Komet 3I/Atlas mengungkap asal usulnya di lingkungan beku berusia 12 miliar tahun
Informasi baru tentang komposisi dan usia komet yang berasal dari bintang jauh telah diungkap oleh para astronom. Penelitian menunjukkan bahwa struktur 3I/Atlas unik dan berbeda dari benda langit mana pun yang telah diidentifikasi di tata surya kita.
Tiga penelitian terbaru menawarkan perspektif baru tentang asal usul komet eksotik ini. Bukti menunjukkan bahwa 3I/Atlas terbentuk di lingkungan yang sangat dingin sekitar 12 miliar tahun yang lalu.
Komet diklasifikasikan sebagai objek antarbintang (ISO), yaitu benda berbatu atau es yang tidak berasal dari sistem bintang kita. Ini adalah objek ketiga dari jenisnya yang dikatalogkan, setelah 1I/ʻOumuamua dan 2I/Borisov, yang ditemukan hampir setahun yang lalu saat melintasi tata surya bagian dalam.
Asal usul ISO yang jauh membuatnya menarik bagi para ilmuwan, karena ISO mewakili fragmen fisik sistem planet lain. Mereka dibawa ke kita oleh pengaruh gravitasi galaksi, sehingga memungkinkan mereka untuk dipelajari dari tata surya kita.
Karena merupakan komet, 3I/Atlas memiliki es beku yang “menyublim” – bertransisi langsung dari wujud padat ke wujud gas. Proses pelepasan gas ini terjadi ketika komet dipanaskan oleh Matahari sehingga mengakibatkan terbentuknya koma (suasana cerah di sekitar objek) dan ekor yang tampak spektakuler.
Instrumen Nirspec (Spektrograf Inframerah Dekat) pada Teleskop Luar Angkasa James Webb memiliki kemampuan untuk mendeteksi tanda kimia dan molekul tertentu. Gambar yang diperoleh dengan menggunakan teknologi komet 3I/ATLAS merinci aspek penting komposisinya.
Sebuah komet tidak menghasilkan cahayanya sendiri; sebaliknya, debu dalam keadaan koma memantulkan sinar matahari. Selain itu, senyawa volatilnya – zat kimia yang mudah menguap atau menyublim – menunjukkan fluoresensi.
Namun, luminositas ini bukan sekadar pertunjukan visual: setiap molekul fluoresen meninggalkan “sidik jari” spektral dalam cahaya yang ditangkap teleskop. Tanda-tanda ini penting untuk mengidentifikasi komponen kimia yang ada di komet.
Identifikasi unsur-unsur ini dilakukan dengan menggunakan spektroskopi, suatu teknik yang memecah cahaya menjadi panjang gelombang penyusunnya. Proses ini memungkinkan para astronom untuk menyimpulkan komposisi kimia komet secara rinci.
Penemuan komposisi kimia unik dari pengunjung kosmik
Analisis 3I/Atlas mengungkapkan kombinasi air, karbon dioksida, karbon monoksida, metana, sianida, sulfida, dan bahkan atom bebas besi dan nikel. Meskipun unsur-unsur ini sering ditemukan pada komet di tata surya kita, proporsi relatifnya dalam 3I/Atlas tidak biasa.
Khususnya, 3I/Atlas memiliki tingkat karbon dioksida (CO₂) yang tinggi dan tingkat amonia (NH₃) yang rendah, yang membedakannya sebagai komet atipikal dibandingkan dengan komet yang diamati di lingkungan kosmik kita.
Selain itu, molekul yang dibentuk oleh atom dengan isotop berbeda – variasi dari unsur kimia yang sama – memiliki ciri spektral yang sedikit berbeda. Pada komet terang seperti 3I/Atlas, dan dengan bantuan teleskop yang lebih canggih, tanda-tanda ini dapat dibedakan, sehingga memungkinkan para astronom mengukur rasio isotopnya.
Salah satu studi baru, yang diterbitkan dalam jurnal Nature, menggunakan tanda spektral air dan karbon dioksida yang terdeteksi oleh Teleskop Luar Angkasa James Webb. Tujuannya adalah untuk menghitung proporsi dua isotop karbon, ¹²C dan ¹³C, dalam 3I/Atlas, serta proporsi deuterium (bentuk hidrogen yang lebih berat) dibandingkan dengan hidrogen biasa, yang dikenal sebagai D/H.
Hasil ini sangat signifikan, karena rasio isotop ISO seperti 3I/Atlas mencerminkan kondisi piringan protoplanet tempat ia terbentuk. Hal ini memungkinkan kesimpulan rinci tentang lingkungan pembentukan 3I/Atlas dan karakteristik bintang yang memunculkannya, bertindak sebagai “jam kosmik” yang kembali ke masa lalu galaksi.
Air yang ada di komet 3I/Atlas menunjukkan rasio D/H sekitar 1%, nilai yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan semua komet yang diamati di tata surya. Konsentrasi deuterium yang tinggi ini merupakan karakteristik lingkungan yang sangat dingin, dengan suhu di bawah 30 Kelvin (-243 °C).
Dalam kondisi ekstrem ini, atom hidrogen biasa digantikan oleh atom deuterium yang lebih berat di air es yang menutupi butiran debu kecil. Seiring waktu, butiran beku ini menggumpal, sehingga menimbulkan komet.
Sejarah kuno tertulis di inti komet
Rasio ¹²C/¹³C 3I/Atlas juga ternyata sangat ekstrim, melebihi semua nilai yang tercatat di tata surya. Hubungan antara isotop-isotop ini berfungsi sebagai penanda temporal kosmik: bintang generasi pertama menghasilkan karbon dengan rasio ¹²C/¹³C yang tinggi, yang menurun pada siklus pembentukan dan kematian bintang berikutnya. Agar 3I/Atlas terbentuk dengan nilai ¹²C/¹³C yang begitu tinggi, pembentukannya pasti terjadi pada fase awal Bima Sakti, sekitar 12 miliar tahun yang lalu.
Analisis yang dilakukan segera setelah penemuan 3I/Atlas telah menunjukkan bahwa ia mempunyai usia minimal 7 miliar tahun, berdasarkan kecepatannya. Penelitian baru ini menguatkan kekunoan ini dengan berbagai bukti independen.
Meskipun cakrawala malam hari di luar tata surya kita mungkin tampak tidak berubah, baik alam semesta maupun galaksi kita berevolusi selama miliaran tahun.
Ketika 3I/Atlas muncul, usia alam semesta hanya sebagian kecil dari usianya saat ini, dan Bima Sakti tempat terbentuknya masih dalam proses pembentukan melalui tabrakan hebat dan penggabungan dengan galaksi lain.
Jika bintang nenek moyang 3I/Atlas memiliki massa yang mirip dengan Matahari kita, kemungkinan besar ia telah mencapai akhir siklus hidupnya. Dalam skenario ini, bintang tersebut akan punah jauh setelah pelepasan benda antarbintang, seperti 3I/Atlas, tak lama setelah kelahirannya.
Selama sepuluh tahun ke depan, observatorium mutakhir seperti NEO Surveyor NASA dan Observatorium Vera C. Rubin di Chili akan secara signifikan memperluas jumlah objek antarbintang (ISO) yang diketahui. Kemajuan ini akan memberikan para astronom catatan fosil yang lebih lengkap mengenai evolusi sistem planet sepanjang sejarah galaksi.
