Sebagaimana dijelaskan oleh Dr. Roger Wesson, fisikawan dan astronom UCL, pada akhir hidupnya sebagian bintang akan mengalami ledakan nova, yang disebabkan oleh reaksi nuklir pada permukaannya. Pada agustus 2007, ledakan bintang semacam ini telah ditemukan di suatu bagian langit yang secara kebetulan sedang diamati hanya beberapa minggu sebelumnya. Citra pra-ledakan menunjukkan bahwa bintang tersebut diselubungi oleh nebula planeter.

Walaupun beberapa nova telah ditemukan setiap tahun di galaksi kita, ini hanyalah kali kedua dimana suatu nova terlihat berada dalam nebula planeter – yang pertama teramati pada 100 tahun lalu. Kini berkas cahaya dari ledakan tersebut telah melewati dan menerangi nebula yang melingkupinya. Keberadaan objek ini merupakan tantangan serius terhadap teori saat ini mengenai bagaimana bintang berevolusi dan dapat berlaku sebagai “Batu Rosetta” dalam memahami sebagian aspek dari kehidupan bintang-bintang.

Citra pra-ledakan diambil sebagai bagian dari proyek Isaac Newton Telescope Photometric HAlpha Survey (IPHAS), survey digital pertama dari Bima Sakti dalam cahaya tampak, dan yang paling komprehensif dalam cahaya yang diemisikan oleh hidrogen (elemen yang paling berlimpah di alam semesta).

Bintang yang meledak tersebut merupakan sebuah nova, suatu peristiwa yang dipicu oleh perpindahan materi dari satu bintang dalam sistem bintang ganda dekat (close binary star) kepada bintang pasangannya. Nebula yang melingkupi nova ini adalah nebula planeter, yang semestinya telah terbentuk pada fase awal keberadaan bintang ganda, saat lapisan terluar dari salah satu bintang mengalami pelepasan. Hanya ada satu nova yang sebelumnya telah teramati yang terjadi didalam nebula planeter, yakni Nova Persei pada 1901. Kesempatan untuk menyaksikan secara detail saat letupan nova berinteraksi dengan nebula adalah yang pertama kalinya dalam sejarah astronomi.

Nova baru ini, dikenal sebagai V458 Vulpeculae (V458 Vul), menyediakan pengujian penting terhadap permodelan mengenai bagaimana bintang berevolusi. Analisis juga menunjukkan bahwa kombinasi massa dari kedua bintang yang menghasilkan ledakan dapat cukup besar hingga sewaktu-waktu kedua bintang dapat saling berpilin sehingga menghasilkan ledakan supernova yang jauh lebih besar. Aturan bahwa nova di masa depan potensial menjadi supernova masih sangat sulit untuk dianalisis secara detail, dan dengan demikian V458 Vul menyediakan kesempatan bagi para ilmuwan untuk mempelajari lebih dalam mengenai aspek ini dalam evolusi bintang.

Studi ini dipublikasikan melalui Astrophysical Journal Letters pada 20 November 2008. Citra nebula di sekeliling V458 Vul beserta animasi yang menunjukkan perubahan setelah ledakan dapat dilihat di http://www.star.ucl.ac.uk/~rwesson/novavul (www.ucl.ac.uk)

“Ini adalah contoh pertama pulsar dari kelas baru yang secara mendasar akan memberi pencerahan mengenai bagaimana sebuah bintang bekerja,” jelas Peter Michelson dari Stanford University, peneliti utama LAT. Data dari LAT diproses oleh DOE’s Stanford Linear Accelerator dan dianalisis oleh kolaborasi internasional untuk LAT.

Pulsar sinar gamma tersebut terletak pada sisa sebuah supernova yang dikenal sebagai CTA 1, yang berlokasi sekitar 4.600 tahun cahaya di konstelasi Cepheus. Sebagaimana halnya sebuah mercusuar pancaran cahayanya menyapu Bumi sekali setiap 316,86 milidetik dengan emisi 1.000 kali energi matahari. Hasil pengamatan terhadap objek ini telah diterbitkan dalam jurnal Science Express edisi 16 Oktober.

