Matahari kita terbentuk dari sisa-sisa sampah dari tungku peleburan nuklir dari generasi bintang sebelumnya – dan seperti bintang-bintang lainnya, ia lahir di dalam gumpalan yang padat dan dingin di dalam salah satu awan raksasa, gelap, antarbintang yang mengapung melalui Milky Way Galaxy dalam jumlah besar. Gumpalan yang sangat padat ini akhirnya runtuh karena tarikan gravitasinya sendiri untuk menciptakan bintang bayi kita yang brilian. Sebagian besar gas dan debu yang berputar di dalam awan-awan molekuler yang indah dan bermula berasal dari tungku bintang dari generasi awal bintang terkutuk, yang menghantam diri mereka sendiri dengan ledakan supernova, atau (jika mereka adalah bintang yang lebih kecil), lebih lembut membusungkan mereka. lapisan luar gas ke ruang antar bintang. Dari bahan yang tersisa ini, yang ditinggalkan sebagai warisan oleh banyak bintang yang sudah lama mati, bintang-bintang baru lahir dari reruntuhan generasi bintang sebelumnya. Pada Juni 2018, sebuah tim ilmuwan mengumumkan penemuan baru mereka bahwa partikel debu antarplanet tertentu adalah sisa-sisa primordial dari awal kelahiran Tata Surya kita.

Tim ilmuwan, yang dipimpin oleh University of Hawaii di Manoa (UH Manoa) Sains dan Teknologi Sekolah Laut dan Bumi (SOEST) Peneliti Dr. Hope Ishii, didanai oleh NASA Kosmochemistry, Emerging Worlds dan Analisis Laboratorium Program Sampel yang Dikembalikan dan diaktifkan, sebagian, oleh Pusat Mikroskop Elektron Canggih di Universitas Hawaii. Bagian penelitian juga dilakukan di fasilitas pengguna nasional di Molecular Foundry dan Sumber Cahaya Canggih di Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley, didukung oleh Departemen Energi AS.

Padatan pertama dari mana Tata Surya kita terbentuk sebagian besar terdiri dari silikat amorf, karbon dan es. Debu primordial ini hampir seluruhnya dihancurkan dan diubah oleh proses yang akhirnya menghasilkan pembentukan planet. Surviving sampel debu pra-matahari mungkin diawetkan dalam komet. Komet adalah benda kecil dan dingin yang menghuni batas luar Tata Surya kita: Sabuk Kuiper, Disk Tersebar, dan Oort Cloud. Di sini, di dalam sistem pembekuan Tata Surya kita yang mendalam, inti komet yang berdaun dingin dan berdebu melestarikan, dalam hati mereka yang beku, debu kuno misterius dari Tata Surya kita. Komet terbentuk di pinggiran luar yang asli nebula matahari.

Terselip dalam kelas yang relatif tidak jelas partikel debu antar planet (IDPs), diyakini berasal dari komet, sangat kecil seperti butir kaca yang dijuluki GEMS, atau kaca tertanam dengan logam dan sulfida yang biasanya hanya puluhan hingga ratusan nanometer dengan diameter. Ini kurang dari 1/100 ketebalan sehelai rambut manusia.

Meskipun kita sering berpikir wilayah luas ruang antarbintang sebagai kosong, bukan ini masalahnya. Sebagian besar ruang di antara bintang-bintang dipenuhi gas atom dan molekuler – terutama hidrogen dan helium – dan sangat kecil tidbits partikel padat atau debu. Debu ini terutama terdiri dari silikon, oksigen, dan karbon. Di daerah-daerah tertentu, kepadatan gas dan debu sangat rendah.

Stellar Cradles

Di kedalaman rahasia awan-awan gelap yang sangat besar – yang mengandung gas dan debu ini – benang-benang material yang sangat rapuh secara perlahan menyatu, menggumpal, dan tumbuh selama ratusan ribu tahun. Kemudian, tanpa ampun diperas oleh gravitasi yang tak henti-hentinya, atom-atom hidrogen di dalam rumpun ini secara dramatis dan tiba-tiba melebur. Episode awal ini fusi nuklir menyalakan api bintang bayi yang akan bertahan selama bintang baru "hidup".

Semua bintang-bintang, terlepas dari massa mereka, adalah bola raksasa terutama gas hidrogen. Kelahiran Big Bang of the Universe, sekitar 13,8 miliar tahun yang lalu, hanya menghasilkan unsur-unsur atom paling ringan – hidrogen, helium, dan jumlah jejak litium (Big Bang Nucleosynthesis). Semua unsur atom lebih berat daripada helium – disebut logam oleh para astronom – diproduksi di inti-inti yang memadukan nuklir dari bintang-bintang Universe (Stellar Nucleosynthesis) atau, dalam kasus unsur atom terberat dari semua (seperti emas dan uranium), dalam ledakan supernova yang menandai kematian bintang masif.

