Alam Semesta—Beberapa Rahasia yang Tersingkap

PADA tanggal 4 Juli tahun 1054, Yang Wei Te menatap langit pagi-pagi sekali. Sebagai astronom resmi Istana Kekaisaran Cina, ia mengamati dengan teliti pergerakan bintang-bintang sewaktu tiba-tiba suatu cahaya terang di dekat konstelasi Orion menarik perhatiannya.

”Bintang tamu”—nama yang diberikan orang-orang Cina purba kepada kejadian yang jarang itu—telah menampakkan dirinya. Setelah melaporkan dengan penuh tanggung jawab kepada kaisarnya, Yang memberi tahu bahwa ”bintang tamu” menjadi semakin terang sehingga bahkan melebihi Venus dan dapat dilihat pada siang hari selama beberapa minggu.

Sembilan ratus tahun harus berlalu sebelum tontonan ini dapat diuraikan dengan jelas. Sekarang telah dipercayai bahwa astronom Cina tersebut telah menyaksikan supernova, suatu kematian bintang besar secara mendadak. Tentang mengapa dan apa sebab terjadinya fenomena yang luar biasa ini masih merupakan sebagian rahasia yang masih terus dicoba untuk disingkapkan oleh ilmu astronomi. Berikut ini adalah suatu penjelasan yang dengan luar biasa teliti telah disusun oleh para astronom.

Meskipun bintang-bintang seperti matahari kita boleh jadi memiliki masa hidup yang sangat panjang dan stabil, formasi dan kematian bintang-bintang menyuguhkan pemandangan yang paling spektakuler di angkasa. Para ilmuwan percaya bahwa kisah hidup sebuah bintang dimulai dalam suatu nebula.

Nebula. Nama ini diberikan kepada suatu awan besar antar bintang yang terdiri dari gas dan debu. Nebula merupakan benda-benda yang paling indah di langit pada malam hari. Yang terlihat pada sampul majalah ini disebut Nebula Trifid (atau nebula dengan tiga celah). Di dalam nebula ini, bintang-bintang baru telah dilahirkan, yang menyebabkan nebula mengeluarkan sinar kemerah-merahan.

Tampaknya, bintang-bintang terbentuk di dalam nebula sewaktu benda-benda yang tersebar berkondensasi di bawah gaya gravitasi ke dalam kawasan gas yang menciut. Bola-bola gas raksasa ini menjadi stabil sewaktu mereka mencapai temperatur pada saat reaksi nuklir mulai terjadi pada poros awan tersebut, yang mencegah penciutan lebih lanjut. Demikianlah sebuah bintang lahir, sering kali bersamaan waktu dengan bintang-bintang lainnya, sehingga terbentuk suatu gugusan bintang.

Gugusan bintang. Pada foto di halaman 8, kita melihat suatu gugusan kecil yang disebut Kotak Perhiasan, yang diduga telah terbentuk baru beberapa juta tahun yang lalu. Namanya diciptakan berdasarkan gambaran grafis oleh astronom abad ke-19 bernama John Herschel, ”sebuah kotak berisi batu-batu permata yang berwarna-warni”. Galaksi kita saja diketahui memiliki lebih dari seribu gugusan serupa.

Energi bintang. Suatu bintang, yang mulai tumbuh atau berkembang, menjadi stabil sewaktu suatu dapur api nuklir pada bagian sebelah dalamnya terbakar. Hidrogen mulai dikonversikan menjadi helium melalui proses pencampuran, sedemikian rupa yang agak mirip dengan yang terdapat pada bom hidrogen. Demikianlah biasanya massa sebuah bintang, seperti matahari, dapat membakar bahan bakar nuklirnya selama miliaran tahun tanpa kehabisan persediaan bahan.

Namun apa yang terjadi sewaktu sebuah bintang pada akhirnya menggunakan bahan bakar hidrogennya sampai habis? Intinya menciut, dan temperaturnya naik seraya bintang tersebut menghabiskan hidrogen di kawasan-kawasan pusatnya. Sementara itu, lapisan luar mengembang sangat besar, sehingga radius bintang bertambah 50 kali atau lebih, dan ia menjadi raksasa merah.