Pulsar adalah bintang neutron yang berotasi dengan cepat, yang merupakan sisa yang tertinggal dari kematian sebuah bintang masif. Para astronom telah mengkatalogkan sekitar 1.800 pulsar. Walaupun kebanyakan diantaranya memancarkan denyut dalam gelombang radio, sebagian lainnya juga melepaskan energi dalam bentuk lain, termasuk cahaya kasatmata dan sinar-X.

Posisi pulsar pada sisa supernova CTA 1 (Gambar: NASA/S. Pineault, DRAO)

Tidak seperti pulsar-pulsar yang telah ditemukan sebelumnya, sumber CTA 1 teramati hanya berkelip dalam gelombang energi sinar gamma. Hal ini menawarkan cara baru bagi para ilmuwan untuk mempelajari bintang-bintang di alam semesta kita. Para ilmuwan menduga bahwa CTA 1 hanyalah objek pertama dari populasi besar dari objek serupa. “LAT memberikan kita pandangan yang unik mengenai populasi pulsar pada galaksi, dan mengungkap objek-objek yang bahkan tidak kita ketahui keberadaannya,” jelas Steve Ritz, Project Scientist dari Fermi Gamma-ray Space Telescope.

Pulsar CTA 1 tidak terletak di pusat reruntuhan bintang yang diselubungi gas. Ledakan supernova yang dapat berlangsung secara asimetris, seringkali melontarkan bintang neutron dari tempatnya semula. Berdasarkan usia reruntuhan, dan jarak pulsar dari pusatnya, para astronom meyakini bahwa bintang neutron tersebut tengah bergerak dengan kecepatan sekitar sejuta mil per jam – kecepatan tipikal untuk sebuah bintang neutron.

Proyek LAT memindai (scan) keseluruhan langit sekali setiap 3 jam dan mendeteksi foton dengan energi dari 20 juta hingga lebih dari 300 miliar kali energi cahaya kasatmata. Instrumen yang digunakan dapat melihat sekitar satu pancaran sinar gamma tiap menitnya dari CTA 1. Hal ini cukup bagi para ilmuwan untuk menyusun gambaran mengenai sifat-sifat denyutan bintang neutron, periode rotasinya, dan tingkat perlambatan rotasinya.

Pancaran pulsar muncul akubat bintang neutron menghasilkan medan magnet yang besar dan berotasi dengan cepat. Partikel bermuatan mengalir keluar dari kutub magnetik bintang dengan kelajuan mendekati kecepatan cahaya untuk kemudian menghasilkan pancaran sinar gamma seperti yang teramati oleh teleskop. Karena pancaran itu mendapatkan energinya dari rotasi bintang, ia juga secara gradual memperlambat putaran pulsar. Dalam kasus CTA 1, periode rotasi meningkat sekitar satu detik setiap 87.000 tahun.

Pengukuran ini juga penting untuk memahami dinamika sifat-sifat pulsar dan dapat digunakan untuk memperkirakan usia pulsar. Dengan memperlambat periodennya, para peneliti telah menemukan bahwa pulsar tersebut sebenarnya memberikan energi bagi semua aktifitas dalam nebula tempatnya berada.

“Observasi ini menunjukkan kemampuan dari LAT,” jelas Michelson. Peralatan itu, “demikian sensitif sehingga kita kini dapat menemukan jenis baru dari suatu objek hanya dengan mengamati emisi sinar gamma yang dipancarkannya.” (www.nasa.gov)

Biasanya, ledakan terjadi ketika sebuah inti panas pada bintang berukuran sangat besar — dengan massa setidaknya delapan kali massa matahari — habis dan bintang tersebut mati dan berubah menjadi bintang neutron. Ledakan supernova memancarkan cahaya yang sangat cemerlang sehingga dapat terlihat dari galaksi lain.