Bintang "hidup" pada pembakaran hidrogen urutan utama dari Diagram Hertzsprung-Russell dari Stellar Evolution sebagai hasil dari proses fusi nuklir – yaitu, dengan memproduksi elemen atom yang semakin berat dan lebih berat dari yang lebih ringan. Proses fusi dimulai dengan hidrogen dan, dalam kasus bintang masif, berlanjut sampai bintang memiliki inti besi. Besi tidak dapat digunakan sebagai bahan bakar, dan itulah akhir dari bintang masif. Bintang yang lebih kecil, seperti Matahari kita, tidak dapat melanjutkan fusi sampai titik dimana mereka memiliki inti besi. Namun, mereka memadukan unsur atom yang lebih ringan dari suplai bahan bakar hidrogen mereka, seperti karbon dan oksigen. Inilah mengapa bintang-bintang kecil, seperti Matahari kita, jangan "pergi supernova".

Fusi nuklir menciptakan tekanan radiasi yang mencoba mendorong semuanya keluar dan menjauh dari bintang, sementara gravitasi melakukan sebaliknya dan mencoba menarik segala sesuatu ke dalam dan menuju bintang. Pertempuran abadi antara tekanan radiasi dan gravitasi membuat a urutan utama bintang melenting – sampai berhasil membakar seluruh suplai bahan bakar nuklirnya, yang menandai akhir dari jalan bintang yang panjang bagi bintang yang terkutuk itu. Pada titik yang tidak menguntungkan itu, gravitasi memenangkan perang melawan musuh bebuyutannya, tekanan radiasi, dan bintang itu siap untuk melakukan penampilan perpisahan terakhirnya ke Cosmos. Jika bintang itu besar, ia akan meledak sendiri menjadi hancur berkeping-keping dalam ledakan supernova yang cemerlang, yang akan mengirim pasokan baru yang baru saja dipalsukan. logam berteriak keluar ke ruang antar bintang. Untuk waktu yang singkat, ledakan ini bisa begitu terang hingga melampaui seluruh galaksi tuannya. Bintang-bintang besar, yang telah meledak dalam amukan marah supernova yang berapi-api, meninggalkan a bintang neutron atau lubang hitam massa bintang di belakang sebagai kesaksian tentang eksistensi mereka sebelumnya.

Bintang kecil – seperti Matahari kita – jauh lebih "lembut di malam yang baik itu", dan mengelusnya logam keluar ke ruang antar bintang, karena mereka meninggalkan inti relik mereka di belakang dalam bentuk mayat bintang yang padat disebut katai putih. Yang baru katai putih terlahir dikelilingi oleh lapisan warna-warni yang berkilauan dan berkilauan dari apa yang dulunya adalah lapisan gas luarnya yang kecil dari bintang progenitor. Memang, selubung bintang berwarna-warni yang bersinar ini begitu indah sehingga sering disebut sebagai "kupu-kupu alam semesta". Ini akan menjadi nasib Sun kita.

Hari ini matahari kita adalah bintang kecil, setengah baya. Bintang-bintang dari massa Matahari kita hidup selama sekitar 10 miliar tahun pada pembakaran hidrogen urutan utama. Karena Matahari kita baru berusia 4,56 miliar tahun, ia tidak akan memilikinya grand finale selama sekitar 5 miliar tahun lagi. Ketika bintang-bintang pergi, Matahari kita agak biasa. Ada delapan planet besar dan bermacam-macam benda-benda lain yang mengitari Matahari kita, yang terletak di pinggiran jauh Milky Way kita yang agung. Jika kita menelusuri sejarah atom di planet kita hari ini sekitar 8 miliar tahun lalu, kita mungkin akan menemukannya tersebar di seluruh galaksi kita. Beberapa atom yang sebelumnya tersebar luas ini ada di satu untai material genetik manusia (DNA) – meskipun, pada zaman yang lebih kuno, mereka dilahirkan di dalam bintang asing yang menghuni Bima Sakti kita.

Matahari soliter kami terlahir dengan perusahaan, seperti miliaran bintang lain yang melakukan tarian bintang memukau mereka dalam Galaxy kami. Bintang kita sendiri kemungkinan besar terlahir sebagai anggota cluster terbuka padat bersama dengan ribuan saudara bintang berkilau lainnya. Namun, saudara-saudara bintang Sun kami telah hilang, berkeliaran ke daerah-daerah terpencil di Bima Sakti kami – dan di sana mungkin ada sebanyak 3.500 dari kerabat matahari yang lama hilang ini.

Semua bintang, termasuk kita sendiri, dilahirkan dikelilingi oleh piringan berputar terdiri dari gas dan debu yang disebut a disk akresi protoplanet. Cincin-cincin gas yang berputar dan memelihari ini, yang berlama-lama di sekitar bintang-bintang yang baru lahir, mengandung bahan-bahan yang diperlukan dari mana sebuah keluarga planet dapat muncul. Astronom telah mengamati banyak disk akresi protoplanet mengitari bintang-bintang muda yang jauh, dan disk ini terbentuk sekitar waktu yang sama dengan bintang baru (Protostar) dilahirkan dalam awan natal yang berjilbab.

