Pada 3 Juni, 3, 9 miliar tahun cahaya jauhnya, dua bintang neutron yang sangat pekat — masing-masing berukuran sekitar 1, 5 kali massa matahari tetapi hanya seukuran kota biasa — bertabrakan. Para ilmuwan yang mempelajari peristiwa itu mengatakan itu memecahkan misteri abadi tentang pembentukan unsur-unsur di alam semesta kita.
"Ini adalah jenis ledakan yang sangat cepat, bencana, dan sangat energik, " kata Edo Berger, seorang astronom di Pusat Astrofisika Harvard-Smithsonian. Tabrakan masif itu melepaskan pancaran sinar gamma yang kuat melintasi alam semesta. Lampu kilat, yang hanya berlangsung selama dua per sepuluh detik, diambil oleh satelit Swift NASA dan mengirim para astronom bergegas untuk mengumpulkan data.
Selama beberapa hari berikutnya, teleskop di Chili dan Teleskop Luar Angkasa Hubble mengalihkan perhatian mereka ke wilayah ruang angkasa itu. Hari ini, Berger dan rekannya mengumumkan pada konferensi pers di Cambridge, Massachusetts, bahwa analisis mereka mengungkapkan bahwa tabrakan bintang neutron bertanggung jawab atas pembentukan hampir semua elemen berat di alam semesta — daftar yang mencakup emas, merkuri, timah, platinum dan lebih.
"Pertanyaan tentang dari mana unsur-unsur seperti emas berasal telah ada sejak lama, " kata Berger. Meskipun banyak ilmuwan telah lama berpendapat bahwa ledakan supernova adalah sumbernya, ia mengatakan timnya — yang mencakup Wen-fai Fong dan Ryan Chornock dari departemen astronomi Harvard — memiliki bukti bahwa supernova tidak diperlukan. Tabrakan bintang neutron ini menghasilkan semua elemen yang lebih berat daripada besi, katanya, "dan mereka melakukannya dengan cukup efisien sehingga mereka dapat menjelaskan semua emas yang dihasilkan di alam semesta."
Tabrakan tersebut terjadi ketika kedua bintang dalam sistem biner secara terpisah meledak sebagai supernova, dan kemudian runtuh ke dalam diri mereka sendiri, meninggalkan sepasang bintang neutron yang terikat erat. Ketika mereka saling melingkari, bintang-bintang secara bertahap ditarik bersama oleh gaya gravitasi, sampai mereka bertabrakan.
"Mereka sangat padat — pada dasarnya peluru saling terbang dengan kecepatan cahaya sekitar sepuluh persen, " kata Berger. Tabrakan yang dihasilkan menyatukan begitu banyak massa di satu lokasi sehingga runtuh dengan sendirinya, memicu pembentukan lubang hitam. Namun, sejumlah kecil materi terlempar keluar, dan akhirnya dimasukkan ke dalam generasi bintang dan planet di tempat lain di galaksi di sekitarnya. Pengamatan dekat tabrakan bintang neutron terbaru ini telah mengungkapkan isi dari materi yang dikeluarkan ini.
Ketika lubang hitam terbentuk, kata Berger, ia mengeluarkan semburan sinar gamma yang dikode sebagai GRB (semburan sinar gamma) 130603B. Dalam beberapa menit, instrumen di Chili mencari bukti lebih lanjut tentang tabrakan dan menemukan "cahaya sisa" singkat dari cahaya tampak, yang dihasilkan oleh partikel-partikel yang terlempar dari ledakan yang menghantam lingkungan sekitar. Ini memberi para astronom lokasi dan jarak persis peristiwa itu, dan fakta bahwa tabrakan itu terjadi relatif dekat — setidaknya dalam istilah astronomi — membangkitkan harapan bahwa akan ada peluang untuk mengumpulkan jenis data baru yang sebelumnya tidak tersedia.
Pada 12 Juni, teleskop Hubble, yang dilatih di lokasi ini, mendeteksi emisi cahaya inframerah yang berbeda, sinyal yang terpisah dari ledakan pertama. Tanda tangan inframerah, kata Berger, dihasilkan dari peluruhan radioaktif unsur-unsur berat eksotis (seperti uranium dan plutonium) yang terbentuk selama tabrakan dan dikeluarkan ke luar. Karena cara unsur-unsur berat itu terbentuk, emas juga harus terbentuk. "Jumlah total unsur-unsur berat yang dihasilkan ini sekitar satu persen massa matahari, " katanya. "Emas, dalam distribusi itu, adalah sekitar 10 bagian per juta — sehingga menghasilkan sekitar sepuluh kali massa bulan dalam emas saja."
Karena tim tahu seberapa sering tumbukan ini terjadi, dan sekarang dapat menyimpulkan kira-kira berapa banyak bahan yang dihasilkan dengan setiap peristiwa, mereka dapat membandingkan jumlah total unsur berat yang dihasilkan oleh tumbukan bintang neutron dengan jumlah yang diketahui di alam semesta. Kesimpulan tim, yang juga diterbitkan hari ini di The Astrophysical Journal Letters, adalah bahwa peristiwa ini adalah penjelasan yang cukup untuk semua elemen berat kita, termasuk emas. Setelah dibuat dalam jenis tabrakan dan dikeluarkan ke luar, unsur-unsur berat akhirnya dimasukkan ke dalam pembentukan bintang dan planet masa depan. Yang berarti bahwa semua emas di Bumi, bahkan emas di cincin kawin Anda, mungkin berasal dari tabrakan dua bintang yang jauh.
Temuan baru ini juga memecahkan pertanyaan terkait: Apakah emisi sinar gamma semacam ini — disebut ledakan “durasi pendek” —dapat dikaitkan secara pasti dengan tumbukan dua bintang neutron. "Kami telah mengumpulkan cukup banyak bukti tidak langsung yang menunjukkan bahwa mereka berasal dari tabrakan dua bintang neutron, tetapi kami benar-benar tidak memiliki tanda tangan 'senjata api' yang jelas, " kata Berger. "Acara ini menyediakan, untuk pertama kalinya, 'senjata merokok'."
Selama beberapa tahun ke depan, tim Harvard-Smithsonian dan lainnya akan terus mencari tabrakan bintang neutron sehingga data lebih lanjut dapat dikumpulkan dan dianalisis. Namun, sudah memiliki peristiwa langka (di Bima Sakti, mereka terjadi kira-kira setiap 100.000 tahun) terjadi pada jarak yang cukup dekat untuk pengamatan semacam ini cukup kebetulan. "Saya telah menghabiskan dekade terakhir hidup saya untuk mencoba menjawab pertanyaan tentang ledakan sinar gamma, dengan susah payah mengumpulkan bukti dan menunggu satu peristiwa besar itu, " kata Berger. "Sangat memuaskan akhirnya mendapatkan bukti yang dapat memberi tahu kami apa yang terjadi dengan cara yang lebih definitif."