Raksasa merah. Raksasa merah adalah suatu bintang dengan suhu permukaan yang relatif sejuk; warnanya tampak merah, sebaliknya daripada putih atau kuning. Fase kehidupan bintang ini relatif singkat, dan berakhir—sewaktu sebagian besar dari persediaan helium habis—dengan suatu pertunjukan kembang api ruang angkasa. Bintang, yang masih membakar helium, melepaskan lapisan luarnya, sehingga terbentuk suatu nebula yang bergerak seperti planet, bersinar karena energi yang diterima dari bintang induknya. Pada akhirnya, bintang tersebut menciut secara dramatis untuk menjadi bintang kerdil putih yang lemah.

Akan tetapi, bila bintang aslinya cukup besar, hasil akhirnya adalah bahwa bintang itu sendiri meledak. Itulah supernova.

Supernova. Supernova adalah suatu ledakan yang mengakhiri kehidupan sebuah bintang yang sebelumnya berukuran jauh lebih besar daripada matahari. Sejumlah besar debu dan gas dimuntahkan ke ruang angkasa oleh gelombang guncangan yang keras pada kecepatan lebih dari 10.000 kilometer per detik. Cahaya ledakan tersebut begitu cemerlang sehingga lebih terang daripada satu miliar matahari, tampak seperti berlian yang gemerlapan di langit. Energi dilepaskan dalam ledakan supernova tunggal, yang sama dengan seluruh energi yang diradiasikan matahari selama sembilan miliar tahun.

Sembilan ratus tahun setelah Yang mengamati supernovanya, para astronom masih dapat melihat puing-puing ledakan yang bertebaran, suatu struktur yang disebut Nebula Kepiting. Namun ada sesuatu yang tertinggal, lebih daripada nebula. Pada bagian tengah, mereka menemukan benda lain—suatu objek kecil, yang berputar 33 kali per detik, yang disebut pulsar.

Pulsar dan bintang-bintang neutron. Pulsar dipahami sebagai suatu inti zat yang berputar dan sangat padat, yang tersisa setelah ledakan supernova suatu bintang tidak lebih dari tiga kali besarnya matahari. Memiliki diameter kurang dari 30 kilometer, benda-benda ini jarang terdeteksi oleh teleskop optik. Namun benda-benda ini dapat dikenali melalui teleskop radio, yang mendeteksi sinyal-sinyal radio yang dihasilkan oleh perputarannya yang cepat. Suatu berkas gelombang radio berputar bersama bintang, seperti berkas cahaya mercu suar yang tampak seperti pulsa bagi para pengamat, sehingga diberi nama pulsar. Pulsar juga disebut bintang-bintang neutron karena pada prinsipnya mereka tersusun dari neutron-neutron yang benar-benar rapat. Ini dapat menjelaskan kepadatannya yang luar biasa—lebih dari seratus juta ton per sentimeter kubik.

Namun apa yang akan terjadi jika sebuah bintang yang benar-benar besar mengalami supernova? Menurut perhitungan para astronom, intinya dapat terus runtuh melampaui tahap bintang neutron. Secara teori, kekuatan gaya tarik yang memampatkan inti akan menjadi sedemikian besar sehingga timbullah sesuatu yang dinamakan bintang hantu.

Bintang-bintang hantu. Bintang-bintang ini dapat dikatakan mirip pusaran air kosmik yang tak satu pun dapat melarikan diri dari dalamnya. Tekanan gaya tarik dari dalamnya begitu kuat sehingga cahaya dan benda-benda yang terlalu dekat dengannya terhisap ke dalamnya, tanpa dapat dielakkan.

