Ledakan Kosmik, Kandidat Obyek Terjauh di Alam Semesta

Bulan April 2009, kala itu satelit Swift milik NASA berhasil mendeteksi semburan sinar gamma atau gamma ray burst aka GRB yang kemudian menarik perhatian para astronom. Apa istimewanya?

Ilustrasi semburan sinar gamma. Kredit : NASA /Swift /Cruz deWilde

GRB 090429B ini merupakan satu diantara semburan sinar gamma yang ada di alam semesta. Semburan sinar gamma sendiri merupakan ledakan keras dan bencana besar dari bintang masif. Bayangkan peristiwa ini sebagai supernova yang super, kematian bagi bintang yang memiliki umur pendek dengan kehidupan yang penuh dinamika.
Tapi lagi-lagi pertanyaannya, apa istimewanya GRB 090429B tersebut?
Yang menarik dari semburan sinar gamma yang satu ini adalah kemungkinan dirinya menjadi kandidat obyek terjauh yang ada di alam semesta. Jarak yang diperkirakan adalah 13,14 milyar tahun cahaya. Artinya, semburan sinar gamma ini berada jauh melebihi keberadaan quasar yang sudah dikenal saat ini dan bahkan bisa lebih jauh lagi dari galaksi dan semburan sinar gamma yang sudah ada. Arti lainnya? Para astronom berhasil menemukan galaksi-galaksi yang berada di masa awal alam semesta. Semakin mendekati masa awal keberadaan alam semesta maka semakin banyak pula informasi yang bisa didapat tentang kondisi awal alam semesta serta apa yang terjadi saat itu.

Ledakan dari masa lalu
Ditemukan pada tanggal 29 April 2009, semburan tersebut diberi nama sekaligus mengiindikasikan saat ia ditemukan yakni 090429B dengan B menunjukkan bahwa ia merupakan semburan kedua yang diamati pada hari yang sama.
Semburan sinar gamma merupakan sebuah letupan yang sangat terang yang memancarkan lebih banyak cahaya hanya dalam waktu beberapa detik. Lebih banyak dari cahaya yang dipancarkan Matahari dalam seluruh hidupnya. Semburan yang luar biasa terang tersebut terjadi di suatu lokasi dalam rentang alam semesta yang bisa diamati. Laju terjadinya semburan di alam semesta diketahui sebanyak 2 semburan setiap harinya. Semburan yang sangat terang tersebut bisa dilihat dari jarak yang sangat jauh. Bahkan bisa dideteksi dari jarak milyaran tahun cahaya oleh Swift dan satelit pendeteksi lainnya.
Semburan sinar gamma raksasa ini meletus dari bintang yang meledak saat alam semesta masih berusia kurang dari 4% dari usianya saat ini, atau sekitar 520 juta tahun, dan ukurannya juga masih 10% lebih kecil dari ukurannya saat ini. Dengan demikian, galaksi yang menjadi rumah bagi bintang leluhur GRB 090429B merupakan salah satu dari galaksi-galaksi pertama di alam semesta.
Semburan sinar gamma berlansung sangat cepat dan berakhir hanya dalam 1 menit, dan cahaya yang tertinggal dari hasil semburan baru memudar setelah beberapa hari sampai dengan seminggu sehingga bisa diamati oleh fasilitas astronomi yang ada. Pengamatan cahaya yang tersisa pada rentang waktu tersebut memungkinkan para astronom untuk menentukan jarak semburan.
Pengukuran cahaya yang tersisa inilah yang digunakan untuk mengukur jarak GRB 090429B dan menemukan kalau semburan ini memang datang dari awal alam semesta yakni dari jarak 13,14 milyar tahun cahaya, dan menjadikannya GRB terjauh saat ini.

Hasil pengamatan GRB 090429B menggunakan Gemini Observatory. Kredit : Gemini Observatory/AURA/Andrew Levan (University of Warwick, UK)

Berburu Ledakan Kosmik dari Masa Lalu
Untuk menemukan GRB 090429B, para astronom punya cerita menarik. Kurang dari seminggu setelah GRB 090423 dinyatakan sebagai obyek terjauh di masa itu pada jarak 13,04 milyar tahun cahaya, GRB 090429B tampak di angkasa dengan properti yang mirip. GRB 090429B merupakan kejadian yang singkat dan berakhir hanya dalam 10 detik. Pada saat itu pengamatan Swift menunjukkan keberadaan sinar X yang redup. Pagi itu pula Antonino Cucchiara, mahasiswa paska sarjana dari Penn State yang saat ini sudah berada di University of California, Berkeley, bangun pagi-pagi sekali untuk melakukan pengamatan dengan menggunakan teleskop Gemini North di Mauna Kea, Hawaii dengan harapan bisa mengetahui sifat semburan tersebut.
Tapi ternyata hasilnya tidak bisa didapat sesuai harapan. Awan muncul dan menghalangi pandangan teleskop Gemini ke semburan tersebut. Malam berikutnya cahaya yang tersisa dari semburan pun masih terlalu redup untuk didapatkan spektrumnya dan di hari berikutnya cahaya itu pun memudar sehingga tak dapat dilihat. Tanpa pengamatan tersebut, hanya jarak yang bisa diketahui tapi petunjuk yang ada memang mengarahkan bahwa semburan ini merupakan obyek terjauh.
Cahaya Semburan Pada Panjang Gelombang Infra Merah
Dengan filter berbeda, para astronom menemukan bahwa cahaya sisa semburan tersebut tampak pada pengamatan inframerah dan tidak terlihat pada pengamatan cahaya tampak. Hal ini penting karena alam semesta mengembang.
Mengembangnya alam semesta menyebabkan cahaya dari obyek yang datang dari jauh akan bekerja menentang pengembangan alam semesta. Cahaya tidak akan melambat tapi akan mengalami kehilangan energi. Akibatnya terjadi pergeseran warna cahaya ke area yang lebih merah pada spektrum yang diterima. Pada jarak yang sangat jauh, cahaya ultra ungu yang menjelajah dari jauh akan bergeser ke bagian cahaya tampak di spektrum. Yang menarik, dalam perjalanannya ada gas di alam semesta yang menyerap cahaya ultraungu dan membiarkan cahaya tampak untuk terus melaju.

