Bintang-bintang masif yang sekitar delapan kali lebih masif daripada Matahari meledak sebagai supernova di akhir hidupnya.

Ledakan-ledakan tersebut, yang meninggalkan lubang hitam atau bintang neutron, sangat energik sehingga dapat mengungguli galaksi induknya selama berbulan-bulan.

Namun, para astronom tampaknya telah menemukan bintang masif yang melewatkan ledakan dan langsung berubah menjadi lubang hitam.

Bintang-bintang menyeimbangkan antara gaya fusi luar dan gaya gravitasi mereka sendiri.

Ketika bintang masif memasuki tahap evolusi terakhirnya, ia mulai kehabisan hidrogen, dan fusinya melemah.

Gaya luar dari fusinya tidak dapat lagi melawan gravitasi bintang yang kuat, dan bintang itu runtuh dengan sendirinya.

Hasilnya adalah ledakan supernova, peristiwa dahsyat yang menghancurkan bintang dan meninggalkan lubang hitam atau bintang neutron.

Namun, tampaknya terkadang bintang-bintang ini gagal meledak sebagai supernova dan malah langsung berubah menjadi lubang hitam.

Penelitian baru menunjukkan bagaimana satu bintang raksasa yang sangat besar dan kekurangan hidrogen di galaksi Andromeda (M31) gagal meledak sebagai supernova.

Penelitian tersebut berjudul "The disappearance of a massive star marking the birth of a black hole in M31." Penulis utamanya adalah Kishalay De, seorang sarjana pascadoktoral di Kavli Institute for Astrophysics and Space Research di MIT.

Jenis supernova ini disebut supernova keruntuhan inti, yang juga dikenal sebagai Tipe II. Supernova ini relatif jarang terjadi, dengan satu kali terjadi sekitar setiap seratus tahun di Bima Sakti.

Ilmuwan tertarik pada supernova karena supernova bertanggung jawab atas terciptanya banyak unsur berat, dan gelombang kejutnya dapat memicu pembentukan bintang. Supernova juga menciptakan sinar kosmik yang dapat mencapai Bumi.

Penelitian baru ini menunjukkan bahwa kita mungkin tidak memahami supernova sebaik yang kita kira.

Bintang yang dimaksud diberi nama M31-2014-DS1. Para astronom memperhatikannya semakin terang dalam inframerah menengah (MIR) pada tahun 2014. Selama seribu hari, luminositasnya konstan.

Kemudian, selama seribu hari berikutnya antara tahun 2016 dan 2019, ia memudar secara dramatis.

Ia adalah bintang variabel, tetapi itu tidak dapat menjelaskan fluktuasi ini. Pada tahun 2023, ia tidak terdeteksi dalam pengamatan pencitraan optik dalam dan inframerah dekat (NIR).

Para peneliti mengatakan bahwa bintang itu lahir dengan massa awal sekitar 20 massa bintang dan mencapai fase pembakaran nuklir terminalnya dengan sekitar 6,7 massa bintang.

Pengamatan mereka menunjukkan bahwa bintang itu dikelilingi oleh cangkang debu yang baru saja dikeluarkan, sesuai dengan ledakan supernova, tetapi tidak ada bukti adanya ledakan optik.

"Memudarnya M31-2014-DS1 yang dramatis dan berkelanjutan merupakan hal yang luar biasa dalam lanskap variabilitas pada bintang-bintang masif yang berevolusi," tulis para penulis.

"Penurunan luminositas yang tiba-tiba di M31-2014-DS1 menunjukkan penghentian pembakaran nuklir bersamaan dengan guncangan berikutnya yang gagal mengatasi material yang jatuh."

Ledakan supernova begitu dahsyat sehingga sepenuhnya mengatasi material yang jatuh.

"Karena tidak ada bukti ledakan bercahaya pada jarak sedekat itu, pengamatan M31-2014-DS1 menunjukkan tanda-tanda SN yang 'gagal' yang menyebabkan runtuhnya inti bintang," jelas penulis.

Apa yang dapat menyebabkan bintang gagal meledak sebagai supernova, meskipun massanya tepat untuk meledak?

Supernova adalah peristiwa yang kompleks. Kepadatan di dalam inti yang runtuh begitu ekstrem sehingga elektron dipaksa untuk bergabung dengan proton, menciptakan neutron dan neutrino.

Proses ini disebut neutronisasi, dan menciptakan ledakan neutrino yang kuat yang membawa sekitar 10% energi massa diam bintang. Ledakan itu disebut guncangan neutrino.

Neutrino mendapatkan namanya dari fakta bahwa mereka netral secara elektrik dan jarang berinteraksi dengan materi biasa.

Setiap detik, sekitar 400 miliar neutrino dari Matahari kita melewati setiap orang di Bumi.

Namun dalam inti bintang yang padat, kepadatan neutrino sangat ekstrem sehingga beberapa di antaranya menyimpan energinya ke dalam material bintang di sekitarnya. Ini memanaskan material, yang menghasilkan gelombang kejut.

Kejutan neutrino selalu terhenti, tetapi terkadang bangkit kembali. Saat bangkit kembali, ia memicu ledakan dan mengeluarkan lapisan luar supernova.

Jika tidak bangkit kembali, gelombang kejut gagal, dan bintang runtuh dan membentuk lubang hitam.

Pada M31-2014-DS1, kejutan neutrino tidak bangkit kembali. Para peneliti dapat membatasi jumlah material yang dikeluarkan oleh bintang, dan jumlahnya jauh di bawah yang akan dikeluarkan oleh supernova.

"Kendala-kendala ini menyiratkan bahwa mayoritas materi bintang (?5 massa matahari) runtuh ke inti, melebihi massa maksimum bintang neutron (NS) dan membentuk BH," simpul mereka.

Sekitar 98% massa bintang runtuh dan menciptakan lubang hitam dengan sekitar 6,5 massa matahari.

M31-2014-DS1 bukan satu-satunya supernova yang gagal, atau calon supernova yang gagal, yang ditemukan para astronom.

Supernova sulit dikenali karena dicirikan oleh apa yang tidak terjadi daripada apa yang terjadi.

Supernova sulit diabaikan karena sangat terang dan muncul di langit secara tiba-tiba. Para astronom kuno mencatat beberapa di antaranya.

Pada tahun 2009, para astronom menemukan satu-satunya supernova gagal lainnya yang dikonfirmasi. Itu adalah bintang merah super raksasa di NGC 6946, "Galaksi Kembang Api."

Bintang itu diberi nama N6946-BH1 dan memiliki sekitar 25 massa matahari.

Setelah menghilang dari pandangan, bintang itu hanya meninggalkan cahaya inframerah yang redup.

Pada tahun 2009, luminositasnya meningkat hingga satu juta luminositas matahari, tetapi pada tahun 2015, ia menghilang dalam cahaya optik.

Sebuah survei dengan Teleskop Binokuler Besar memantau 27 galaksi terdekat, mencari bintang-bintang masif yang menghilang.

Hasilnya menunjukkan bahwa antara 20% dan 30% bintang masif dapat mengakhiri hidup mereka sebagai supernova yang gagal.

Namun, M31-2014-DS1 dan N6946-BH1 adalah satu-satunya pengamatan yang dikonfirmasi. (kpo)