Api tapi tidak ada belerang: Dimana itu

Para astronom mungkin telah memecahkan misteri mengapa selubung kematian bintang mati tampak kekurangan belerang, unsur yang dulu dikenal sebagai “belerang” dan dikaitkan dengan istilah “api dan belerang” dalam Alkitab. Berdasarkan teori, sejumlah besar belerang seharusnya ada di puing-puing bintang di seluruh alam semesta.

Jadi kemana perginya belerang itu?

Ahli astrofisika dari Laboratorium Penelitian Luar Angkasa (LSR) di Universitas Hong Kong (HKU) telah menemukan mengapa daerah puing-puing gas dan berdebu, atau “planetary nebula”, tampaknya tidak memiliki tingkat sulfur yang diharapkan. Nebula planet ada di sekitar bintang yang telah kehabisan bahan bakar nuklirnya dan berubah menjadi mayat bintang padat yang disebut katai putih.

Tim tersebut berpendapat bahwa kandungan belerang yang diperkirakan sebenarnya tidak ada sama sekali, melainkan melakukan trik jahat, karena unsur tersebut disebut “emas setan” oleh mereka yang menambangnya dalam bentuk padat di Bumi. Singkatnya, belerang bisa bersembunyi di depan mata.

Nebula planet hadir dalam berbagai bentuk dan warna yang mengejutkan serta memukau para astronom profesional dan amatir. Nebula-nebula ini memberikan “potret” kematian bintang yang berumur pendek, menjadikannya jendela penting menuju “urutan utama” akhir yang terbakar hidrogen dari keberadaan sebuah bintang, yang mengarah pada penyelidikan rinci mengenai komposisi kimianya.

Terkait: Teleskop Luar Angkasa James Webb telah melakukan deteksi langka terhadap 2 exoplanet yang mengorbit bintang mati

Trik belerang terbaik yang pernah dilakukan

Meski namanya agak membingungkan, nebula planet sebenarnya tidak ada hubungannya dengan planet. Tidak seperti piringan protoplanet, frisbee bermassa di sekitar bintang baru yang runtuh menjadi planet baru, nebula planet terjadi di ujung kehidupan sebuah bintang.

Ketika bintang kehabisan bahan bakar yang dibutuhkan untuk proses fusi nuklir yang terjadi di intinya, energi yang mendorong keluar dan melindungi setiap inti dari tarikan gaya gravitasi masing-masing bintang ke dalam yang sangat besar juga berhenti.

Tarik-menarik bintang yang telah menyeimbangkan bintang dari keruntuhan selama miliaran tahun telah berakhir dan gravitasi adalah pemenangnya. Setelah inti bintang runtuh, fusi nuklir yang masih terjadi di kulit terluar bintang yang berapi-api menyebabkan bintang tersebut mengembang.

Hal ini awalnya mengubah bintang tersebut menjadi bintang raksasa merah.

Matahari akan melalui proses ini dalam waktu sekitar 5 miliar tahun, meledak dan menelan planet-planet bagian dalam, termasuk Bumi. Namun, meskipun perubahan yang terjadi pada planet-planet yang mengorbit di dekat bintang sekarat merupakan sebuah bencana besar, fase raksasa merah ini relatif singkat. Saat lapisan luar bintang mendingin dan semakin menghilang, mereka meninggalkan inti bintang yang membara, yang sekarang menjadi katai putih, dikelilingi oleh nebula planet dalam mantel kematiannya.

Nebula planet juga berumur pendek, namun tetap mengelilingi katai putih hanya selama puluhan ribu tahun.

Kembali ke teka-teki belerang yang hilang, penelitian terhadap nebula planet yang mengungkap komposisi kimianya menunjukkan bahwa nebula tersebut kekurangan belerang. Namun, hal ini sulit dijelaskan karena belerang seharusnya diproduksi bersama dengan unsur-unsur seperti oksigen, neon, argon, dan klorin di bintang yang lebih masif. Faktanya, belerang di nebula planet seharusnya sebanding dengan unsur-unsur lainnya.

Namun, hal ini belum teramati – terutama di sekitar bintang bermassa menengah yang mati.

Katai putih bersinar merah di tengah awan gas dan debu yang berkilauan di Nebula Helix, yang terletak 700 tahun cahaya di konstelasi Aquarius. (Kredit gambar: NASA/JPL-Caltech/Universitas Arizona)

Untuk mengungkap misteri belerang di nebula planet, tim mengamati 130 nebula planet yang terletak di jantung Bima Sakti, sebuah kumpulan data yang belum pernah terjadi sebelumnya dan tidak terkontaminasi oleh kebisingan latar belakang atau informasi yang tidak diinginkan.

Kumpulan data tersebut dikaitkan dengan Very Large Telescope, salah satu teleskop optik tercanggih di dunia, yang terletak di Observatorium Paranal di Gurun Atacama, Chili.

Unsur-unsur kimia menyerap dan memancarkan cahaya pada panjang gelombang yang khas dan unik, yang berarti bahwa ketika cahaya melewati awan gas dan debu, unsur-unsur di dalamnya meninggalkan sidik jari, atau “spektra”, pada cahaya tersebut, sehingga memfasilitasi metode investigasi yang disebut spektroskopi. Dalam data mereka, tim menemukan bahwa kurangnya sulfur hanyalah akibat dari buruknya kualitas data cahaya yang dipancarkan nebula planet.

Dengan menggunakan sampel besar nebula planet dengan rasio signal-to-noise yang tinggi, para peneliti untuk pertama kalinya melihat perilaku “mengikuti” yang kuat antara belerang dan unsur-unsur lain, dan anomali sebelumnya secara efektif menghilang.

Tim berpendapat bahwa hasil ini menunjukkan betapa pentingnya data berkualitas tinggi dalam memecahkan misteri ilmiah.

Penelitian tim ini dipublikasikan pada bulan Januari di Astrophysical Journal Letters.