[비즈한국] Matahari adalah bintang yang sangat aneh. Hal paling aneh adalah fakta bahwa ia adalah penyendiri tanpa siapa pun di sekitarnya. Setengah dari bintang-bintang di alam semesta memiliki pasangan, dan sebagian besar membentuk gugus bintang besar maupun kecil dengan setidaknya ribuan hingga puluhan ribu bintang lainnya. Namun, Matahari tidak demikian. Ia bersinar sendirian tanpa satu pun bintang dalam jarak 4 tahun cahaya.
Tentu saja, Matahari pasti lahir dengan cara yang sama seperti bintang-bintang lainnya. Ia kemungkinan besar tercipta di tempat di mana awan molekul raksasa menyusut dan melahirkan banyak bintang sekaligus. Matahari pun pasti memiliki teman-teman masa kecil yang lahir bersamanya. Namun, karena suatu alasan, Matahari kemungkinan besar terpaksa meninggalkan kampung halamannya dan menjalani kehidupan soliter yang panjang.
Bisakah kita menemukan kampung halaman Matahari yang hilang? Ke mana teman-teman bintang yang lahir dan tumbuh bersama Matahari pergi dan bagaimana kehidupan mereka sekarang? Mengejutkan, reuni teman seangkatan Matahari baru saja terjadi setelah 5 miliar tahun! Matahari menyimpan rahasia kelahiran yang tak terduga.
Untuk menemukan teman-teman Matahari yang hilang, kami menggunakan data dari teleskop ruang angkasa Gaia, yang hingga saat ini telah menyusun peta bintang paling luas dan presisi di Galaksi Bima Sakti. Selama lebih dari 11 tahun, hampir 2 miliar bintang telah dipetakan. Kami menerapkan kriteria yang sangat ketat untuk mencari teman masa kecil Matahari di antara sekian banyak bintang tersebut.
Kami memilih bintang-bintang yang memiliki suhu permukaan serupa dalam kisaran 200 derajat, serta memiliki kesamaan sempurna dalam gravitasi permukaan dan kandungan logam. Secara khusus, kandungan logam sangat penting saat menentukan usia dan kampung halaman bintang. Seiring bertambahnya usia alam semesta, lebih banyak supernova meledak, dan alam semesta perlahan tercemar oleh elemen-elemen berat. Oleh karena itu, jumlah elemen berat dalam sebuah bintang menjadi indikator penting untuk membedakan kapan bintang tersebut lahir.
Melalui kondisi yang ketat ini, kami menyaring 6.594 bintang kembar Matahari. Semuanya adalah bintang terdekat yang berada dalam jarak 1.000 tahun cahaya, tidak terlalu jauh dari Matahari. Penelitian sebelumnya hanya mampu menemukan paling banyak puluhan bintang kembar Matahari, namun berkat data pengamatan Gaia yang masif, kami berhasil menemukan lebih dari 6.000 bintang kembar Matahari.
Faktanya, evolusi bintang sangatlah kompleks. Suhu yang sama tidak berarti kecerahan yang sama. Hal ini ditentukan oleh berbagai faktor seperti massa bintang dan kandungan logam. Jadi, untuk memperkirakan usia bintang secara akurat, kita harus membandingkannya dengan model evolusi bintang yang menerapkan berbagai variabel sekaligus. Dalam penelitian ini, kami menggunakan analisis model evolusi bintang yang disebut Parsec (PAdova TRieste Stellar Evolution Code). Dengan begitu, kami mengukur usia lebih dari 6.000 bintang satu per satu. Bisa dikatakan kami memberikan sertifikat kelahiran untuk setiap bintang. Di antara bintang-bintang yang dicurigai sebagai kembaran Matahari, ada bintang muda yang berusia kurang dari 1 miliar tahun, dan ada juga bintang yang sangat tua berusia lebih dari 6 miliar tahun.
