakangan ini menjadi “anak emas” dari kosmologi, walaupun Einstein telah meramalkan keberadaannya hampir 100 tahun lalu dalam teori relativitas umum. Anggota tim, Mario Livio, dari Space Telescope Scince Institute menjelaskan pentingnya penemuan ini: “Kita tahu bahwa energi gelap mendominasi alam semesta sekarang, dan bahwa gravitasi mendominasi lebih dari 5 miliar tahun lalu, tapi kita tidak tahu apakah energi gelap eksis pada 9 miliar tahun lalu, atau apakah sifat-sifatnya telah berubah. Penemuan ini menunjukkan bahwa energi gelap telah ada pada masa itu dan sifatnya masih serupa dengan sekarang.” Sebabagai tambahan, para ilmuwan teleh mengkonfirmasi bahwa supernova tipe Ia telah ada pada masa awal keberadaan alam semesta, dengan sifat yang serupa dengan yang ada sekarang. Hal ini memperkuat kegunaannya sebagai peralatan kunci untuk mengukur tingkat pengembangan alam semesta.

Observasi tersebut juga mengkonfirmasikan bahwa alam semesta di masa awal didominasi oleh materi dimana gravitasi memperlambat tingkat pengembangan alam semesta, sebelum kemudian alam semesta mulai mengembang semakin cepat pada 6 miliar tahun lalu. Hal inilah yang diyakini para astronom dimana gaya tolak energi gelap melampaui besarnya tarikan gravitasi. Dalam suatu “sentakan kosmis”, alam semesta serta merta berubah dari perlambatan menuju percepatan.

Walaupun hasil terakhir belum mengijinkan para ilmuwan untuk melahirkan teori kosmologis yang spesifik, data terbaru ini konsisten dengan teori Einstein mengenai konstanta kosmologis, suatu besaran dari kerapatan energi di kosmos. Nilai dari konstata kosmologis dalam persamaan Einstein menentukan apakah alam semesta punya cukup massa agar gravitasi dapat menarik dan menyatukan semuanya, terus mengembang selamanya, atau pengembangan alam semesta suatu saat akan berhenti. “Kita masih belum dapat mengurangi alternantif yang ada,” tegas Riess, “namun penemuan ini konsisten dengan persamaan negatif dari parameter awal sama dengan hingga minus 1, yang artinya bahwa gravitasi dapat memiliki gaya tolak.

Diperlukan lebih banyak penelitian dengan memanfaatlan teleskop berbasis antariksa sebelum para ilmuwan dapat memahami apa itu sebenarnya energi gelap. “Petunjuk terakhir kita bahwa sesuatu yang kita sebut energi gelap mulai menunjukkan keberadaannya pada 9 miliar tahun lalu. Tetapi tiap petunjuk yang kita kumpukan akan membantu kita dalam menyatukan puzzle dan melihat skenario apa yang tengah berlaku,” jelas Riess. (hubblesite.org)