Namun demikian, sejauh ini para astronom masih belum berhasil merekam cahaya yang terpancar dalam ledakan supernova. Ledakan tersebut biasanya baru berhasil direkam beberapa jam, atau bahkan hari, sesudah terjadinya ledakan.

Baru-baru ini, para astronom telah berhasil merekam ledakan bintang yang spektakuler tersebut pada saat kejadian. Pada 9 Januari 2008, saat menggunakan teleskop antariksa Sinar-X Swift untuk mengamati sebuah objek di galaksi spiral NGC 2770, berjarak sekitar 90 juta tahun cahaya di rasi Lynx, Alicia Soderberg dari Princeton University, New Jersey, AS, beserta koleganya, Edo Berger dari Carnegie Observatory, California, mendeteksi semburan sinar-X yang sangat cemerlang yang dilepaskan oleh sebuah ledakan supernova.

Citra supernova SN 2008D (Gambar: NASA/Swift Science Team/Stefan Immler)

Mereka menyimpulkan bahwa semburan sinar itu datang dari gelombang kejut (shockwave) ledakan bintang yang menembus lapisan gas luar bintang tersebut.

Observasi awal itu kemudian dilanjutkan dengan pemantauan oleh sejumlah teleskop tercanggih di dunia. Pengamatan selama 30 hari setelah ledakan supernova — yang dinamai SN 2008D — tersebut memungkinkan Soderberg dan koleganya untuk menentukan besarnya energi yang dilepaskan oleh semburan sinar-X yang petama, yang akan sangat membantu para teoretikus untuk memahami fenomena supernova secara lebih rinci.

Kesempatan untuk menangkap pancaran sinar-X dari kematian bintang akan membantu para astronom untuk menentukan sifat-sifat bintang masif, pembentukan bintang neutron dan lubang hitam, serta dampak ledakan supernova terhadap lingkungan sekitarnya. Para astronom juga dapat menentukan pola sinar-X yang harus dicari, dan dengan demikian terbuka kesempatan untuk menemukan ledakan supernova lain di masa mendatang.

Potensi penemuan sejumlah besar supernova pada saat meledak juga akan membuka jalan bagi kajian yang selama ini dianggap hampir mustahil. Menentukan waktu terjadinya ledakan akan memungkinkan pencarian terhadap neutrino dan semburan gelombang gravitasional yang diprediksi akan menyertai keruntuhan inti bintang dan kelahiran sebuah bintang neutron.

Penemuan ini telah dipublikasikan melalui jurnal Nature pada 22 Mei lalu. Seperti diakui Soderberg, pencapaian tersebut merupakan sebuah keberuntungan. “Saya sedang memenangkan lotere astronomi,” demikian Soderberg. “Kami berada di tempat yang tepat, pada saat yang tepat, dengan teleskop yang juga tepat.” (www.nasa.gov)

Dikenal sebagai G1.9+0.3, supernova tersebut berada di dekat pusat galaksi Bima Sakti, sekitar 26.000 tahun cahaya dari Bumi. Ledakan supernova tersebut diketahui terjadi pada sekitar 140 tahun lalu, menjadikannya supernova termuda di Bima Sakti dalam perspektif Bumi. Supernova tersebut sekitar dua abad lebih muda daripada Cassiopeia A, pemegang rekor sebelumnya yang meledak pada tahun 1680.

Supernova selama ini diyakini memegang peran penting dalam siklus hidup-mati sebuah bintang. Ledakan supernova terjadi apabila sebuah bintang telah mendekati ajalnya karena kehabisan seluruh bahan bakarnya. Hal tersebut menyebabkan dinding bintang runtuh ke dalam intinya dan memicu reaksi ledakan yang melontarkan seluruh materinya ke lingkungan sekitarnya.

