ALAM semesta tidak selalu dipenuhi oleh bintang, planet, dan galaksi seperti yang terlihat saat ini. Pada masa-masa awal setelah Big Bang, kosmos hanya berisi unsur-unsur sederhana berupa hidrogen, helium, dan sedikit litium.
Dari bahan-bahan inilah lahir bintang-bintang pertama yang dikenal sebagai Populasi III. Meski hingga kini belum pernah diamati secara langsung, para astronom meyakini keberadaannya berdasarkan berbagai pengamatan, perhitungan fisika, dan simulasi komputer.
Dilansir dari laman NASA, bintang generasi pertama ini sangat berbeda dengan bintang yang ada saat ini. Mereka hampir seluruhnya tersusun dari hidrogen dan helium tanpa mengandung unsur-unsur berat seperti karbon, nitrogen, oksigen, maupun besi.
Dalam astronomi, seluruh unsur yang lebih berat dari helium disebut sebagai “logam”. Karena unsur-unsur tersebut belum terbentuk pada masa awal alam semesta, maka bintang Populasi III diyakini merupakan bintang tanpa logam atau metal-free stars.
Mengapa Bintang Pertama tidak Mengandung Logam?
Para ilmuwan mengetahui bahwa setelah Big Bang hanya terbentuk hidrogen, helium, dan sedikit litium. Sementara unsur-unsur yang lebih berat baru dapat muncul melalui proses fusi nuklir di dalam inti bintang.
Artinya, sebelum generasi bintang pertama terbentuk dan mulai menghasilkan unsur-unsur berat tersebut, alam semesta belum memiliki karbon, oksigen, atau besi.
Karena itulah para astronom menyimpulkan bahwa bintang pertama pasti terbentuk dari bahan yang sangat sederhana, yakni hidrogen dan helium murni.
Diduga Berukuran Sangat Besar
Meskipun komposisinya cukup dipahami, ukuran bintang pertama masih menjadi bahan penelitian.
Salah satu petunjuk datang dari fakta bahwa hingga sekarang belum ditemukan bintang tanpa logam. Jika banyak bintang Populasi III berukuran kecil, sebagian di antaranya seharusnya masih bertahan hidup hingga saat ini karena bintang bermassa rendah dapat bersinar selama miliaran tahun.
Namun, karena tidak ada yang ditemukan, banyak astronom menduga sebagian besar bintang pertama memiliki massa sangat besar.
Simulasi komputer yang mempelajari pembentukan bintang di alam semesta awal juga mendukung dugaan tersebut. Model-model tersebut menunjukkan bahwa pembentukan bintang tanpa logam membutuhkan gumpalan materi yang jauh lebih besar dibandingkan pembentukan bintang modern.
Akibatnya, bintang Populasi III diperkirakan memiliki massa antara 10 hingga 300 kali massa Matahari.
Jauh Lebih Panas dan Terang dari Matahari
Ukuran yang sangat besar membuat bintang-bintang pertama diperkirakan memiliki suhu dan tingkat kecerlangan luar biasa.
Semakin besar massa sebuah bintang, semakin tinggi suhu dan energi yang dihasilkannya. Sebagai contoh, bintang dengan massa sekitar 100 kali massa Matahari dapat memiliki suhu permukaan mencapai 100.000 kelvin.
Sebagai perbandingan, suhu permukaan Matahari hanya sekitar 5.500 derajat Celsius.
Bintang sebesar itu juga dapat memancarkan energi setara dengan satu juta Matahari. Sebagian besar energi tersebut dipancarkan dalam bentuk sinar ultraviolet berenergi tinggi, bukan cahaya tampak seperti yang dominan dipancarkan Matahari.
Para astronom meyakini radiasi ultraviolet dari bintang-bintang pertama inilah yang membantu mengakhiri periode “Dark Ages” atau Zaman Kegelapan kosmik dengan mengionisasi gas hidrogen yang memenuhi alam semesta muda.
Apa yang Terjadi pada Bintang-Bintang Pertama?
Nasib bintang pertama bergantung pada massanya. Bintang dengan massa sekitar 10 hingga 140 kali massa Matahari diperkirakan mengakhiri hidupnya melalui ledakan supernova. Ledakan tersebut menyebarkan unsur-unsur berat yang terbentuk di dalam inti bintang ke seluruh penjuru alam semesta.
Material hasil ledakan kemudian menjadi bahan baku pembentukan generasi bintang berikutnya, planet, dan pada akhirnya kehidupan. Sementara itu, bintang yang memiliki massa hingga sekitar 300 kali massa Matahari kemungkinan mengalami jenis supernova yang sangat kuat hingga menghancurkan seluruh tubuh bintang tanpa meninggalkan sisa apa pun.
Ada pula bintang yang lebih besar lagi yang diduga langsung runtuh menjadi lubang hitam tanpa sempat meledak. Beberapa ilmuwan bahkan menduga lubang hitam yang terbentuk dari bintang-bintang purba tersebut menjadi cikal bakal lubang hitam supermasif yang kini ditemukan di pusat banyak galaksi.
Hingga saat ini belum ada bintang Populasi III yang berhasil diamati secara langsung. Bukti keberadaan mereka hanya terlihat melalui jejak yang ditinggalkan, seperti unsur-unsur berat yang ditemukan pada generasi bintang berikutnya, pengaruh radiasi mereka terhadap gas purba alam semesta, dan kemungkinan keberadaan lubang hitam sisa kematiannya.
(NASA/H-3)