Observatorium Vera C. Rubin: Menyibak Misteri Supernova dan Energi Gelap di Alam Semesta

OBESERVATORIUM Vera C. Rubin akan segera membuka matanya untuk mengamati kosmos, dan para ilmuwan memprediksi observatorium ini akan mendeteksi jutaan bintang vampir yang meledak saat mereka "memakan" pasangan bintang mereka.

Saat ini sedang dibangun di gunung Cerro Pachón di Chile, Observatorium Rubin diperkirakan akan memulai Legacy Survey of Space and Time (LSST) yang berdurasi 10 tahun pada akhir tahun ini.

Aliran data yang masuk selama periode ini, dari supernova Tipe Ia yang disebut-sebut, akan menjadi berkah bagi para ilmuwan yang menyelidiki misteri energi gelap, kekuatan yang belum diketahui yang mendorong percepatan perluasan alam semesta.

Baca juga : Ilmuwan Sukses Ambil Foto Bintang yang Hampir Meledak

Keluaran cahaya dari bintang kerdil putih yang meledak, yang merupakan mayat bintang dengan massa sekitar massa matahari, sangat seragam sehingga astronom dapat menggunakannya untuk mengukur jarak. Keseragaman ini berarti supernova Tipe Ia sering disebut sebagai "lilin standar", yang berfungsi sebagai tangga penting pada "tangga jarak kosmik."

Biasanya, sulit untuk mengetahui apakah tubuh astronomis, seperti bintang, terang karena memancarkan banyak cahaya atau karena berada lebih dekat dengan Bumi. Namun, fakta supernova Tipe Ia memancarkan cahaya dalam jumlah standar berarti astronom dapat melihat kecerahan dan warna mereka dan menggabungkannya dengan informasi tentang galaksi induknya untuk menghitung jarak sejati mereka.

Hal ini, pada gilirannya, dapat mengungkapkan seberapa banyak alam semesta  mengembang karena para ilmuwan dapat membuat tonggak untuk jarak tertentu di alam semesta.

Baca juga : Supernova Bisa Menghancurkan Bumi, Apa Iya?

"Volume data besar dari Rubin akan memberikan kami sampel dari semua jenis supernova Tipe Ia pada berbagai jarak dan di berbagai jenis galaksi," kata Anais Möller, anggota tim Rubin/LSST Dark Energy Science Collaboration, dalam sebuah pernyataan.

Mengapa bintang kerdil putih meledak? Bintang kerdil putih lahir ketika bintang dengan massa seperti matahari kehabisan persediaan bahan bakar yang diperlukan untuk reaksi fusi nuklir di inti mereka. Kemudian runtuh di bawah pengaruh gravitasi mereka sendiri.

Kehilangan banyak massa saat lapisan luar mereka terlepas, inti bintang mati ini akhirnya berada di bawah batas Chandrasekhar sekitar 1,4 massa matahari. Ini berarti mereka tidak bisa meledak sebagai supernova.

Baca juga : Kehadiran Bintang Tamu: Momen Mengagumkan dari Supernova 1054

Matahari akan mengalami proses ini dalam sekitar 5 miliar tahun, mengakhiri hidupnya sebagai bara bintang yang sepi dan mendingin.

Namun, jika bintang induk bintang kerdil putih berada dalam sistem biner dengan bintang lain, mayat bintang ini dapat mulai secara vampir mengambil materi dari pasangannya. Proses ini akan berlanjut hingga bintang kerdil putih mengumpulkan materi yang cukup untuk melewati batas Chandrasekhar.

Dengan mencapai massa kritis ini, bintang kerdil putih meledak dalam supernova Tipe Ia yang biasanya menghancurkan mereka, meskipun dalam beberapa kasus langka, ledakan ini dapat menyisakan sisa "bintang zombie."

Baca juga : Fenomena Nova, Supernova, dan Hypernova, Apa Bedanya?

Astronom telah mengamati ribuan peristiwa ledakan ini. Masalahnya, melihat supernova Tipe Ia sekali atau bahkan dua kali tidak cukup untuk membangun gambaran tentang bagaimana cahaya mereka bervariasi seiring waktu. Namun, pengamatan berulang sulit dilakukan karena ledakan ini muncul tanpa peringatan di langit dan kemudian memudar.

Rubin akan memindai langit di belahan bumi selatan setiap malam selama 10 tahun, mencakup seluruh belahan bumi setiap beberapa malam untuk mencari objek dengan perubahan kecerahan. Kemampuan deteksi yang cepat ini akan membuat Rubin mahir dalam mendeteksi supernova Tipe Ia dan memungkinkan astronom untuk menyelidikinya sebelum mereka memudar.

Memiliki data mengenai lebih banyak supernova Tipe Ia yang terletak pada jarak yang berbeda dari Bumi akan memungkinkan ilmuwan untuk membangun model yang lebih baik tentang bagaimana energi gelap memengaruhi kosmos.

Rubin menerangi energi gelap Supernova Tipe Ia telah menjadi bagian penting dalam konsep energi gelap sejak 1998.  Dua tim peneliti terpisah menggunakan letusan bintang kerdil putih ini untuk menentukan alam semesta mengembang dengan laju yang semakin cepat.

Sejak itu, para ilmuwan telah menentukan energi gelap mendominasi alam semesta, yang menyumbang sekitar 68% dari anggaran energi dan materi kosmik. Namun, ini tidak selalu terjadi.

Apa pun energi gelap itu, tampaknya hanya "terjadi" ketika alam semesta berusia antara 9 miliar dan 10 miliar tahun. Sebelum itu, alam semesta didominasi materi, didominasi oleh energi Big Bang.

Model evolusi alam semesta yang paling kuat yang kita miliki, model Lambda Cold Dark Matter (LCDM), mengusulkan energi gelap itu konstan. Namun, hasil terbaru dari Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) menunjukkan ini tidaklah demikian, mengisyaratkan kekuatan energi gelap sedang berubah.

Rubin dan LSST dapat membantu menyelesaikan masalah ini dengan menyediakan sampel lebih besar dari supernova Tipe Ia pada berbagai jarak yang belum pernah dimiliki para ilmuwan sebelumnya.

"Perluasan alam semesta seperti pita karet yang direnggangkan. Jika energi gelap tidak konstan, itu akan seperti merenggangkan pita karet dengan jumlah yang berbeda di titik yang berbeda," lanjut Möller. 

"Saya rasa dalam dekade mendatang, kita akan dapat membatasi apakah energi gelap itu konstan atau berkembang seiring waktu kosmik.

"Rubin akan memungkinkan kita untuk melakukan itu dengan supernova Tipe Ia."

Astronom harus mempersiapkan diri untuk banjir data ketika Rubin mulai memindai langit di horizon selatan. Diperkirakan Rubin akan menghasilkan hingga 10 juta peringatan yang tersemat dalam 20 terabyte data setiap malam.

Sistem perangkat lunak akan memproses peringatan-peringatan ini sebelum dikirim ke astronom di seluruh dunia. Di antara supernova dalam data tersebut akan ada peristiwa transien lainnya seperti bintang variabel dan kilonova, tabrakan dahsyat antara sisa-sisa bintang neutron yang sangat padat.

"Karena volume data yang besar, kita tidak bisa melakukan sains dengan cara yang sama seperti sebelumnya," kata Möller menyimpulkan. "Rubin adalah pergeseran generasional. Dan tanggung jawab kami adalah mengembangkan metode yang akan digunakan oleh generasi berikutnya." (Space/Z-3)