Tim astronom yang dipimpin Stephen Reynolds dari Nortyh Carolina State University tidak merekam kejadian ini secara langsung dengan teleskop namun melacaknya dari jejak partikel-partikel yang terlontar dari ledakan supernova. Partikel yang disebut SNRs (supernova remnants) ini tak terdeteksi teleskop optik namun jelas terlihat menggunakan teleskop radio atau sinar-X. Identitas supernova dianalisis dari citra rekaman teleskop di observatorium sinar-X Chandra dan teleskop radio VLA.

Perbandingan citra sisa supernova G1.9+0.3 dalam gelombang radio (biru) oleh VLA pada 1985 dan sinar-X (oranye) oleh Chandra pada 2008 (Gambar: Green, et al., NRAO/AUI/NSF)

Penelitian ini dilakukan dengan membandingkan citra objek G1.9+0.3 yang diambil secara terpisah dalam periode dua dekade. Pada 1985, tim astronom yang dibawah pimpinan David Green memanfaatkan VLA untuk mengidentifikasi sisa supernova yang saat itu diperkirakan berusia 400 – 1000 tahun. Berdasarkan ukurannya yang kecil, saat itu diperkirakan bahwa supernova tersebut meledak antara 400 hingga 1000 tahun lalu.

Berikutnya, pada 2007, kelompok lainnya yang dipimpin oleh Stephen Reynolds dari North Carolina State University, berhasil mengamati objek yang sama menggunakan Teleskop Sinar-X Chandra. Mereka menemukan fakta yang mengejutkan, dimana citra yang mereka dapatkan menunjukan bahwa objek yang diamati itu berukuran 16% lebih besar dari citra yang diambil VLA tahun 1985. Perbedaan yang sangat besar ini menandakan puing ledakan tersebut mengembang dengan sangat cepat.

Pengukuran pengembangan tersebut dilakukan dengan membandingkan citra radio dengan citra sinar-X. Pengamatan selanjutnya dengan VLA mengkonfirmasi bahwa sisa supernova itu memang benar-benar mengembang dengan sangat cepat. Hal ini memberi petunjuk bahwa objek tersebut jauh lebih muda dari yang diperkirakan sebelumnya

Penemuan ini merupakan kemajuan berarti dalam menentukan frekuensi terjadinya supernova di galaksi kita. Pemahaman terhadap hal ini sangat penting karena supernova berperan memanaskan dan mendistribusi ulang gas dan memasok elemen berat ke daerah sekitarnya, serta memicu pembentukan bintang baru dalam siklus kelahiran dan kematian bintang. Selain meninggalkan sisa material yang terus mengembang, ledakan supernova juga menyisakan pusat bintang neutron, yang dikenal sebagai lubang hitam (black hole).

“Kita sangat beruntung karena pergerakan gas akibat ledakan ini masih jelas terlihat dalam gelombang radio dan sinar-X meski sudah ribuan tahun berlalu,” ujar Reynolds yang melaporkan penelitian tersebut dalam The Astrophysical Journal edisi 10 januari 2008. (chandra.harvard.edu)

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 memanfaatkan Chandra untuk mengamati suatu bintang neutron, yang dikenal sebagai RX J0822-4300 selama periode lima tahun. Dalam kurun waktu tersebut, tiga pengamatan dari Chandra dengan jelas menunjukkan bintang neutron tersebut tengah bergerak keluar dari pusat sisa sebuah supernova, Puppis A. Puppis A adalah sisa dari sebuah bintang yang terbentuk dalam ledakan yang sama dari mana bintang neutron tersebut terbentuk sekitar 3700 tahun lampau.

Dengan mengamati sejauh mana RX J0822-4300 bergerak di langit saat diamati dari Bumi, para astronom menyimpulkan bahwa objek tersebut bergerak dengan kecepatan lebih dari 3 juta mil per jam. Dengan kecepatan setinggi ini, RX J0822-4300 akan keluar dari galaksi Bima Sakti dalam waktu hanya beberapa juta tahun, bahkan apabila objek ini baru menempuh jarak 20 tahun cahaya sejauh ini. Namun karena jaraknya yang teramat jauh, pergerakan yang terlihat dalam lima tahun adalah sangat kecil. Demikian seperti dijelaskan oleh Frank Winkler dari Middlebury College di Vermont, AS, penulis utama dari paper yang menjelaskan penemuan ini.

