Sebuah bintang di galaksi Bima Sakti ini adalah bintang purba paling murni yang pernah ditemukan astronom hingga saat ini.

Artinya, bintang ini luar biasa (meski tidak sepenuhnya) bebas dari “polusi” logam yang baru terbentuk setelah bintang-bintang lain lahir dan mati – sebuah fosil peninggalan alam semesta awal, kemungkinan lahir dari gas yang diperkaya oleh salah satu ledakan supernova pertama di alam semesta.

Dulunya adalah bintang bermassa rendah mirip Matahari, SDSS J0715-7334 telah mengakhiri fase utamanya dan kini menjadi raksasa merah yang mendekati akhir hayatnya – bertahan cukup lama untuk mengajarkan kita tentang zaman purba yang sangat lampau.

“Bintang-bintang murni ini adalah jendela ke fajar kelahiran bintang dan galaksi di alam semesta,” ujar kosmolog Alexander Ji dari University of Chicago, yang memimpin penelitian ini.

Setelah alam semesta muncul dalam Dentuman Besar, ruang angkasa dipenuhi oleh kabut plasma panas dan padat yang terdiri dari inti atom kecil dan elektron bebas.

Sedikit cahaya yang ada saat itu tak bisa menembus kabut ini; foton akan sekadar dipantulkan oleh elektron yang beterbangan, membuat alam semesta tampak gelap.

Sekitar 300.000 tahun setelah Dentuman Besar, alam semesta sudah cukup dingin untuk memungkinkan proton dan elektron bergabung membentuk hidrogen netral dan sedikit helium. Dari gumpalan padat hidrogen dan helium murni inilah bintang-bintang pertama lahir, yang dikenal sebagai Populasi III.

Unsur yang lebih berat dari helium baru menyebar luas ke seluruh alam semesta setelah bintang-bintang ini mati.

Bintang ditenagai oleh fusi – proses di mana atom-atom menyatu membentuk unsur yang lebih berat, mulai dari hidrogen menjadi helium, lalu helium menjadi karbon, dan seterusnya. Dalam astronomi, unsur yang lebih berat dari helium disebut logam.

Rantai fusi berakhir pada besi, karena meleburkannya membutuhkan lebih banyak energi daripada yang dihasilkan. Tapi unsur yang lebih berat lagi justru tercipta dalam ledakan supernova superenergetik yang menandai kematian bintang-bintang masif. Ledakan ini menyebarkan unsur-unsur berat ke angkasa, yang kemudian bisa menjadi bagian dari proses pembentukan bintang baru.

Setiap bintang yang pernah diukur selalu mengandung sejumlah “polusi” logam ini – tapi kadarnya berbeda-beda. Bintang dengan kadar logam paling rendah, yang dikenal sebagai Populasi II, metalisitasnya sangat rendah sehingga komposisinya pasti berasal dari “pewarisan” bintang Populasi III.

“Belum pernah ada bintang Populasi III yang teramati, entah karena massanya besar, hidup singkat, dan mati muda, atau bintang Populasi III bermassa rendah yang bisa bertahan hingga kini sangatlah langka,” jelas astronom Kevin Schlaufman dari Johns Hopkins University.

“Bagaimanapun, sifat-sifat generasi bintang pertama ini adalah salah satu misteri terpenting dalam astrofisika modern.”

Karena itu, bintang Populasi II sangat diburu oleh astronom, yang menganalisis sifat kimianya untuk mempelajari bintang yang “menciptakan” mereka.

Ini membawa kita kembali ke SDSS J0715-7334, yang ditemukan nyaris secara tak sengaja oleh Ji dan murid-muridnya saat mencari bintang menarik menggunakan Sloan Digital Sky Survey (SDSS) sebagai bagian dari kurikulum mereka.

Malam pertama di teleskop, bintang kedua yang diamati para murid adalah SDSS J0715-7334. Rencananya, pengamatan hanya 10 menit. Tapi akhirnya, mereka mengamatinya selama tiga jam.

“Saya mengawasi kamera itu sepanjang malam untuk memastikan semuanya berfungsi,” kata astronom Natalie Orrantia, salah satu murid yang terlibat.

Saat diteliti lebih dekat, bintang itu ternyata memiliki komposisi yang hampir seluruhnya hidrogen dan helium. Metalisitasnya hanya 0,005 persen dari Matahari, dan hampir separuh dari rekor pemegang metalisitas terendah sebelumnya.

Spektrumnya hanya mengandung sedikit sekali besi – total metalisitasnya 40 kali lebih rendah dari bintang dengan kadar besi terendah yang diketahui. Tapi yang benar-benar membuat peneliti takjub adalah kadar karbonnya yang sangat rendah.

“Bintang ini mengandung karbon sangat sedikit, yang menunjukkan bahwa ‘taburan’ debu kosmik awal-lah yang bertanggung jawab atas pembentukannya,” kata Ji. “Jalur pembentukan seperti ini baru terlihat sekali sebelumnya.”

Biasanya, gas membutuhkan unsur-unsur tertentu seperti karbon atau oksigen untuk mendingin cukup agar bisa membentuk bintang. Jalur pembentukan bintang Populasi III diperkirakan bergantung pada molekul hidrogen, yang kurang efisien. Tapi begitu karbon muncul, ia menjadi pemain utama dalam pendinginan yang dibutuhkan untuk pembentukan bintang di seluruh alam semesta.

Ketiadaan karbon dalam spektrum SDSS J0715-7334 bukan berarti pendinginan murni oleh hidrogen, seperti yang kemungkinan digunakan bintang pertama alam semesta.

Sebaliknya, kimianya menunjukkan bintang ini terbentuk dalam kondisi perantara yang langka, di mana karbon terlalu sedikit untuk jalur pendinginan biasa, sehingga sedikit debu kosmik – sisa abu dari supernova Populasi III – kemungkinan membantu gas tersebut runtuh dan membentuk bintang.

Artikel terkait: Akhirnya Kita Tahu Apa yang ‘Menyalakan Lampu’ di Fajar Alam Semesta

“Namun, perlu ditemukan lebih banyak bintang dengan metalisitas sangat rendah di lingkungan berbeda untuk menguji hipotesis ini,” tulis Ji dan tim dalam makalah mereka.

Posisi dan gerakan bintang ini di langit menunjukkan bahwa asalnya bukan dari Bima Sakti, melainkan dari Awan Magellan Besar, galaksi kerdil yang mengorbit Bima Sakti. Ini bisa berarti Awan Magellan Besar menyimpan lebih banyak bintang serupa yang menunggu untuk ditemukan.

“Kemungkinan kita akan menemukan proporsi bintang ultra-metal-miskin yang relatif lebih tinggi di galaksi seperti Awan Magellan dibandingkan di Bima Sakti kita sendiri,” kata Schlaufman.

“Masih banyak yang harus dilakukan untuk memahami apa yang sebenarnya terjadi di era yang sangat, sangat lampau ketika Bima Sakti masih muda. Kita baru menggaruk permukaannya saja.”

Penemuan ini telah dipublikasikan di jurnal Nature Astronomy.