Hantu Antariksa: "Gema" Neutrino Pertama dari Bintang-Bintang yang Telah Lama Padam

Penulis: Uliana S

Ilustrasi menunjukkan ledakan supernova yang membombardir Bumi dengan neutrino (Gambar disediakan oleh kolaborasi Super-Kamiokande).

Di kedalaman pegunungan Jepang, di dalam tangki raksasa berisi 50.000 ton air murni, para ilmuwan menangkap bisikan samar dari alam semesta. Super-Kamiokande—salah satu "teleskop neutrino" paling sensitif di dunia—telah mendeteksi tanda-tanda awal dari apa yang disebut sebagai neutrino latar belakang supernova (DSNB). Ini adalah partikel yang lahir dalam gejolak termonuklir dari ledakan bintang yang tak terhitung jumlahnya sepanjang sejarah kosmos.

Nebula Kepiting, difoto oleh Hubble Space Telescope dan teleskop berbasis di darat. Nebula ini adalah sisa supernova yang terbentuk akibat kolaps inti.

Bukan tanpa alasan neutrino dijuluki sebagai "hantu" atau "arwah kosmik". Partikel elementer ini nyaris tidak berinteraksi dengan materi: triliunan di antaranya menembus tubuh Anda setiap detik tanpa meninggalkan jejak sama sekali. Meski begitu, partikel inilah yang membawa sebagian besar energi saat terjadi ledakan supernova. Ketika sebuah bintang masif kehabisan bahan bakar, intinya akan runtuh, memicu reaksi berantai yang menghasilkan sekitar 10^58 neutrino—sebuah angka yang sulit dibayangkan oleh nalar manusia. Cahaya yang kita lihat sebagai kilatan terang hanya mewakili sekitar 1% dari total energi ledakan tersebut. Sisanya terlepas ke ruang angkasa dalam bentuk partikel-partikel yang sulit ditangkap ini.

Di alam semesta, ledakan supernova terjadi beberapa kali per detik. Sejak lahirnya alam semesta, neutrino yang dipancarkan oleh supernova-supernova ini telah tersebar di ruang angkasa dan terakumulasi.

Hingga saat ini, para astronom baru berhasil mengamati neutrino dari satu supernova saja, yakni SN 1987A di Awan Magellan Besar pada tahun 1987. Peristiwa tersebut tergolong "jarak dekat", hanya terpaut 168.000 tahun cahaya. Sementara itu, neutrino latar belakang merupakan suara kolektif dari seluruh supernova yang meledak selama miliaran tahun di berbagai penjuru alam semesta. Partikel-partikel ini menyebar ke segala arah, melemah secara drastis, dan kini hanya "berbisik" secara halus saat menembus ruang angkasa. Secara teoritis, beberapa partikel semacam ini seharusnya melewati setiap sentimeter persegi Bumi setiap detiknya.

Kolaborasi internasional Super-Kamiokande telah menganalisis data pengamatan selama 5.002 hari—sejak 2008 hingga 2020 dengan air murni, serta setelah 2020 ketika gadolinium ditambahkan ke dalam air untuk meningkatkan sensitivitas alat. Para ilmuwan menyaring dengan cermat kebisingan dari neutrino atmosfer, sinar kosmik, dan gangguan lainnya. Dalam rentang energi 13–81 MeV, mereka berhasil mengidentifikasi sinyal yang signifikan secara statistik dan selaras dengan prediksi model DSNB. Sinyal tersebut setara dengan sekitar 3,6 neutrino per sentimeter persegi per detik, nilai yang masih berada dalam rentang perkiraan. Tingkat signifikansinya saat ini adalah 2,6σ: meskipun belum dianggap sebagai penemuan penuh yang biasanya membutuhkan 5σ, ini merupakan "gema" meyakinkan yang pertama dalam sejarah.

Mengapa hal ini penting? Supernova adalah "pabrik" utama elemen-elemen berat di alam semesta. Zat besi dalam darah Anda, kalsium di tulang, hingga oksigen yang kita hirup, semuanya pernah dilontarkan oleh ledakan bintang-bintang purba. Dengan mempelajari neutrino latar belakang, kita berkesempatan untuk menelaah statistik ledakan tersebut sepanjang sejarah kosmik: berapa jumlahnya, seberapa besar energinya, dan bagaimana pengaruhnya terhadap evolusi kimia galaksi. Ini adalah jendela untuk melihat proses-proses yang membentuk dunia tempat kita hidup saat ini.

Meskipun sinyalnya masih lemah, Super-Kamiokande terus mengumpulkan data, dan ke depannya detektor-detektor baru akan turut bergabung. Bisikan lembut dari hantu-hantu kosmik ini secara bertahap mulai berubah menjadi narasi yang jelas mengenai drama kehidupan bintang. Dan setiap foton baru atau kilatan cahaya di dalam tangki bawah tanah raksasa tersebut membawa kita selangkah lebih dekat untuk memahami bagaimana alam semesta kita lahir dan berdenyut.

7 Tampilan

Baca lebih banyak artikel tentang topik ini:

Apakah Anda menemukan kesalahan atau ketidakakuratan?Kami akan mempertimbangkan komentar Anda sesegera mungkin.