Akhirnya, para ilmuwan tahu bagaimana alam semesta menghasilkan emas. Mereka telah melihatnya diciptakan dalam api kosmik 2 bintang yang bertabrakan melalui gelombang gravitasi yang mereka pancarkan.
Ilustrasi awan puing yang panas, padat, mengembang yang dilucuti dari bintang-bintang neutron tepat sebelum mereka bertabrakan. Gambar melalui Goddard Space Flight Center / CI Lab milik NASA.
Duncan Brown, Universitas Syracuse dan Edo Berger, Universitas Harvard
Selama ribuan tahun, manusia telah mencari cara untuk mengubah materi menjadi emas. Alkemis kuno menganggap logam mulia ini sebagai bentuk materi tertinggi. Ketika pengetahuan manusia berkembang, aspek-aspek mistik alkimia memberi jalan kepada ilmu-ilmu yang kita kenal sekarang. Namun, dengan semua kemajuan kita dalam sains dan teknologi, kisah asal-usul emas tetap tidak diketahui. Sampai sekarang.
Akhirnya, para ilmuwan tahu bagaimana alam semesta menghasilkan emas. Menggunakan teleskop dan detektor kami yang paling canggih, kami telah melihatnya dibuat dalam api kosmik dari dua bintang yang bertabrakan yang pertama kali terdeteksi oleh LIGO melalui gelombang gravitasi yang dipancarkannya.
Radiasi elektromagnetik yang ditangkap dari GW170817 sekarang menegaskan bahwa unsur-unsur yang lebih berat dari besi disintesis setelah tabrakan bintang neutron. Gambar melalui Jennifer Johnson / SDSS.
Asal usul elemen kita
Para ilmuwan telah dapat menyatukan dari mana banyak unsur tabel periodik berasal. Big Bang menciptakan hidrogen, unsur paling ringan dan paling berlimpah. Saat bintang-bintang bersinar, mereka memadukan hidrogen menjadi unsur-unsur yang lebih berat seperti karbon dan oksigen, unsur-unsur kehidupan. Dalam tahun-tahun terakhirnya, bintang menciptakan logam biasa - aluminium dan besi - dan meledakkannya ke ruang angkasa dalam berbagai jenis ledakan supernova.
Selama beberapa dekade, para ilmuwan berteori bahwa ledakan bintang ini juga menjelaskan asal usul unsur terberat dan paling langka, seperti emas. Tetapi mereka kehilangan satu bagian cerita. Itu bergantung pada objek yang ditinggalkan oleh kematian bintang masif: bintang neutron. Bintang-bintang neutron mengemas satu setengah kali massa matahari menjadi bola yang hanya berjarak 10 mil. Satu sendok teh bahan dari permukaannya akan berbobot 10 juta ton.
Banyak bintang di alam semesta berada dalam sistem biner - dua bintang terikat oleh gravitasi dan mengorbit satu sama lain (pikirkan matahari planet asal Luke di "Star Wars"). Sepasang bintang masif akhirnya mungkin mengakhiri hidup mereka sebagai sepasang bintang neutron. Bintang-bintang neutron saling mengorbit selama ratusan juta tahun. Tetapi Einstein mengatakan bahwa tarian mereka tidak dapat bertahan selamanya. Akhirnya, mereka harus bertabrakan.
Tabrakan masif, terdeteksi banyak cara
Pada pagi hari 17 Agustus 2017, riak di ruang angkasa melewati planet kita. Itu dideteksi oleh pendeteksi gelombang gravitasi LIGO dan Virgo. Gangguan kosmik ini datang dari sepasang bintang neutron seukuran kota yang bertabrakan dengan kecepatan cahaya sepertiga. Energi tabrakan ini melampaui laboratorium penghancur atom apa pun di Bumi.
Mendengar tentang tabrakan itu, para astronom di seluruh dunia, termasuk kita, beraksi. Teleskop besar dan kecil memindai petak langit tempat gelombang gravitasi berasal. Dua belas jam kemudian, tiga teleskop melihat bintang baru - disebut kilonova - di galaksi bernama NGC 4993, sekitar 130 juta tahun cahaya dari Bumi.
Para astronom telah menangkap cahaya dari api kosmik bintang-bintang neutron yang bertabrakan. Sudah waktunya untuk mengarahkan teleskop terbesar dan terbaik di dunia ke arah bintang baru untuk melihat cahaya inframerah dan tampak dari tabrakan. Di Chili, teleskop Gemini membelokkan cermin 26-kaki besarnya ke kilonova. NASA mengarahkan Hubble ke lokasi yang sama.
Film cahaya tampak dari kilonova memudar di galaksi NGC 4993, 130 juta tahun cahaya dari Bumi.
Persis seperti bara api unggun yang intens menjadi dingin dan redup, cahaya sisa dari api kosmik ini dengan cepat memudar. Dalam beberapa hari cahaya tampak memudar, meninggalkan cahaya inframerah yang hangat, yang akhirnya menghilang juga.
Mengamati alam semesta menempa emas
Namun dalam cahaya pudar ini dikodekan jawaban untuk pertanyaan kuno tentang bagaimana emas dibuat.
Bersinar sinar matahari melalui sebuah prisma dan Anda akan melihat spektrum matahari kami - warna-warna pelangi menyebar dari cahaya biru panjang gelombang pendek ke cahaya merah panjang gelombang panjang. Spektrum ini berisi jari-jari elemen yang diikat dan ditempa di bawah sinar matahari. Setiap elemen ditandai oleh jari garis yang unik dalam spektrum, yang mencerminkan struktur atom yang berbeda.
Spektrum kilonova berisi jari-jari unsur terberat di alam semesta. Terangnya membawa tanda khas bahan bintang neutron yang membusuk menjadi platinum, emas, dan elemen "proses-r" lainnya.
Tampak dan spektrum inframerah kilonova. Puncak dan lembah luas dalam spektrum adalah jari-jari penciptaan elemen berat. Gambar melalui Matt Nicholl.
Untuk pertama kalinya, manusia melihat alkimia beraksi, alam semesta mengubah materi menjadi emas. Dan bukan hanya jumlah kecil: Tabrakan yang satu ini menciptakan setidaknya 10 emas bumi. Anda mungkin mengenakan perhiasan emas atau platinum sekarang. Lihatlah itu. Logam itu diciptakan dalam api atom tabrakan bintang neutron di galaksi kita miliaran tahun yang lalu - tabrakan seperti yang terlihat pada 17 Agustus.
Duncan Brown, Profesor Fisika, Universitas Syracuse dan Edo Berger, Profesor Astronomi, Universitas Harvard
Artikel ini awalnya diterbitkan di The Conversation. Baca artikel aslinya.