Namun, ketika kita membandingkan usia dari 6.000 bintang kembar ini sekaligus, hasil yang mengejutkan muncul. Ada dua kelompok usia di mana jumlah bintang sangat banyak. Salah satunya adalah puncak sempit yang muncul pada usia sekitar 2 miliar tahun. Yang lainnya adalah benjolan lebar yang membentang antara usia 4 miliar hingga 6 miliar tahun.
Puncak yang muncul pada usia pertama, yaitu 2 miliar tahun, terkait dengan peristiwa kuat yang terjadi relatif baru, sekitar 2 miliar tahun yang lalu. Di sekitar Bima Sakti, galaksi-galaksi kecil termasuk galaksi kerdil Sagitarius beredar. Secara khusus, antara 1 hingga 2,5 miliar tahun yang lalu, ada peristiwa di mana galaksi-galaksi kerdil ini tertarik oleh gravitasi Bima Sakti dan masuk dalam jumlah besar, sehingga menyediakan material gas dalam jumlah banyak sekaligus. Tabrakan dengan galaksi kerdil mengguncang medan gravitasi di sekitarnya dan menyebabkan awan gas terkompresi lebih banyak menjadi bintang. Sempat terjadi ledakan kelahiran bintang di Bima Sakti, semacam era baby boom versi galaksi. Puncak yang muncul pada usia 2 miliar tahun menunjukkan bintang-bintang era baby boom yang lahir karena peristiwa ini.
Namun, yang perlu kita perhatikan di sini adalah benjolan kedua yang landai dan lebar. Terdistribusi pada rentang usia sekitar 4 miliar hingga 6 miliar tahun. Ini persis dengan usia Matahari. Usia akurat Matahari saat ini diperkirakan sekitar 4,6 miliar tahun. Dengan kata lain, sebagian besar bintang dalam benjolan ini lahir pada waktu yang sama persis dengan Matahari kita, dan merupakan bintang kembar sejati Matahari dengan semua karakteristik yang sama, termasuk suhu permukaan, kandungan logam, dan gravitasi permukaan. Selain itu, bintang-bintang ini tidak hanya berkumpul di lingkungan yang sangat dekat dengan Matahari. Mereka tersebar di sana-sini di wilayah seluas 1.000 tahun cahaya. Ini berarti bahwa pada saat Matahari lahir, banyak sekali bintang yang lahir sekaligus di lingkungan kimia yang mirip dengan Matahari.
Namun, jika kita melihat posisi Matahari saat ini, ini lebih membingungkan. Matahari sebenarnya tinggal di tempat yang sama sekali tidak cocok. Kandungan logam berubah tergantung seberapa jauh jaraknya dari pusat Bima Sakti. Di bagian dalam piringan Bima Sakti yang dekat dengan pusat galaksi, telah lama terjadi banyak kelahiran dan kematian bintang serta ledakan supernova, sehingga kaya akan elemen berat seperti besi, magnesium, dan silikon yang ditinggalkan oleh banyak generasi bintang. Oleh karena itu, bagian dalam galaksi umumnya memiliki kandungan logam yang tinggi. Sebaliknya, jika kita pergi ke luar galaksi, proporsi elemen berat ini berkurang drastis.
Matahari kita memiliki kandungan logam yang cukup tinggi. Namun, saat ini Matahari tinggal di daerah pinggiran yang cukup jauh dari pusat galaksi. Jaraknya sekitar 26.000 tahun cahaya dari pusat galaksi. Kontradiksi ini menyiratkan fakta bahwa meskipun Matahari lahir di dekat bagian tengah Bima Sakti, karena suatu alasan, ia meninggalkan kampung halamannya dan datang ke daerah pinggiran yang jauh. Jika kita memasukkan kandungan logam dan usia Matahari untuk memperkirakan lokasi kampung halaman yang sebenarnya, Matahari seharusnya lahir di bagian pusat setidaknya dalam jarak 15.000 tahun cahaya dari pusat Bima Sakti. Jika demikian, itu berarti Matahari telah meninggalkan kampung halamannya selama 4,6 miliar tahun terakhir dan berpindah sejauh 10.000 tahun cahaya ke posisinya saat ini. Ini bukan sekadar memperluas orbit sedikit, melainkan pindah dari ibu kota Bima Sakti ke daerah pinggiran yang jauh.
