Tempa unsurtempat emas dan besi dibuat
Unsur mana yang berasal dari Dentuman Besar, bintang, supernova, dan tabrakan bintang neutron? Halaman ini mendaftar asal tiap unsur menurut tempat tempaannya, dengan riset kuncinya.
Emas tidak terbentuk di Bumi, begitu pula besi. Tabel unsur di game ini mengelompokkan unsur ke delapan jenis asal, delapan "tempaan": Dentuman Besar, sinar kosmik, bintang bermassa rendah, bintang masif, ledakan katai putih, penggabungan bintang neutron, peluruhan radioaktif, dan sintesis buatan. Halaman ini mendaftar unsur apa saja yang dibuat tiap tempaan, lalu membahas beberapa penelitian kunci di baliknya.
Delapan tempaan
| Tempaan | Jumlah unsur | Contoh utama |
|---|---|---|
| Nukleosintesis Dentuman Besar | 3 | Hidrogen, helium, litium |
| Spalasi sinar kosmik | 2 | Berilium, boron |
| Bintang bermassa rendah (proses penangkapan neutron lambat) | 24 | Karbon, nitrogen, fluorin, rubidium, stronsium, itrium, zirkonium, niobium, molibdenum, kadmium, indium, timah |
| Bintang masif (supernova keruntuhan inti) | 22 | Oksigen, neon, natrium, magnesium, aluminium, silikon, fosfor, belerang, klorin, argon, kalium, kalsium |
| Ledakan katai putih (supernova Tipe Ia) | 6 | Vanadium, kromium, mangan, besi, kobalt, nikel |
| Penggabungan bintang neutron (proses penangkapan neutron cepat) | 26 | Rutenium, rodium, paladium, perak, antimon, telurium, iodin, xenon, sesium, samarium, europium, gadolinium |
| Peluruhan radioaktif uranium dan torium | 7 | Polonium, astatin, radon, fransium, radium, aktinium, protaktinium |
| Sintesis buatan | 28 | Teknesium, prometium, neptunium, plutonium, amerisium, kurium, berkelium, kalifornium, einsteinium, fermium, mendelevium, nobelium |
Dalam tabel ini, sintesis buatan (28 unsur) dan penggabungan bintang neutron (26) punya unsur terbanyak, dan spalasi sinar kosmik (2) paling sedikit. "Terutama dari sini dalam tabel unsur game" berarti ini klasifikasi game tentang sumber utama tiap unsur. Satu unsur bisa punya lebih dari satu sumber.
Cara membaca tabel
Polanya jelas. Deretan panjang oksigen, neon, natrium, magnesium, aluminium, silikon, fosfor, belerang, klorin, argon, kalium, dan kalsium menjadi bagian supernova keruntuhan inti bintang masif. Enam unsur vanadium, kromium, mangan, besi, kobalt, dan nikel menjadi bagian ledakan katai putih. Dari rutenium, rodium, paladium, dan perak sampai iodin, xenon, sesium, europium, dan gadolinium, sumbernya adalah penggabungan bintang neutron. Karbon, nitrogen, dan fluorin menjadi bagian bintang bermassa rendah. Artinya, unsur yang bersebelahan di tabel periodik sering berasal dari benda yang sama sekali berbeda. Game memakai pengelompokan ini untuk menunjukkan bahwa setiap unsur di tabel periodik punya "tempat lahir" tertentu, dan setiap tempat lahir terkait dengan satu penelitian di bagian berikut, dari perhitungan Dentuman Besar, sumber energi bintang, sampai pengamatan penggabungan bintang neutron.
Tiga unsur teringan: Dentuman Besar
Ralph Alpher dan George Gamow adalah yang pertama menghitung bagaimana unsur ringan terbentuk dalam Dentuman Besar. Nama Hans Bethe ditambahkan untuk membuat lelucon "αβγ". Makalahnya berjudul "The origin of chemical elements" (Alpher, Bethe, dan Gamow, Physical Review, 1948). Hidrogen, helium, dan litium adalah satu-satunya anggota kelompok ini.
Tungku di dalam bintang
Bagaimana Matahari bisa menyala selama miliaran tahun? Bethe menghitung bahwa bintang bersinar lewat fusi nuklir, yang memecahkan teka-teki itu (Bethe, Physical Review, 1939). Agar bintang menghasilkan cukup karbon, Fred Hoyle memprediksi bahwa karbon-12 pasti punya satu tingkat energi khusus, yang segera dikonfirmasi eksperimen (Hoyle, The Astrophysical Journal Supplement, 1954). Beberapa tahun kemudian, sebuah makalah seratus halaman menjelaskan secara sistematis bagaimana bintang menempa unsur tabel periodik selangkah demi selangkah: "kita semua debu bintang, mulai dari sini" (Burbidge, Burbidge, Fowler, dan Hoyle, Reviews of Modern Physics, 1957).
Ledakan katai putih dan besi
Besi, kobalt, nikel, dan "golongan besi" lainnya terutama ditempatkan pada ledakan katai putih dalam tabel. Katai putih punya batas massa sekitar 1,4 massa Matahari, dan melewatinya sebuah bintang pasti terus runtuh (Chandrasekhar, The Astrophysical Journal, 1931).
Penggabungan bintang neutron: kisah emas
Pertama kalinya satu peristiwa kosmik sekaligus "didengar" dan "dilihat": penggabungan dua bintang neutron (Abbott et al., Physical Review Letters, 2017). Materi yang terlempar dari penggabungan itu mengandung banyak unsur berat, dan emas di cincinmu kemungkinan besar berasal dari tabrakan seperti ini (Kasen et al., Nature, 2017).
