SUPERNOVA YANG BUTUH 88 HARI UNTUK MENCAPAI PUNCAK

Supernova 1987A mengajari para astronom bahwa bintang yang kaya hidrogen bisa meledak lalu tidak terburu-buru: alih-alih menyala dalam beberapa hari, ia bertambah terang perlahan selama sekitar 100 hari. Ia menjadi prototipe sebuah keluarga kecil, supernova “mirip 87A” — sekitar 30 yang diketahui, kira-kira 1,4% dari semua bintang yang runtuh.

Dalam beberapa tahun terakhir, survei langit berskala luas menemukan beberapa anggota ekstrem keluarga ini, jauh lebih terang dan lebih lama bertahan daripada yang lain. Mereka sulit dijelaskan dengan mekanisme biasa, ketika neutrino dari bintang neutron yang baru lahir meledakkan bintang itu.

Raksasa yang lamban

Pada 11 Mei 2023, Zwicky Transient Facility di California mendeteksi sumber baru di sebuah galaksi kecil dengan pergeseran merah 0,1020, yaitu sekitar 485 megaparsek jauhnya, atau 1,6 miliar tahun cahaya. Dinamai SN 2023iop, sumber ini diikuti selama lebih dari 600 hari oleh tim internasional yang dipimpin Steve Schulze dari Weizmann Institute of Science di Israel, dengan teleskop dari ultraungu hingga gelombang radio.

Ia butuh setidaknya 88 hari untuk mencapai puncaknya — kenaikan sebenarnya lebih lama, karena ia tertangkap saat sudah menanjak.
Pada puncaknya ia mencapai magnitudo mutlak −20,1: sekitar 0,9 magnitudo lebih terang daripada pemegang rekor sebelumnya di keluarganya, OGLE-73, dan 3,7 hingga 4,0 magnitudo lebih terang daripada SN 1987A. Pada skala ini, angka lebih rendah berarti lebih terang, dan setiap magnitudo adalah faktor sekitar 2,5.
Ia memancarkan setidaknya 4,3 × 10⁵⁰ erg, mungkin lebih mendekati 10⁵¹ — erg adalah satuan energi yang sangat kecil, namun itu masih sebanyak yang dipancarkan Matahari selama beberapa miliar tahun.
Spektrumnya mirip spektrum supernova biasa yang kaya hidrogen — tetapi berubah dengan sangat lambat. Hampir setahun setelah puncak, SN 2023iop belum masuk ke tahap ketika selubungnya menjadi tembus pandang dan membiarkan garis-garis intinya terlihat, tahap yang dicapai SN 1987A dalam sekitar 100 hari.

Kurva magnitudo mutlak terhadap waktu untuk beberapa supernova, dengan SN 2023iop yang tertinggi dan terlebar.

SN 2023iop (hitam) dibandingkan dengan SN 1987A, SN 2018hna, peristiwa ekstrem OGLE-73 dan SN 2020faa, serta supernova mirip 87A dari survei ZTF (abu-abu): lebih terang dan lebih lebar daripada semuanya. — Gambar 18, Schulze dkk. (2026), arXiv:2610.27312.

Terlalu banyak energi untuk neutrino

Ledakan yang digerakkan neutrino punya anggaran tetap: bintang neutron yang baru lahir melepaskan sekitar 3 × 10⁵³ erg, simulasi mengubah sekitar 1% darinya menjadi gerak, dan supernova biasa hanya memancarkan sekitar 10⁴⁹ erg. Untuk menyamai SN 2023iop, seluruh rantai itu harus sekitar 50 kali lebih efisien — yang akan tampak sebagai lontaran yang lebih cepat atau jejak tabrakan dengan gas di sekitarnya. Keduanya tidak terlihat.

Kurva cahayanya memberi dua petunjuk lagi. Kenaikan yang lambat menyiratkan lebih dari 12 massa Matahari materi yang terlontar. Dan jika puncaknya ditenagai nikel-56 radioaktif, seperti pada banyak supernova, dibutuhkan sekitar 2,2 massa Matahari nikel itu — melebihi apa yang dapat ditempa oleh ledakan yang digerakkan neutrino. Para penulis menekankan bahwa ini adalah batas atas, yang hanya berlaku jika radioaktivitas mendominasi.