Fenomena di mana orbit bintang berubah secara drastis dan bergerak masuk atau keluar dari pusat galaksi disebut migrasi radial (Radial migration). Sesuai dengan namanya, ini berarti migrasi ke dalam atau ke luar sepanjang arah jari-jari. Ada dua cara utama bagi bintang untuk bermigrasi. Kasus di mana bintang secara alami masuk dan keluar dari pusat galaksi sambil tetap mengikuti orbit elips aslinya disebut blurring. Di sisi lain, ada cara di mana momentum sudut bintang yang sedang mengorbit berubah, sehingga jari-jari rata-rata orbitnya berubah. Ini disebut churning. Jika Matahari dulunya tinggal di pusat galaksi dan sampai ke posisinya sekarang, itu bukan sekadar orbitnya yang melengkung dan melewati posisi saat ini, tetapi churning di mana ukuran rata-rata orbitnya sendiri telah bergeser ke luar.
Dalam penelitian ini, kami menganalisis karakteristik orbit dari seluruh bintang kembar Matahari yang baru terungkap, bukan hanya Matahari. Kami menganalisis ukuran orbit, tingkat distorsi berbentuk elips, dan seberapa jauh mereka menyimpang secara vertikal dari bidang piringan Bima Sakti menurut usia bintang. Menariknya, sebagian besar bintang kembar Matahari melakukan migrasi besar melalui cara churning. Matahari dulunya tinggal di kampung halamannya di dekat pusat Bima Sakti bersama kembarannya, namun pada suatu titik, mereka melakukan migrasi besar ke luar galaksi secara bersamaan.
Skenario ini memiliki hambatan terbesar. Yaitu struktur batang raksasa yang berdiri kokoh di pusat Bima Sakti. Struktur batang ini sendiri memberikan gravitasi yang kuat pada bintang dan gas yang membentuk piringan galaksi. Secara khusus, jika kecepatan rotasi seluruh struktur batang (kecepatan pola) dan kecepatan revolusi bintang di area tersebut tepat selaras, akan terjadi semacam resonansi. Maka, bintang-bintang di luar bagian tersebut tidak akan bisa masuk dan keluar dengan bebas. Hal ini karena bintang yang mencoba keluar dari pusat galaksi ke luar galaksi akan terperangkap saat mencapai zona radius resonansi dan mempertahankan orbit yang stabil.
Melihat skala struktur batang Bima Sakti, penghalang resonansi terbentuk kira-kira di sekitar 20.000 tahun cahaya dari pusat galaksi. Jika demikian, skenario migrasi besar Matahari dan bintang kembar benar-benar membentur penghalang besar. Jika Matahari benar-benar lahir di dekat pusat galaksi di dalam penghalang dan pindah ke luar galaksi di luar penghalang, kita harus menjelaskan bagaimana ia bisa menembus penghalang dan sampai ke tempat yang jauh ini. Hanya ada satu cara untuk menyelesaikan kontradiksi ini. Bahwa struktur batang raksasa seperti itu belum ada hingga saat Matahari melakukan migrasi besar.
Mengejutkan, waktu pembentukan struktur batang diperkirakan antara 4 hingga 7 miliar tahun yang lalu. Ini juga tumpang tindih dengan waktu di mana Matahari dan bintang kembar diperkirakan melakukan migrasi besar bersama-sama. Tepat pada periode inilah struktur batang yang besar dan jelas mulai tumbuh secara tiba-tiba di Bima Sakti, mengacaukan orbit bintang piringan bagian dalam dan membuatnya berpindah ke luar. Akibatnya, Matahari dan bintang kembar mungkin melakukan migrasi besar secara efisien secara bersama-sama secara efisien.