Citra dari sisa supernova Puppis A yang diambil oleh satelit ROSAT (merah muda) dan data optis dari teleskop 0.9 meter Cerro Tololo Inter-American Observatory (ungu). Inset menunjukkan posisi RX J0822-4300 pada tahun 1999 dan 2005. (Gambar: NASA/CXC/Middlebury College/F.Winkler et al; ROSAT: NASA/GSFC/S.Snowden et al.; Optical: NOAO/AURA/NSF/Middlebury College/F.Winkler et al.)

Segera setelah dilahirkan, bintang neutron ini mendapatkan tiket sekali jalan untuk keluar dari galaksi. Para astronom sebelumnya juga telah melihat bintang lain yang juga terlontar dari galaksi Bima Sakti, namun dalam kecepatan yang jauh lebih rendah. Objek yang diistilahkan sebagai bintang hipercepat (hypervelocity stars) sebelumnya telah diamati terlontar dari galaksi Bima Sakti dengan kecepatan sekitar sejuta mil per jam.

Satu aspek kunci yang membedakan antara RX J0822-4300 dan bintang sejenis yang telah dilaporkan adalah darimana bintang tersebut memperoleh kecepatannya. Bintang hipercepat diperkirakan terlontar akibat interaksi dengan lubang hitam supermasif di pusat galaksi. Sebaliknya, pergerakan RX J0822-4300 dipicu oleh supernova yang membentuk Puppis A. Data yang didapat menunjukkan bahwa ledakan supernova tersebut telah melontarkan bintang neutron itu ke arah yang berlawanan dengan arah lontaran sisa-sisa ledakan.

Simulasi komputer menunjukkan bahwa proses keruntuhan lapisan luar ke arah inti dari bintang yang sedang menjelma menjadi bintang neutron akan melepaskan energi yang sangat besar. Saat energi tersebut terpancar keluar, ia dapat membalikkan proses keruntuhan bintang dan melontarkan lapisan terluar bintang dengan kecepatan jutaan mil per jam. Proses ini sangat kompleks sehingga lontaran itu tidak melaju secara simetris. Hal ini memberikan efek dorongan terhadap bintang neutron tersebut sehingga bergerak ke arah yang berlawanan.

Namun demikian, tingginya kecepatan dari bintang neutron Puppis A, ditambah dengan kurangnya denyutan (pulsation) dari bintang tersebut tidak mudah untuk dijelaskan, bahkan oleh model ledakan supernova yang paling rumit sekalipun. Hal ini, menurut Winkler, “Mungkin dapat dijelaskan dengan ledakan energetik yang tidak biasa, namun model untuk itu terlalu rumit dan sulit untuk diaplikasikan pada ledakan yang sebenarnya.” (chandra.harvard.edu)

“Ini betul-betul merupakan ledakan yang sangat besar, ratusan kali lebih berenergi daripada tipikal supernova lain,” jelas Nathan Smith dari University of California at Berkeley, yang memimpin tim astronom dari California dan University of Texas di Austin. “Ini menunjukkan bahwa bintang yang meledak tersebut mungkin adalah bintang yang massanya sedemikian besar, hingga mencapai 150 kali Matahari kita. Kita belum pernah melihat yang semacam ini sebelumnya.”

Para astronom memperkirakan bahwa banyak diantara bintang-bintang generasi pertama memiliki massa sebesar itu, dan supernova ini dapat menyediakan pangelihatan yang langka mengenai bagaimana bintang generasi pertama menemui ajalnya. Sebelumnya, para astronom belum pernah menemui bintang semasif itu maupun menyaksikan kematiannya. Penemuan supernova ini menyodorkan bukti bahwa kematian sebuah bintang masif ternyata sangat berbeda secara mendasar dengan prediksi teoretis.