Radioaktivitas dan sintesis buatan
Rantai peluruhan uranium dan torium menghasilkan tujuh unsur: polonium, astatin, radon, fransium, radium, aktinium, dan protaktinium. Sintesis buatan menyumbang paling banyak: dari teknesium dan prometium sampai neptunium, plutonium, dan amerisium, lalu einsteinium, fermium, mendelevium, dan nobelium. Satu rincian lagi dari game patut ditambahkan: einsteinium dan fermium sama-sama ditemukan dalam puing uji coba bom hidrogen pertama.
Ingin membaca aslinya? Cari judul-judul ini
- Alpher et al. (1948): "The origin of chemical elements"
- Bethe (1939): "Energy production in stars"
- Hoyle (1954): "On nuclear reactions occurring in very hot stars. I. The synthesis of elements from carbon to nickel"
- Burbidge et al. (1957): "Synthesis of the elements in stars"
- Chandrasekhar (1931): "The maximum mass of ideal white dwarfs"
- Abbott et al. (2017): "GW170817: Observation of gravitational waves from a binary neutron star inspiral"
- Kasen et al. (2017): "Origin of the heavy elements in binary neutron-star mergers from a gravitational-wave event"
Dasar nyata
Nukleosintesis Dentuman Besar: tabel unsur dalam game memuat 3 unsur yang terutama berasal dari sini, termasuk hidrogen, helium, dan litium.
Spalasi sinar kosmik: tabel unsur dalam game memuat 2 unsur yang terutama berasal dari sini, termasuk berilium dan boron.
Bintang bermassa rendah (proses-s): tabel unsur dalam game memuat 24 unsur yang terutama berasal dari sini, termasuk karbon, nitrogen, fluorin, rubidium, stronsium, itrium, zirkonium, niobium, molibdenum, kadmium, indium, timah, dan lainnya.
Bintang masif (supernova keruntuhan inti): tabel unsur dalam game memuat 22 unsur yang terutama berasal dari sini, termasuk oksigen, neon, natrium, magnesium, aluminium, silikon, fosfor, belerang, klorin, argon, kalium, kalsium, dan lainnya.
Ledakan katai putih (supernova Tipe Ia): tabel unsur dalam game memuat 6 unsur yang terutama berasal dari sini, termasuk vanadium, kromium, mangan, besi, kobalt, dan nikel.
Tabrakan bintang neutron (proses-r): tabel unsur dalam game memuat 26 unsur yang terutama berasal dari sini, termasuk rutenium, rodium, paladium, perak, antimon, telurium, iodin, xenon, sesium, samarium, europium, gadolinium, dan lainnya.
Peluruhan radioaktif uranium dan torium: tabel unsur dalam game memuat 7 unsur yang terutama berasal dari sini, termasuk polonium, astatin, radon, fransium, radium, aktinium, dan protaktinium.
Sintetis: tabel unsur dalam game memuat 28 unsur yang terutama berasal dari sini, termasuk teknesium, prometium, neptunium, plutonium, amerisium, kurium, berkelium, kalifornium, einsteinium, fermium, mendelevium, nobelium, dan lainnya.
Riset terkait
Studi-studi ini berkaitan dengan topik ini tetapi bukan bukti langsung untuk halaman ini.
Makalah αβγ: Alpher dan Gamow menghitung bagaimana unsur ringan terbentuk dalam Dentuman Besar, dan nama Bethe ditambahkan agar menjadi “αβγ”.
Sumber: Alpher, Bethe & Gamow, Physical Review 1948, "The origin of chemical elements"
Apa yang menyalakan bintang: Bethe menghitung bahwa bintang bersinar karena fusi nuklir, memecahkan teka-teki bagaimana Matahari bisa menyala miliaran tahun.
Sumber: Bethe, Physical Review 1939, "Energy production in stars"
Batas Chandrasekhar: Katai putih punya massa maksimum, sekitar 1,4 massa Matahari. Melewatinya, bintang pasti terus runtuh.
Sumber: Chandrasekhar, The Astrophysical Journal 1931, "The maximum mass of ideal white dwarfs"
B²FH: Makalah seratus halaman ini menjelaskan langkah demi langkah bagaimana bintang menempa unsur-unsur dalam tabel periodik. Kita semua adalah debu bintang, dan di sinilah gagasan itu bermula.
Sumber: Burbidge, Burbidge, Fowler & Hoyle, Reviews of Modern Physics 1957, "Synthesis of the elements in stars"
Prediksi Hoyle: Agar bintang bisa membuat cukup karbon, Hoyle memprediksi bahwa karbon-12 harus punya tingkat energi khusus, yang kemudian dikonfirmasi eksperimen.
Sumber: Hoyle, The Astrophysical Journal Supplement 1954, "On nuclear reactions occurring in very hot stars. I. The synthesis of elements from carbon to nickel"
Kilonova: Pertama kalinya satu peristiwa kosmik yang sama “terdengar” sekaligus “terlihat”: penggabungan dua bintang neutron.
Sumber: Abbott et al., Physical Review Letters 2017, "GW170817: Observation of gravitational waves from a binary neutron star inspiral"
Asal emas: Materi yang terlempar dari penggabungan bintang neutron mengandung banyak unsur berat. Emas di cincinmu mungkin berasal dari tumbukan semacam itu.
Sumber: Kasen et al., Nature 2017, "Origin of the heavy elements in binary neutron-star mergers from a gravitational-wave event"