Sekarang, kisah ini terhubung dengan masalah kehidupan di Bumi. Mungkin migrasi besar Matahari adalah salah satu momen terpenting yang memungkinkan kehidupan muncul di Bumi. Jika Matahari tetap berada di dekat pusat galaksi tempat ia tinggal sebelumnya, kemungkinan besar kehidupan di Bumi akan menghadapi lingkungan yang jauh lebih sulit. Di dalam galaksi, bintang-bintang berkumpul lebih padat. Ledakan supernova juga terjadi lebih sering. Radiasi ultraviolet yang kuat, sinar-X, sinar gamma, dan partikel sinar kosmik dapat merusak atmosfer planet atau menghambat evolusi stabil makhluk hidup. Tentu saja, lubang hitam supermasif di pusat galaksi, Sagitarius A*, tidak selalu menunjukkan aktivitas yang kuat, namun pusat galaksi kemungkinan besar lebih terpapar pada lingkungan berenergi tinggi yang lebih keras dalam jangka panjang.
Namun, bagi Matahari untuk menjauh terlalu jauh ke luar galaksi pun bukanlah hal yang baik. Pinggiran galaksi yang terlalu jauh memiliki kandungan logam yang relatif rendah. Logam yang dimaksud astronom di sini tidak hanya berarti besi. Ini merujuk pada semua elemen yang lebih berat daripada hidrogen dan helium. Harus ada elemen seperti karbon, oksigen, silikon, magnesium, dan besi agar planet batuan dapat terbentuk, lautan dapat muncul, dan kimia kerak, atmosfer, serta makhluk hidup dapat dimungkinkan. Jika pergi terlalu jauh ke pinggiran galaksi, bahan elemen berat ini mungkin kurang. Pada akhirnya, tempat yang baik untuk kehidupan adalah tempat yang tidak terlalu dekat dengan pusat galaksi, dan tidak terlalu jauh ke luar galaksi.
Perspektif ini disebut zona Goldilocks versi galaksi, yaitu zona layak huni galaksi. Sama seperti kita menyebut kisaran yang tepat di mana air cair dapat ada di sekitar planet sebagai zona layak huni di sekitar bintang, ada gagasan bahwa mungkin ada kisaran berbentuk donat di dalam galaksi di mana kemungkinan munculnya bintang dan planet yang cocok untuk kehidupan lebih tinggi. Konsep ini mempertimbangkan faktor-faktor seperti kandungan logam, frekuensi supernova, tingkat pembentukan bintang, dan waktu evolusi yang cukup. Penelitian klasik telah mengusulkan zona layak huni Bima Sakti sebagai wilayah berbentuk cincin kira-kira di sekitar 7-9kpc dari pusat galaksi. Tentu saja, batas ini bukanlah garis mutlak. Dalam penelitian selanjutnya, ada juga kritik bahwa kelayakan huni seluruh galaksi harus dilihat lebih fleksibel. Meskipun demikian, intuisi dasar bahwa "terlalu dalam itu berbahaya, dan terlalu luar itu kekurangan bahan" masih tetap menarik.
Bumi berada tepat di dalam zona Goldilocks galaksi. Dan alasan mengapa Bumi mendapatkan kondisi optimal mungkin karena Matahari meninggalkan kampung halamannya lebih awal. Karena Matahari lahir di piringan bagian dalam, ia bisa mendapatkan bahan yang cukup kaya akan elemen berat. Berkat itu, Bumi, planet batuan, juga terbentuk. Namun, Matahari tidak terus tinggal di lingkungan bagian dalam yang berbahaya itu. Ia pindah ke luar selama masa penuh gejolak yang terkait dengan pembentukan batang galaksi, dan akhirnya mencapai posisi piringan galaksi yang relatif tenang seperti sekarang. Di sinilah Bumi mendapatkan waktu selama miliaran tahun. Lautan tetap stabil, atmosfer tidak sepenuhnya terkelupas, dan kehidupan dapat bertahan dari berbagai krisis dan berevolusi menjadi bentuk yang kompleks.