Gambar Ilustrasi dari SN2006gy beserta citra dari Observatorium Lick dan Chandra (Gambar: NASA/CXC/M.Weiss; X-ray: NASA/CXC/UC Berkeley/N.Smith et al.; IR: Lick/UC Berkeley/J.Bloom & C.Hansen)

Pengamatan melalui Chandra memungkinkan para astronom untuk mengembangkan penjelasan alternatif yang lebih umum untuk supernova: sebuah bintang kerdil putih dengan massa hanya sedikit lebih besar dari Matahari yang meledak dalam lingkungan yang padat dan kaya akan hidrogen. Namun dalam skenario ini, SN 2006gy seharusnya memancarkan sinar-X dalam intensitas hingga 1000 kali dari yang telah dideteksi oleh Chandra.

“Hal ini merupakan bukti kuat bahwa SN 2006gy adalah akhir dari hidup sebuah bintang yang teramat masif,” jelas Dave Pooley dari University of California at Berkeley yang memipin observasi menggunakan Observatorium Sinar-X Chandra.

Bintang yang menjadi cikal bakal SN 2006gy sepertinya telah melepaskan sejumlah besar massanya sebelum kemudian meledak. Pelepasan massa dalam jumlah besar ini sama dengan yang terlihat di Eta Carinae, sebuah bintang masif di galaksi kita. Hal ini meningkatkan kecurigaan bahwa Eta Carinae mungkin juga akan segera meledak menjadi sebuah supernova. Walaupun SN2006gy adalah supernova yang paling cemerlang yang pernah diamati, ia berada di galaksi NGC 1260, 240 juta tahun cahaya dari kita. Di sisi lain, Eta Carinae hanya berjarak 7500 tahun cahaya di dalam galaksi Bimasakti.

“Kami masih belum tahu secara pasti apakah Eta Carinae akan segera meledak, namun kami akan tetap mengamatinya sebagai antisipasi,” demikian diungkapkan Mario Livio dari Space Telescope Science Institute di Baltimore, yang tidak terlibat dalam riset ini. Apabila Eta Carinae meledak, cahayanya akan begitu cemerlang sehingga akan tampak meski pada siang hari di Bumi.

Supernova biasanya terjadi saat sebuah bintang yang masif kehabisan bahan bakar hidrogennya dan runtuh oleh gravitasinya sendiri. Dalam kasus SN 2006gy, para astronom memikirkan skenario yang berbeda. Dalam kondisi tertentu, inti sebuah bintang masif memancarkan sedemikian banyaknya radiasi sinar gama sehingga sebagian energi dari radiasi berubah menjadi pasangan partikel dan anti-partikel. Hal ini menyebabkan penurunan tingkat energi yang menyebabkan bintang itu runtuh oleh gravitasi raksasanya.

Setelah runtuh, reaksi termonuklir yang masih terjadi menyebabkan bintang yang bersangkutan meledak, melontarkan sisa-sisanya ke antariksa. Data dari SN 2006gy menunjukkan bahwa ledakan supernova semacam ini pada bintang-bintang generasi pertama — yang tidak melahirkan lubang hitam sebagaimana diteorikan — mungkin lebih umum daripada yang dipercaya selama ini.

Ada perbedaan yang besar diantara kedua kemungkinan tersebut. Seperti dijelaskan oleh Smith, dalam skenario pertama, ledakan supernova menyebarkan elemen baru dalam jumlah besar ke antriksa, sementara pada yang lainnya, elemen-elemen yang dihasilkan akan terkurung untuk selamanya dalam lubang hitam. (chandra.harvard.edu)

Observasi yang dilakukan oleh para peneliti dari North Carolina State University di Raleigh dan Millersville University di Pensilvania. Hal ganjil yang ditemui oleh tim peneliti adalah gas panas di DEM L238 dan DEM L249 yang lebih rapat dan melepaskan lebih banyak energi sinar-X ketimbang tipikal supernova 1a pada umumnya.

