Sains
Bagaimana Unsur-Unsur Alam Semesta Terbentuk?
ANTARIKSA -- Kita semua tahu bahwa alam semesta mengandung beragam unsur, mulai dari gas ringan seperti helium, hingga logam berat seperti timbal. Tapi dari mana semua elemen itu berasal?
Perjalanan unsur-unsur alam semesta dimulai pada saat-saat awal Big Bang, ketika alam semesta kita baru berumur beberapa detik hingga menit. Pada saat itu, seluruh kosmos dijejali dalam volume yang jutaan kali lebih kecil dibandingkan volume saat ini.
Scroll untuk membaca
Scroll untuk membaca
Karena kepadatannya yang sangat tinggi, suhu rata-rata seluruh materi di alam semesta mencapai lebih dari satu miliar derajat, yang lebih dari cukup panas untuk terjadinya reaksi nuklir. Saking panasnya, proton dan neutron pun tidak dapat eksis sebagai entitas yang stabil. Sebaliknya, alam semesta hanyalah lautan partikel fundamental, yang disebut quark dan gluon, yang bergolak dalam keadaan plasma mentah.
Namun alam semesta tidak akan bertahan lama. Ia mengembang, yang berarti juga mendingin. Pada akhirnya, quark bisa berikatan untuk membentuk proton dan neutron pertama tanpa langsung hancur. Proton sedikit lebih ringan daripada neutron, sehingga memberi mereka keunggulan dalam tahap awal produksi partikel tersebut.
Baca Juga: Pembentukan Alam Semesta 1: Big Bang dan Era Kegelapan
Ketika alam semesta baru berumur beberapa menit, suhunya terlalu dingin untuk menghasilkan proton dan neutron baru. Jadi, sejumlah partikel berat pertama tersebut adalah satu-satunya yang akan terbentuk di alam semesta (di luar interaksi energi tinggi yang jarang terjadi ke depannya).
Pada saat partikel berat akhirnya membeku, terdapat sekitar enam proton untuk setiap neutron. Neutron sendiri tidak stabil; mereka membusuk dengan waktu paruh sekitar 880 detik. Segera, beberapa neutron mulai meluruh, sementara sisanya mulai berikatan dengan proton untuk membentuk inti atom pertama.
Dari semua unsur ringan, helium-4, yang terdiri dari dua proton dan dua neutron, memiliki energi ikatan terbesar. Artinya, ia paling mudah terbentuk dan paling sulit terurai. Jadi hampir seluruh helium saat itu digunakan untuk produksi helium-4.
Dari perhitungan seperti itu, para kosmolog dapat memperkirakan bahwa alam semesta dimulai dengan campuran sekitar 75 persen hidrogen (yang hanya berupa proton), 25 persen helium, dan sejumlah kecil litium. Merekalah yang bisa diamati oleh para astronom.
Nukleosintesis Bintang
Tahap selanjutnya dalam kemunculan unsur-unsur tersebut harus menunggu bintang generasi pertama, yang baru mulai bersinar ratusan juta tahun setelah Big Bang. Bintang menghasilkan tenaga melalui fusi nuklir, mengubah hidrogen menjadi helium. Proses ini menyisakan sedikit energi. Namun bintang memiliki begitu banyak hidrogen sehingga dapat terbakar selama miliaran, atau terkadang triliunan tahun.
Menjelang akhir hidupnya, bintang-bintang seperti matahari beralih ke helium yang berfusi, mengubahnya menjadi karbon dan oksigen sebelum mati sebagai nebula (awan debu pembentuk) planet. Itulah sebabnya, mengapa karbon dan oksigen begitu melimpah di alam semesta.
Baca Juga: Teleskop James Webb Temukan 717 Galaksi Kuno, Cahaya Pertama Alam Semesta
Setelah hidrogen dan helium, karbon dan oksigen adalah unsur yang paling umum diproduksi. Oksigen juga adalah unsur paling umum di Bumi, meskipun sebagian besar terikat dengan silikat untuk membentuk tanah di bawah kaki kita.
Bintang yang lebih masif, yang memiliki massa setidaknya delapan kali massa Matahari, memadukan unsur-unsur yang lebih berat ke dalam intinya. Terutama di pekan-pekan, hari-hari, dan bahkan jam-jam terakhirnya, bintang-bintang paling masif di alam semesta menghasilkan nitrogen, neon, silikon, belerang, magnesium, nikel, kromium, dan besi.
Setelah Bintang
Itulah akhir dari garis pembentukan unsur-unsur di dalam bintang. Energi kuatnya sangat mampu menghasilkan unsur-unsur yang lebih berat, namun fusi apa pun di atas besi akan menguras energi, bukan menghasilkannya, sehingga unsur-unsur yang lebih berat tersebut jarang muncul di inti bintang masif.
Sebaliknya, unsur-unsur lain dalam tabel periodik dihasilkan ketika bintang-bintang mati, yang terjadi melalui berbagai cara yang menarik, rumit, dan spektakuler. Bintang yang lebih kecil perlahan mengubah dirinya ke luar, memuntahkan isi perutnya ke seluruh sistem bintangnya. Sementara, bintang yang lebih besar meledak dalam bencana alam dahsyat yang dikenal sebagai supernova.
Kedua jenis kematian tersebut meninggalkan sisa-sisa. Dalam kasus bintang kecil, mereka meninggalkan katai putih, yang hampir seluruhnya terbuat dari karbon dan oksigen. Bintang-bintang yang lebih besar meninggalkan bola neutron yang sangat padat yang dikenal sebagai bintang neutron. Baik katai putih maupun bintang neutron adalah sisa inti bintang.
Baca Juga: Menakjubkan, Begini Suara Alam Semesta dari Galaksi Jauh
Dalam kasus bintang biner atau berdekatan, gas dari bintang di sampingnya bisa jatuh ke katai putih, memicu ledakan supernova jenisnya sendiri. Sementara bintang neutron bisa bertabrakan satu sama lain, melepaskan sejumlah besar energi dalam peristiwa yang dikenal sebagai kilonova.
Apa pun yang terjadi, semua proses ini melibatkan banyak radiasi, banyak energi, dan banyak partikel yang beterbangan dengan kecepatan tinggi. Dengan kata lain, itu adalah materi sempurna untuk membentuk unsur-unsur baru. Melalui bencana inilah tabel periodik lainnya terbentuk.
Melalui sejumlah peristiwa energik itulah unsur-unsur ini menyebar melampaui batas bintang asalnya dan keluar ke dalam campuran antarbintang. Di sana, unsur-unsur tersebut bergabung dengan awan gas baru, yang pada akhirnya menyatu membentuk bintang generasi baru yang melanjutkan proses daur ulang dan regenerasi unsur, sehingga secara perlahan memperkaya alam semesta. Sumber: Space.com
Ikuti Ulasan-Ulasan Menarik Lainnya dari Penulis Klik di Sini