Citra GRB 090429B yang dihasilkan Gemini Near-Infrared Imager (NIRI) menggunakan filter J,H, dan K (label) dan filter Z (kiri) yang diperoleh dari Gemini Multi-Object Spectrograph. Seluruh cira dihasilkan menggunakan teleskop. Gemini North di Mauna Kea, Hawai‘i. Kredit :Gemini Observatory/AURA/Penn State/UC Berkeley/University of Warwick, UK

Sekarang bayangkan, GRB yang berada demikian jauh. Jika cahaya ultra ungu bergeser ke cahaya tampak, maka tentunya cahaya tampak dari GRB akan bergeser ke arah merah yakni ke panjang gelombang infra merah. Di Bumi, yang dilihat pengamat adalah cahaya inframerah dari GRB yang sebenarnya waktu memulai perjalanan merupakan cahaya tampak. Dan pengamat tidak melihat keberadaan semburan tersebut di cahaya tampak yang saat baru memulai perjalanan melintasi alam semesta merupakan sinar ultra ungu. Inilah yang dilihat pada GRB 090429B. Cahaya Infra merah dan tidak ada tanda-tanda di cahaya tampak.
Perilaku terjadinya pergeseran inilah yang menjadi indikasi keberadaan obyek jauh dan digunakan sebagai identifikasi awal keberadaan quasar, galaksi dan semburan gamma yang berada pada jarak yang jauh. Inilah bukti pertama yang menunjukkan bahwa cahaya semburan itu datang dari lokasi yang sangat jauh.
Dengan menganalisa cahaya yang diblok atau dihalangi terhadap cahaya yang bisa terus melaju bisa digunakan untuk menghitung pergeseran merah yang terjadi dan dengan demikian menentukan jarak semburan.

Galaksi Induk Tidak Tampak

Teleskop Hubble diarahkan untuk mengamati lokasi semburan GRB 090429B dan tidak melihat galaksi asal semburan. Kredit : Levan / Tanvir / Cucchiara for NASA/Hubble

Meski tidak berhasil lagi mengamati cahaya yang tersisa dari semburan, tim astronom yang terdiri dari Antonino Cucchiara, Andrew Levan dari University of Warwick, Nial Tanvir dari University of Leicester, dan pemimbing thesis Derek Fox dari Penn State terus melakukan pengamatan lanjutan selama 2 tahun berikutnya. Mereka tidak mau membiarkan GRB 090429B menjadi semburan yang berlalu begitu saja. Penelitian lanjutan dilakukan untuk mencari tahu apakah GRB 090429B datang dari jarak yang luar biasa jauh dengan mengumpulkan data baru dan pengamatan yang lebih lanjut menggunakan Gemini dan Teleskop Hubble untuk mengungkap keberadaan galaksi tempat semburan terjadi.
Seandainya jarak semburan ini “dekat” tentu galaksi yang menjadi induk atau rumah bagi semburan sinar gamma tersebut akan tampak. Pada kenyataannya galaksi induk tersebut tidak tampak bahkan bagi Hubble. Semburan sinar gamma datang dari bintang yang duluya lahir, hidup dan kemudian mati dalam ledakan yang hebat hanya dalam hitungan waktu jutaan tahun. Bintang seperti ini terbentuk dalam awan gas raksasa di dalam galaksi dan akan dapat diamati dari jarak tertentu (cukup jauh) dengan menggunakan teleskop berkemampuan tinggi.
Setelah semburan ini meredup, teleskop Hubble yang diarahkan ke lokasi semburan tidak melihat apapun. Artinya, galaksi ini berada sangat jauh, dan bahkan cahayanya pun pudar dan tidak tampak lagi.

Pemegang Rekor Obyek Terjauh
Tidak terdeteksinya GRB 090429B pada cahaya tampak dan tidak tampaknya galaksi lokasi si semburan terjadi mengindikasikan kalau semburan tersebut berasal dari jarak yang sangat jauh.
Dengan kesempatan 99,3% menjadi obyek terjauh di alam semesta saat ini pada jarak 13,14 milyar tahun cahaya melebihi GRB 09042 pada jarak 13,04 milyar tahun cahaya dan galaksi yang ditemukan tahun 2010-2011 pada jarak 13,07 milyar tahun cahaya.
Di balik keberadaannya yang jauh dan menjadi pemegang rekor terjauh di alam semesta saat ini, GRB 090429B memberi gambaran bagaimana ledakan sinar gamma dapat digunakan untuk mengungkap lokasi bintang-bintang masif di masa awal alam semesta dan melacak kembali proses awal pembentukan bintang dan galaksi yang kemudian berevolusi menjadi kosmos yang kaya galaksi yang kita kenal saat ini .