Pasangan dari sisa-sisa supernova di galaksi Awan Magellan Besar ini merepresentasikan kelas baru yang disebut “prompt” dari supernova tipe 1a (gambar: NASA/CXC/NCSU/K.Borkowski; Optical: NOAO/CTIO/MCELS)

Simulasi komputer menyarankan suatu penjelasan: kerdil-putih yang kemudian meledak menjadi supernova berasal dari bintang besar yang tidak biasa yang melepaskan banyak gas ke sekelilingnya. Akibatnya, ketika kerdil putih itu menjelma menjadi supernova melalui sebuah ledakan, ia meledak didalam kabut tebal yang telah dilepaskannya.

Normalnya suatu bintang kerdil putih cukup stabil dan tidak meledak tanpa adanya faktor eksternal. Dengan demikian bintang induk dari DEM L238 dan DEM L2549 lebih mungkin adalah anggota dari sistem bintang ganda (binary) yang menarik gas dari bintang pasangannya hingga menjadi tidak stabil dan kemudian meledak. Karena ukurannya yang sangat besar, hanya dibutuhkan waktu sekitar 100 juta tahun bagi bintang itu untuk meledak — waktu yang sangat singkat bila dibandingkan dengan supernova tipe 1a pada umumnya. (astronomy.com).

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)

Untuk pertama kalinya, para astronom berhasil memetakan tingkat akselerasi elektron sinar kosmis yang berasal dari sisa sebuah supernova. Peta tersebut dibuat berdasarkan citra dari Cassiopeia A, sisa dari ledakan yang menandai akhir riwayat sebuah bintang masif, 325 tahun lalu, yang juga dikenal sebagai supernova paling muda di galaksi Bimasakti. Peta itu menunjukkan bahwa elektron berakselerasi mendekati tingkatan maksimum secara teoritis. Penemuan ini menyediakan bukti kuat bahwa sisa sebuah supernova merupakan lokasi kunci dari partikel bermuatan berenergi tinggi.

Sebagaimana terlihat pada gambar diatas, bagian berwarna biru di gambar tersebut menandai tempat dimana akselerasi terjadi dalam suatu gelombang kejut yang menyebar akibat ledakan supernova. Bagian berwarna merah dan hijau adalah material yang tersisa dari bintang yang meledak yang memanas hingga jutaan derajat.

“Teori yang dianut sejak tahun 1960-an menyatakan bahwa sinar kosmis seharusnya muncul dari kekacauan medan magnet pada gelombang kejut, namun disini kita dapat mengamati secara langsung bagaimana hal ini terjadi,” jelas Michael Stage dari University of Massachussets, Amherst. “Menjelaskan darimana asal sinar kosmis dapat membantu untuk memahami fenomena misterius lainnya dalam semesta energi-tinggi”.

Dalam analisis terhadap sejumlah besar data, tim peneliti berhasil memisahkan sinar X yang muncul dari elektron yang berakselerasi yang berasal dari sisa-sisa sebuah bintang yang memanas. Data yang didapat menunjukkan bahwa sebagian dari elektron telah berakselerasi dalam tingkatan maksimum yang diprediksi oleh teori. Sinar kosmis tersusun atas elektron, proton, dan ion, dimana hanya pendar dari elektron yang dapat dideteksi dalam bentuk sinar X. Proton dan ion, yang merupakan bagian terbesar dari sinar kosmis diperkirakan memiliki sifat yang sama dengan elektron.

Penemuan ini tidak hanya dapat membantu kita memahami bagaimana sinar kosmis berakselerasi, tapi juga bagaimana sisa-sisa supernova berevolusi. Seiring dengan meningkatnya sinar kosmis dibelakang gelombang kejut, medan magnet dibelakangnya berubah mengikuti sifat gelombang kejut itu sendiri. Dengan meneliti kondisi pada gelombang kejut, para astronom dapat menelusuri perubahan yang terjadi pada sisa supernova seiring berjalannya waktu, dan memberi pemahaman yang lebih baik mengenai ledakan supernova itu sendiri. (chandra.harvard.edu)