Sebagian besar materi dari gumpalan tebal yang runtuh yang terbuai di dalam raksasa, gelap awan molekuler, mengumpulkan di pusat, dan akhirnya berkembang menjadi protobintang. Gas dan debu sisa menjadi sekitarnya akresi disk, dari mana planet, bulan, dan objek yang lebih kecil akhirnya mengakar. Disk ini sangat panas dan besar, dan mereka dapat berlama-lama di sekitar bintang muda selama 10 juta tahun.

Pada saat bintang bayi yang berapi-api, yang mirip dengan Matahari kita sendiri, mencapai apa yang disebut T Tauri tahap pengembangan, disk telah menjadi lebih dingin dan tipis. SEBUAH T Tauri bintang adalah bintang variabel muda, yang pada akhirnya akan menjadi bintang kecil yang mirip dengan Matahari kita. T Tauris sangat aktif pada usia muda sekitar 10 juta tahun, dan anak-anak bintang ini berdiameter besar yang beberapa kali lebih besar daripada Matahari kita – tetapi mereka akan menyusut. Tidak seperti anak manusia, T Tauris menyusut saat mereka bertambah tua. Pada saat bintang tot telah mencapai T Tauri tahap, bahan kurang volatil sudah mulai memadatkan dekat ke pusat melingkari akresi disk, menciptakan gerakan debu yang sangat halus dan lengket. Partikel debu yang halus mengandung kristal silikat.

Motif debu yang lengket bertabrakan satu sama lain di lingkungan disk yang penuh sesak, dan "merekatkan" diri mereka satu sama lain – membentuk yang lebih besar, dan lebih besar, dan lebih besar benda – dari ukuran kerikil, ukuran batu, ukuran gunung hingga ukuran bulan, hingga ukuran planet. Tubuh yang tumbuh ini berevolusi menjadi planetesimal– blok bangunan primordial dari planet. Planetesimals merupakan populasi yang berlimpah dalam disk, dan beberapa dari mereka dapat berlama-lama di bintang mereka selama miliaran tahun. Di Tata Surya kita sendiri, asteroid dan komet adalah sisa populasi kuno ini planetesimal. Asteroid, yang kebanyakan ditemukan di Sabuk Asteroid Utama antara Mars dan Jupiter, mirip dengan batuan dan metalik planetesimal yang membangun empat planet padat di dalam: Merkurius, Venus, Bumi, dan Mars. Dengan cara yang sama, komet adalah peninggalan dari es, kotor planetesimal yang membentuk kuartet dari luar tata surya raksasa: Jupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus.

Debu Interstellar Menceritakan Kisah Kunonya

Dr Ishii dan rekan-rekannya menggunakan mikroskop elektron transmisi untuk membuat peta dari distribusi unsur dan menemukan bahwa butir-butir gelas (GEMS) tersusun dari subgrain yang lebih kecil yang bergabung bersama dalam lingkungan yang berbeda – mungkin sebelum pembentukan inti komet induknya. Butiran kaca ini juga dienkapsulasi oleh karbon dari jenis yang berbeda dari karbon yang menciptakan matriks perekatan GEMS dan komponen lain dari debu komet.

Bentuk-bentuk karbon yang melapisi subgrain, dan menciptakan matriks di dalam partikel-partikel ini, cenderung berantakan bahkan ketika hanya sedikit dihangatkan. Ini berarti bahwa GEMS tidak mungkin lahir di bagian dalam yang membakar panas nebula matahari dekat dengan panas berapi intens dari matahari yang baru lahir kita. Oleh karena itu, mereka pasti terbentuk dalam lingkungan yang dingin, kaya radiasi. Jenis lingkungan seperti ini kemungkinan ada di luar nebula matahari atau di dalam lipatan kelahiran awan molekul pra-matahari.

"Pengamatan kami menunjukkan bahwa biji-bijian eksotis ini mewakili debu antarbintang pra-matahari yang masih hidup yang membentuk blok bangunan planet dan bintang. Jika kita memiliki ujung jari kita sebagai bahan awal pembentukan planet dari 4,6 miliar tahun lalu, itu mendebarkan dan memungkinkan pemahaman yang lebih dalam tentang proses yang terbentuk dan telah mengubah mereka, "Dr. Ishii menjelaskan dalam 12 Juni 2018 Siaran pers Universitas Hawaii.

Di masa depan, Dr. Ishii dan timnya berencana untuk pergi berburu partikel debu komet tambahan, terutama yang terlindung dengan baik selama menyelam ke atmosfer Bumi. Tim ingin meningkatkan pemahaman ilmiah tentang distribusi karbon yang bersembunyi di dalam GEMS, serta distribusi ukuran GEMS subgrain.

"Ini adalah contoh penelitian yang berusaha untuk memuaskan dorongan manusia untuk memahami asal usul dunia kita dan melayani masyarakat Hawaii dengan meningkatkan reputasi kami untuk keunggulan dalam ilmu ruang angkasa dan sebagai tempat pelatihan bagi siswa kami untuk terlibat dalam ilmu yang menarik," Dr. Ishii terus berkomentar.