Membedah Supernova Galaksi Whirlpool

Sejak 31 Mei 2011 telah teramati supernova di lengan galaksi Whirlpool atau galaksi M51 dalam katalog Charles Messier. Supernova ini, yang pada awalnya dikodekan sebagai PSN J13303600 + 4706330, kini dinamakan supernova SN 2011dh sesuai dengan tatanama yang berlaku. Dalam konteks galaksi Whirlpool, supernova ini merupakan supernova ketiga dalam tujuh belas tahun terakhir.

Perbandingan citra galaksi Whirlpool sebelum dan sesudah 31 Mei 2011 berdasarkan observasi Bailey. Tanda panah menunjukkan posisi supernova SN 2011dh, yang tidak muncul di citra sebelah kiri. Kredit : Bailey, 2011

Supernova SN 2011dh terletak pada deklinasi +47° 10’ 11” dan ascensio recta 13^j 30^m 5,1^d (J2000,00) atau secara relatif berada pada 2,3’ sebelah timur dan 1,5’ sebelah selatan dari pusat galaksi Whirlpool. Observasi Palomar Transient Factory dan Galaxy Zoo Supernova Project menunjukkan supernova SN 2011dh memiliki magnitud visual +13,5 dan spektrumnya konsisten dengan ciri–ciri supernova tipe II.
Weidong Li dan rekan–rekannya dari University of California Berkeley menunjukkan kandidat bintang leluhur supernova SN 2011dh kemungkinan telah terekam dalam database citra teleskop landas bumi Hubble yang diambil pada bulan April 2005 lewat instrumen Advanced Camera for Survey (ACS). Dengan ketidakpastian posisi 0,09” kandidat bintang leluhur tersebut terletak pada deklinasi +47° 10’ 11,55” ascensiorekta 13^j 30^m 5,119^d (J2000,00). Obyek ini memiliki magnitud visual +21,8. Sehingga wajar jika tidak terlihat dalam citra galaksi Whirlpool yang diambil pada 30 Mei 2011 lewat teleskop reflektor 10 inci dari Universitas Ljubljana (Slovenia) yang memiliki magnitud batas +19,5. Namun Li juga menggarisbawahi bahwa bintang leluhur supernova SN 2011dh bisa juga adalah anggota gugusan bintang padat ataupun bintang lain yang tersembunyi di balik terangnya obyek yang terekam Hubble. Untuk memastikannya maka analisis lebih lanjut terus dilakukan.

Kandidat bintang leluhur supernova SN 2011dh (dalam lingkaran) berdasarkan citra instrumen ACS teleskop landas bumi Hubble pada spektrum visual. Kredit foto : STScI, 2005 dalam Li dkk, 2011

Dengan magnitud visual +13,5 dan jarak galaksi Whirlpool ke Bumi diestimasikan sebesar 31 juta tahun cahaya, maka supernova SN 2011dh memiliki magnitud absolut –16,4. Ini konsisten dengan ciri–ciri supernova, yang bisa memiliki magnitud absolut hingga –18. Dengan demikian supernova SN 2011dh ini melepaskan energi 300 juta kali lipat lebih besar dibanding energi Matahari. Sementara kandidat bintang pendahulunya memiliki magnitud visual +21,8 sehingga mempunyai magnitud absolut –8,1 dan luminositasnya setara dengan 147.000 Matahari. Dengan demikian hingga saat ini terdapat peningkatan kecerlangan atau peningkatan keluaran energi hingga 2.000 kali lipat antara sebelum dan sesudah supernova terjadi.
Spektrum kandidat bintang leluhur yang direkam Hubble konsisten dengan ciri–ciri spektrum bintang superraksasa kuning yang massif. Sehingga dapat diestimasikan kandidat bintang leluhur itu memiliki massa 18–24 massa Matahari. Secara teoritis sebuah bintang raksasa, yang telah mengalami reaksi fusi tingkat lanjut sehingga tidak hanya membakar Hidrogen saja, memang berpotensi menjadi supernova saat kehabisan bahan bakarnya yang diiringi pengerutan dimensi bintang oleh tarikan gravitasinya sendiri. Dengan asumsi suhu permukaannya 5.000–6.000 Kelvin (sesuai ciri–ciri bintang kuning), maka jari–jari kandidat bintang leluhur supernova SN 2011dh setara dengan 360–520 jari–jari Matahari atau setara dengan 1,7–2,4 AU. Bisa kita bayangkan jika Matahari menjadi bintang seperti ini, maka ukurannya akan meluas hingga ke tepi dalam Sabuk Asteroid Utama dan menelan empat planet sekaligus mulai dari Merkurius hingga Mars.
Sangat menarik untuk memprediksikan bagaimana nasib bintang tersebut pasca supernova. Pada dasarnya sebuah bintang mengalami supernova tipe II setelah suhu intinya mencapai 8 milyar Kelvin (untuk bintang bermassa 15 massa Matahari), sehingga foton sinar gamma produk reaksi fusi termonuklir memiliki energi mencukupi untuk memulai reaksi fotodisosiasi sehingga setiap Besi akan terurai menjadi 13 Helium dan neutron. Inti Helium pun akan terdisosiasi kembali menjadi proton dan neutron. Reaksi–reaksi fotodisosiasi merupakan reaksi eksoergik yang membutuhkan energi (panas) dari luar sehingga suhu inti turun drastis dan tekanan radiatifnya pun sangat menurun. Akibatnya pengerutan gravitasi pun terjadilah, yang membuat inti bintang mengerut secara dramatis sekaligus membuat proton dan elektron didalamnya bereaksi membentuk neutron. Sehingga terbentuklah bintang neutron. Namun terbuka pula kemungkinan fotodisosiasi terus berlangsung, sehingga baik proton, elektron maupun neutron bakal terurai menjadi partikel–partikel quark. Sehingga terbentuklah obyek eksotik lainnya: lubang hitam.
Apapun yang terjadi kelak, yang jelas dengan jauhnya jarak supernova SN 2011dh, dinamika yang dialaminya takkan berdampak bagi Bumi. Supernova SN 2011dh terjadi akibat reaksi fusi termonuklir sangat intens pada selang waktu sangat pendek sehingga memproduksi sinar gamma yang luar biasa banyaknya, yang dikenal sebagai gamma–ray bursts (GRB). Interaksi sinar gamma dari supernova dengan atmosfer Bumi mampu mengubah nitrogen menjadi oksida–oksida nitrogen yang berbahaya, sebab dapat melucuti lapisan Ozon. Namun pelucutan lapisan Ozon hingga separonya baru akan terjadi bila supernova tipe II berlangsung pada sebuah bintang yang terletak maksimum 26 tahun cahaya dari Bumi. Sementara SN 2011dh sejuta kali lipat lebih jauh. Dan supernova sebenarnya merupakan peristiwa biasa bagi bintang–bintang di jagat raya. Secara rata–rata antara 2007 hingga 2009 telah terdeteksi 400 supernova, namun angka sebenarnya tentu jauh lebih besar.