Belum ada bintang hantu yang pernah diamati secara langsung—maka mustahil untuk didefinisikan—meskipun para ahli fisika berharap untuk mendemonstrasikan keberadaan bintang-bintang hantu melalui pengaruhnya terhadap benda-benda di sekitarnya. Teknik-teknik pengamatan yang baru mungkin diperlukan untuk menyingkapkan rahasia yang luar biasa ini.

Rahasia Galaksi

Sebuah galaksi merupakan struktur kosmik yang terdiri dari miliaran bintang. Pada tahun 1920, terbukti bahwa matahari bukan pusat galaksi kita, sebagaimana telah diasumsikan sebelumnya. Segera setelah itu, teleskop-teleskop berkemampuan tinggi menyingkapkan sejumlah besar galaksi-galaksi lainnya, dan manusia mulai memahami betapa luasnya alam semesta.

Permadani berkabut yang kita sebut Bima Sakti sesungguhnya merupakan batas pinggir pandangan dari galaksi kita sendiri. Jika kita dapat melihatnya dari kejauhan, ia akan lebih mirip kincir raksasa. Bentuknya telah diibaratkan dengan dua telur dadar yang ditempatkan saling membelakangi, namun tentu saja, dalam skala yang jauh lebih besar. Menempuh perjalanan pada kecepatan cahaya, dibutuhkan waktu 100.000 tahun untuk menyeberangi galaksi kita. Matahari, yang terletak ke arah sisi luar galaksi kita, membutuhkan 200 juta tahun untuk menyelesaikan orbitnya mengitari pusat galaksi tersebut.

Galaksi, seperti halnya bintang-bintang, masih menyimpan banyak rahasia yang memukau masyarakat ilmiah.

Kuasar. Pada tahun-tahun 1960-an, sinyal-sinyal radio yang kuat ditangkap dari suatu benda yang jauh letaknya, jauh melampaui kelompok galaksi-galaksi kita. Ini disebut kuasar (quasars)—kependekan dari ”quasi-stellar radio sources”—karena mirip dengan bintang. Namun para astronom dibingungkan oleh energi yang sangat hebat yang dipancarkan kuasar. Yang paling benderang kira-kira sepuluh ribu kali lebih terang daripada Bima Sakti, dan kuasar-kuasar yang paling jauh dapat dideteksi, jaraknya lebih dari sepuluh miliar tahun cahaya.

Setelah penelitian intensif selama dua dekade, para astronom telah menarik kesimpulan bahwa kuasar-kuasar yang jauh ini merupakan inti yang sangat aktif di luar dari galaksi yang berada di bagian luar. Namun apa yang terjadi di dalam inti galaksi-galaksi ini untuk menghasilkan energi yang sebegitu besar? Beberapa ilmuwan berpendapat bahwa energi dilepaskan oleh proses gravitasi sebaliknya daripada oleh fusi nuklir seperti pada bintang-bintang. Teori yang terbaru menghubungkan kuasar dengan bintang hantu raksasa. Apakah hal ini benar atau tidak masih belum dapat dipastikan saat ini.

Kuasar dan bintang-bintang hantu hanya merupakan dua teka-teki yang masih harus dipecahkan. Sebenarnya, beberapa dari rahasia alam semesta boleh jadi selamanya berada di luar pemahaman kita. Meskipun demikian, rahasia-rahasia alam semesta yang telah tersingkap dapat mengajarkan bagi kita beberapa pelajaran yang dalam, pelajaran yang memiliki implikasi jauh melampaui bidang astronomi.

[Gambar di hlm. 7]

Galaksi spiral M83

[Keterangan]

Foto: D. F. Malin, courtesy of Anglo-Australian Telescope Board

[Gambar di hlm. 8]

Kotak Perhiasan

Gugusan bintang terbuka, Pleiades dalam Taurus, M45

[Keterangan]

Foto: D. F. Malin, courtesy of Anglo-Australian Telescope Board

[Gambar di hlm. 8]

Nebula Orion, dengan inset yang menunjukkan nebula Kepala Kuda

[Keterangan]

Foto: D. F. Malin, courtesy of Anglo-Australian Telescope Board