Seberapa Bahaya Supernova Terdekat Bagi Kehidupan di Bumi?

Kehidupan dan supernova tidak bercampur. Dari kejauhan, ledakan supernova sangat mempesona. Sebuah bintang yang lebih besar dari Matahari kita kehabisan hidrogen dan menjadi tidak stabil. Akhirnya, ia meledak dan melepaskan begitu banyak energi sehingga dapat mengungguli galaksi induknya selama berbulan-bulan.

Tetapi ruang angkasa sangat luas dan sebagian besar kosong, dan supernova relatif jarang. Dan kebanyakan planet tidak mendukung kehidupan, jadi kebanyakan supernova mungkin meledak tanpa mempengaruhi makhluk hidup.

Tetapi sebuah studi baru menunjukkan bagaimana satu jenis supernova memiliki jangkauan yang lebih luas daripada yang diperkirakan. Dan itu bisa memiliki konsekuensi bagi planet seperti kita.

Bumi tidak asing dengan supernova. Satu belum cukup dekat untuk mensterilkan Bumi, tetapi ada bukti yang menunjukkan supernova telah mempengaruhi kehidupan di Bumi.

Sebuah makalah tahun 2018 menyajikan bukti ledakan supernova di dekat Bumi sekitar 2,6 juta tahun yang lalu. Jaraknya sekitar 160 tahun cahaya. Penulis makalah itu mengaitkan supernova dengan kepunahan megafauna laut Pliosen. Dalam peristiwa itu, hingga sepertiga spesies laut besar di Bumi musnah, tetapi hanya di perairan pantai yang dangkal.

Makalah lain menunjukkan hingga 20 supernova dalam 11 juta tahun terakhir di asosiasi Scorpius-Centaurus OB. Beberapa di antaranya sedekat 130 tahun cahaya dengan Bumi. Penulis makalah mengatakan bahwa sekitar 2 juta tahun yang lalu, salah satu supernova meledak cukup dekat dengan planet kita untuk merusak lapisan ozon.

Tetapi ada berbagai jenis supernova. Beberapa dari mereka memiliki jangkauan yang jauh lebih lama dan durasi yang jauh lebih besar. Para ilmuwan telah lama mengetahui tentang sinar gamma kuat yang dilepaskan supernova selama ledakan. Mereka juga tahu tentang sinar kosmik yang bisa datang ratusan atau ribuan tahun kemudian. Jika ini terjadi cukup dekat dengan planet seperti Bumi, sinar kosmik dapat menipiskan lapisan ozon dan meningkatkan radiasi muon di permukaan.

Supernova bercahaya sinar-X tipe I berbeda dari supernova lainnya. Ketika supernova meledak, ia segera memancarkan sinar gamma dan foton lainnya. Dalam supernova bercahaya sinar-x, sinar gamma dan foton dipancarkan, tetapi sebagian radiasi dari ledakan tersebut berinteraksi dengan medium circumstellar padat yang mengelilingi bintang nenek moyang. Ini menciptakan sinar-x yang dapat mematikan hingga 160 tahun cahaya.

Dalam skenario di mana SN meledak di dekat Bumi, diperlukan waktu berbulan-bulan atau bertahun-tahun setelah ledakan awal agar sinar-x tiba. Interaksi dengan puing-puing circumstellar menyebabkan penundaan. Sinar-x dapat menguras lapisan ozon Bumi, memungkinkan radiasi UV berbahaya dari Matahari mencapai permukaan planet.

Setelah sinar-x tiba, sinar kosmik tiba, mirip dengan SN lainnya. Ini adalah pukulan ganda untuk lapisan ozon bumi.

Para peneliti tidak yakin tentang jarak mematikan supernova. Ada banyak variabel, baik di bintang nenek moyang maupun di lingkungannya. Kehilangan massa bintang nenek moyang sangat penting. Tetapi dengan mengkarakterisasi dosis sinar-x yang mematikan untuk stratosfer Bumi dan keluaran energi dari beberapa SN paling terang, penulis menghitung jarak mematikan untuk beberapa supernova terkenal.

SN 1987A meledak di Awan Magellan Besar, dan cahayanya mencapai Bumi pada tahun 1987. Para ilmuwan mengamati ledakan tersebut dan mengkonfirmasi sumber energi untuk cahaya tampak SN untuk pertama kalinya. Ini membuktikan bahwa pancaran jangka panjang setelah ledakan SN adalah radioaktif.

SN1987A tidak terlalu mematikan, menurut penulis. Mereka mengatakan SN hanya mematikan untuk jarak kurang dari satu tahun cahaya. Itu adalah SN paling tidak berbahaya dari 31 yang dicirikan tim.

Yang paling mematikan dari 31 adalah SN2006jd. Itu meledak di galaksi NGC 4179, sekitar 57 juta tahun cahaya, dan cahaya mencapai Bumi pada 2006. Menurut para peneliti, SN2006jd mematikan hingga hampir 100 tahun cahaya.

Lima SN paling mematikan dalam penelitian ini semuanya adalah supernova Tipe IIn, seperti tujuh dari sepuluh besar.

Supernova tipe IIn juga memiliki jangkauan pengaruh terbesar. Ini menunjukkan bahwa SN ini dapat secara signifikan mempengaruhi biosfer Bumi dari jarak yang lebih jauh.

Tata Surya kita berada di dalam apa yang dikenal sebagai Gelembung Lokal . Ini adalah rongga yang diukir dari ISM di Lengan Orion Bima Sakti. Beberapa ledakan supernova menciptakan gelembung dalam 10 hingga 20 juta tahun terakhir. Apakah SN itu memengaruhi Bumi?