Dilihat dari perspektif ini, latar belakang keberadaan kita bukan hanya Bumi. Bukan hanya Matahari. Evolusi struktur seluruh Bima Sakti adalah latar belakang kehidupan di Bumi. Struktur batang pusat Bima Sakti yang tampak tidak ada hubungannya dengan kelahiran kehidupan, mungkin merupakan momen terpenting yang memberikan kehidupan kepada Bumi dalam skala galaksi. Struktur batang mengguncang orbit bintang, mungkin mempercepat pembentukan bintang di piringan bagian dalam, dan mungkin memindahkan Matahari serta bintang kembar Matahari ke luar. Akibatnya, Matahari menempuh jalur yang luar biasa: lahir di tempat yang kaya akan bahan, dan hidup lama di tempat dengan risiko yang relatif rendah. Jika ingin mencari jejak kehidupan asing bahkan di galaksi eksternal yang berjarak puluhan juta atau ratusan juta tahun cahaya, mungkin kita harus terlebih dahulu memperhatikan galaksi spiral yang menyimpan struktur batang yang jelas.
Ini juga memberikan imajinasi baru dalam eksplorasi kehidupan asing. Hingga saat ini, saat mencari kehidupan, kita terutama mencari planet di sekitar bintang, terutama planet di mana air dapat ada dalam bentuk cair. Namun, dilihat lebih luas, lingkungan galaksi tempat planet tersebut berada juga bisa menjadi penting. Jika kita ingin mencari jejak kehidupan bahkan di galaksi eksternal di luar Bima Sakti kita, mungkin kita harus memperhatikan galaksi yang memiliki struktur batang yang jelas di pusatnya. Tentu saja, fakta bahwa itu adalah galaksi batang tidak berarti makhluk hidup pasti ada di sana. Namun, jika struktur batang dapat mempercepat migrasi radial bintang dan memindahkan bintang yang lahir di piringan dalam yang kaya logam ke wilayah pinggiran yang lebih stabil, batang yang jelas bisa menjadi perangkat galaksi yang meningkatkan kemungkinan munculnya planet yang menguntungkan bagi kehidupan.
Sering dikatakan bahwa dibutuhkan usaha seluruh desa untuk membesarkan seorang anak. Mungkin untuk kehidupan yang muncul di sebuah planet, tidak hanya diperlukan campur tangan bintang atau satelit di sebelahnya, tetapi juga bantuan dari usaha dan kebetulan banyak bintang dalam skala seluruh Bima Sakti.
Referensi
https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2026/03/aa58914-26/aa58914-26.html
Siapakah penulis Ji Ung-bae? Dia mencintai kucing dan alam semesta. Sejak kecil, setelah menonton 'Galaxy Express 999', dia bermimpi untuk memberitahu dunia tentang keindahan alam semesta. Saat ini, dia menjabat sebagai profesor di Departemen Studi Liberal Universitas Sejong, dan terlibat dalam berbagai kegiatan komunikasi sains seperti ceramah dan penulisan. Dia telah menulis buku seperti 'Satu Potong Alam Semesta Setiap Hari', 'Ilmuwan Alam Semesta Berbintang', 'Tidak Bisa Pergi Tapi Bisa Tahu', 'Pertanyaan Aneh yang Muncul Saat Melihat Alam Semesta', dan menerjemahkan 'Panduan untuk Hitchhiker yang Melakukan Perjalanan ke Alam Semesta yang Sesungguhnya', 'Bagaimana Saya Membunuh Pluto', 'Quantum Life', 'Cosmigraphic', dan lain-lain.