Sidik jari nikel

Petunjuk yang paling gamblang muncul belakangan. Pada hari ke-326 setelah puncak, sebuah tonjolan kedua telah tumbuh dalam spektrum di dekat 7.300 ångström, yang tidak ada hingga hari ke-140. Tim untuk sementara mengidentifikasinya sebagai garis nikel-58 stabil, yang menyiratkan sekitar 0,017 massa Matahari nikel tersebut bila gasnya bersuhu 5.000 K — sepuluh kali lebih banyak bila bersuhu 3.000 K.

Hal itu penting karena bintang runtuh biasa menghasilkan sekitar sepuluh kali lebih sedikit. Jumlah sebesar itu hanya dicapai oleh model supernova ketidakstabilan pasangan (pair-instability supernova) yang inti heliumnya melebihi seratus kali massa Matahari. Jalur itu terbuka untuk inti helium 65 hingga 130 kali massa Matahari: di sana terbentuk pasangan elektron dan positron, dengan mengorbankan foton-foton yang menyangga inti; kehilangan tekanan itu, inti runtuh, memanas, dan fusi lepas kendali sekaligus, cukup kuat untuk menghancurkan seluruh bintang. Tidak satu pun supernova pembanding menunjukkan tonjolan itu.

Yang cocok dan yang tidak

Sebuah model terbitan tentang ledakan ketidakstabilan pasangan dari maharaksasa merah bermassa 190 kali massa Matahari cocok dengan sangat baik untuk kenaikan, puncak, dan spektrumnya — hingga 150 hari setelah puncak. Lalu model itu gagal: model meredup seiring meluruhnya kobalt-56, sekitar 1 magnitudo per 100 hari, sementara SN 2023iop hanya meredup 0,2 magnitudo per 100 hari, tetap hingga 3,5 magnitudo lebih terang daripada model itu di warna biru (0,7 di warna merah), dan lebih biru daripadanya.

Tiga panel kecerlangan terhadap tanggal dalam tiga warna, titik-titik data dan dua kurva model yang menyimpang setelah puncak.

SN 2023iop (titik hitam) dibandingkan dengan dua model ketidakstabilan pasangan bermassa 190 kali massa Matahari dalam tiga warna: model maharaksasa merah (garis merah) mengikuti data hingga sekitar 150 hari setelah puncak, lalu turun di bawahnya. — Gambar 13 (panel atas), Schulze dkk. (2026), arXiv:2610.27312.

Tim menguji berbagai alternatif. Gema cahaya — debu yang memantulkan puncak sebelumnya — tersingkirkan oleh evolusi spektrum yang mulus. Materi yang jatuh kembali ke lubang hitam atau bintang neutron di pusat menghasilkan bentuk keseluruhan yang tepat tetapi tidak warnanya. Tabrakan dengan gas yang dilepaskan bintang sebelum mati, yang tersembunyi dalam sebuah piringan, secara energi mungkin dan dapat memasok pendar akhir tanpa meninggalkan garis-garis sempit yang biasa. Dua petunjuk lain menunjuk pada bintang yang tidak biasa: cahaya yang terpolarisasi 0,8–1,0%, tanda ledakan yang tidak simetris, dan galaksi induk kerdil bermassa sekitar 150 juta massa Matahari, kemungkinan miskin unsur berat — syarat bagi sebuah bintang untuk mempertahankan inti sebesar itu.

Peringatan bagi alam semesta yang jauh

Para penulis menyimpulkan bahwa ledakan ketidakstabilan pasangan adalah skenario yang paling masuk akal, dengan kelebihan cahaya di akhir ditenagai oleh interaksi tersembunyi. Mereka jelas soal batasannya: identifikasi nikel bertumpu pada satu garis spektrum dan perlu dikonfirmasi, dan SN 2023iop “tampaknya memerlukan lebih dari satu” sumber energi.

Mereka juga menarik pelajaran bagi survei mendatang. Perilaku akhir SN 2023iop yang aneh tidak akan terlihat pada jarak yang lebih jauh — di bawah batas citra tunggal observatorium Rubin di luar pergeseran merah 0,3, di bawah batas survei James Webb di luar pergeseran merah 2 hingga 6. Dilihat dari jauh, ia akan digolongkan sebagai kandidat ketidakstabilan pasangan “tanpa keraguan”. Kandidat-kandidat yang jauh karena itu bisa tampak lebih bersih daripada kenyataannya. Pengamatan yang telah disetujui dengan Teleskop Antariksa James Webb akan mencari pada SN 2023iop debu dan garis-garis inframerah yang dapat membedakan skenario-skenario tersebut.