Kemajuan dalam astronomi sinar-x akan menjelaskan lebih banyak konsekuensi bagi planet-planet terestrial, dan penulis berpikir masih banyak lagi yang bisa diungkap. Tetapi pengamatan mereka menunjukkan bahwa “… fase sinar-X yang berinteraksi dari evolusi SN dapat membawa konsekuensi yang signifikan bagi planet terestrial. Kami membatasi spekulasi lebih lanjut sampai perkembangan lebih lanjut dalam astronomi sinar-X dibuat; namun, bukti yang disajikan di sini tentu saja menunjukkan proses ini sebagai proses yang mampu memberikan konsekuensi mematikan bagi kehidupan pada jarak yang sangat jauh.”

Para ilmuwan tahu bahwa supernova memiliki beberapa efek di Bumi. Kehadiran isotop radioaktif 60 Fe memiliki waktu paruh 2,6 juta tahun, namun para peneliti menemukan 60 Fe yang tidak membusuk dalam sampel laut yang berasal dari 2 hingga 3 Myr yang lalu. Seharusnya sudah membusuk menjadi nikel sejak lama. Supernova dapat menciptakan 60 Fe melalui nukleosintesis ketika meledak.

Tetapi hal-hal lain dapat membuat 60 Fe. Bintang cabang raksasa tanpa gejala juga bisa melakukannya, jadi dengan sendirinya, itu bukan senjata api untuk supernova terdekat.

Para peneliti juga menemukan 53 Mn dalam sampel yang sama dari kerak ferromangan yang mengandung 60 Fe. Ini juga merupakan isotop radioaktif yang seharusnya sudah meluruh sekarang. Tidak seperti 60 Fe, hanya supernova yang dapat menciptakan 53 Mn. Kehadirannya adalah bukti pasti dari supernova terdekat di masa lalu geologis baru-baru ini.

Bukan keberadaan isotop radioaktif ini yang menimbulkan ancaman bagi kehidupan. Itu adalah radiasi yang pasti menghantam Bumi, dan jika supernova yang menciptakan isotop cukup dekat untuk menyebarkannya ke Bumi, maka radiasi itu pasti juga menghantam Bumi.

Radiasi pengion dari supernova dapat mengubah kimia atmosfer bumi dari jarak yang cukup jauh. Ledakan awal energi dari SN menimbulkan satu ancaman, dan begitu pula sinar kosmik yang datang ratusan atau ribuan tahun kemudian dan tetap ada. Tetapi penelitian ini menambahkan ancaman lain: sinar-x yang datang berbulan-bulan atau bertahun-tahun setelah ledakan awal. “Oleh karena itu, akibat wajar dari ancaman hebat yang ditemukan di sini adalah bahwa ini mengubah garis waktu yang kita ketahui bahwa SN dapat memengaruhi planet terdekat, menambahkan fase tambahan efek samping.”

Apa sebenarnya efeknya?

“Menggabungkan temuan ini dengan penilaian ancaman kami di sini, ada kemungkinan satu atau lebih dari SNe ini berinteraksi, dan dengan demikian menimbulkan radiasi sinar-X dosis tinggi di atmosfer bumi. Ini menyiratkan bahwa emisi sinar-X SN memiliki dampak penting di Bumi dan berpotensi memainkan peran dalam evolusi kehidupan itu sendiri, ”tulis mereka.

Ledakan SN hampir pasti melanda planet kita. Konsekuensi yang tepat sulit bagi para ilmuwan untuk menguraikan. Tapi jika radiasi melemahkan lapisan ozon, memungkinkan lebih banyak radiasi UV mencapai permukaan bumi, itu akan menyebabkan mutasi. Ini disebut mutagenesis UV, yang mungkin telah mendorong evolusi molekuler dan sangat penting dalam asal usul seks. Faktanya, mutasi adalah pendorong utama evolusi.

Fakta bahwa supernova dapat menyebabkan mutasi adalah latar belakang pernyataan penutup penulis.

“Dengan demikian kami menyimpulkan dengan komentar bahwa penelitian lebih lanjut tentang emisi sinar-X SN memiliki nilai tidak hanya untuk astrofisika bintang tetapi juga untuk astrobiologi, paleontologi, dan ilmu Bumi dan planet secara keseluruhan.”

Penelitian ini memiliki implikasi untuk kelayakhunian di seluruh galaksi juga. Galactic Habitable Zone (GHZ) adalah wilayah di galaksi yang kemungkinan besar layak huni . Karena supernova bisa berakibat fatal bagi kehidupan jika cukup dekat, daerah dengan banyak bintang yang berpotensi meledak sebagai supernova kurang layak huni. Jika penelitian ini benar, maka supernova bisa mematikan pada jarak yang lebih jauh dari yang diperkirakan dan bisa berakibat fatal dalam periode beberapa bulan atau tahun setelah ledakan awal akibat sinar-x. Itu mengubah bentuk dan lokasi GHZ galaksi.

Para peneliti mendesak studi supernova jangka panjang selama berbulan-bulan dan bertahun-tahun setelah ledakan dan permohonan untuk lebih banyak kemajuan dalam pengamatan x-ray untuk membantu penelitian. “Pengamatan dan inovasi ini akan menjelaskan sifat fisik emisi sinar-X SN dan akan mengklarifikasi bahaya yang ditimbulkan oleh peristiwa ini bagi kehidupan di galaksi kita dan daerah pembentuk bintang lainnya,” tulis mereka.