KEMAMPUAN partikel hantu atau neutrino untuk berganti “rasa” (flavor) disinyalir menjadi kunci jawaban atas salah satu misteri terbesar di alam semesta: mengapa sebagian bintang raksasa meledak dalam ledakan supernova yang dahsyat, sementara sebagian lainnya langsung runtuh membentuk lubang hitam.
Riset terbaru dari para astrofisikawan menunjukkan bahwa perubahan sifat pada neutrino di dalam inti bintang yang sekarat dapat mengubah alur transfer energi secara signifikan. Fenomena ini juga diyakini mampu menjawab teka-teki astronomi lainnya, seperti mengapa jumlah ledakan supernova yang terdeteksi di ruang angkasa jauh lebih sedikit daripada yang diprediksikan teori selama ini.
Neutrino sering juluki sebagai “partikel hantu” karena nyaris tidak bermassa dan sangat jarang berinteraksi dengan materi biasa. Namun, peran partikel ini menjadi vital saat bintang berukuran masif kehabisan bahan bakar nuklirnya. Tanpa adanya dorongan reaksi fusi untuk menahan gravitasi, inti bintang akan runtuh seketika akibat bobotnya sendiri.
Proses keruntuhan ekstrem tersebut menghasilkan tekanan dan suhu tinggi yang memaksa proton dan elektron menyatu menjadi neutron, sekaligus memicu pelepasan neutrino dalam jumlah luar biasa besar. Sekitar 99% energi dari keruntuhan inti ini dibawa oleh neutrino.
Dalam kondisi tertentu, sebagian kecil neutrino akan mentransfer energinya dan memanaskan materi di sekitarnya. Pemanasan ini memicu ledakan dahsyat yang melontarkan lapisan luar bintang sebagai supernova, serta menyisahkan objek padat berupa bintang neutron. Namun jika proses pemanasan neutrino tersebut gagal, dorongan ledakan tidak akan terbentuk dan seluruh material bintang akan terus runtuh hingga melahirkan lubang hitam (black hole).
Secara teoretis, neutrino hadir dalam tiga “rasa” atau jenis, yaitu neutrino elektron, muon, dan tau. Jenis neutrino elektron dan antineutrinonya memiliki kecenderungan interaksi yang lebih tinggi dengan materi biasa dibandingkan dua jenis lainnya. Hal ini membuat perubahan rasa pada neutrino memegang peranan kritis terhadap besarnya energi pemanasan yang ditransfer ke materi bintang.
Dalam simulasi terbaru, para ilmuwan memodelkan keruntuhan 195 bintang dengan massa bervariasi, mulai dari 9 hingga 120 kali massa Matahari. Mereka menemukan fenomena konversi atau perubahan rasa neutrino justru membuat bintang raksasa lebih sulit meledak menjadi supernova, dan sebaliknya, lebih cenderung runtuh secara langsung menjadi lubang hitam.
Sensitivitas ini terbukti paling menonjol pada kelompok bintang yang memiliki massa antara 16 hingga 30 kali massa Matahari.
“Yang paling mengejutkan kami adalah bahwa bintang-bintang berukuran antara 16 hingga 30 kali massa matahari, yang mana banyak di antaranya meledak dengan mudah dalam simulasi standar kami, ternyata sangat sensitif terhadap fisika neutrino,” ungkap Irene Tamborra, salah satu penulis studi dan astrofisikawan partikel dari Niels Bohr Institute di Universitas Kopenhagen.
Studi yang diterbitkan dalam jurnal Physical Review D ini juga memberikan penjelasan logis mengenai fenomena bintang maharaksasa merah (red supergiant) yang kerap menghilang dari pemantauan teleskop tanpa menunjukkan tanda-tanda ledakan supernova. Selain itu, model ini memperkirakan bahwa bintang neutron yang terbentuk dari ledakan yang berhasil kemungkinan memiliki massa yang lebih ringan dari perkiraan sebelumnya. (Space/Z-2)