KELAHIRAN BINTANG
Sebelum mempertimbangkan bagaimana bintang mati, ada baiknya mempertimbangkan bagaimana bintang dilahirkan. Bagaimana kita tahu tahap apa yang telah dicapai bintang dalam hidupnya? Jawabannya datang dari teori rinci kehidupan bintang, yang didasarkan pada hukum fisika. Teori "evolusi bintang" ini adalah salah satu pencapaian besar sains di abad ke-20.
Pertanyaan pertama untuk ditanyakan adalah, 'apa itu bintang'? Bintang hanyalah awan gas. Bintang lahir dari gas tipis yang memenuhi seluruh ruang. Gas ini terutama terdiri dari atom hidrogen, dengan taburan helium dan beberapa debu. Di beberapa tempat, gas terganggu oleh bintang-bintang di dekatnya dan menggumpal menjadi awan gas antarbintang yang lebih padat.
Menurut teori gravitasi, gravitasi awan gas itu sendiri yang membuatnya menarik dirinya sendiri. Hal ini menyebabkan gas menariknya ke dalam dirinya sendiri, menekan awan ke kepadatan yang lebih tinggi. Pusat awan menjadi wilayah yang paling terkompresi. Di sini, para astronom mengharapkan beberapa gas mengembun menjadi gumpalan individu, masing-masing disatukan oleh gravitasinya sendiri. Ketika gas dikompresi, itu menjadi lebih panas. Jadi, suhu di pusat setiap gumpalan naik menjadi 10 juta derajat Celcius, cukup panas untuk memulai reaksi nuklir. Reaksi-reaksi ini mengubah hidrogen menjadi helium dan menciptakan sejumlah besar energi. Akibatnya, gumpalan mulai bersinar: sebuah bintang lahir.
Dengan menggunakan teleskop inframerah, para astronom telah menemukan bahwa gumpalan gas runtuh dengan cara yang agak aneh. Bagian tengah gumpalan jatuh ke dalam agak cepat, sedangkan bagian luar mengikuti dengan kecepatan yang lebih santai. Gumpalan-gumpalan itu juga berputar, cukup lambat, tetapi saat bagian luar jatuh ke dalam, gumpalan-gumpalan itu mulai berputar lebih cepat—sama seperti para pemain es berputar lebih cepat saat mereka menarik lengan mereka. Akibatnya, gas yang jatuh membentuk cakram di sekitar bintang yang baru lahir di pusatnya, di mana gas tersebut cukup terkompresi untuk memulai reaksi nuklir. Di dalam piringan ini, gas dan debu yang tercampur di dalamnya akhirnya membentuk sekumpulan planet yang mengorbit bintang baru.
Begitu bintang bersinar, ia menghasilkan 'angin' gas panas yang kuat yang memaksanya keluar ke arah yang berlawanan, di atas dan di bawah piringan. Angin ini mengusir sebagian besar awan gas asli yang menyembunyikan bintang dari pandangan. Sekarang kita bisa melihat bintang muda dengan teleskop biasa. Mereka menerangi sisa-sisa gas dari awan asli, membuatnya bersinar sebagai nebula yang terang.
Nebula, masing-masing mengelilingi "pembibitan" bintang-bintang muda, membentuk beberapa pemandangan paling indah di langit. Yang paling terkenal adalah Nebula Orion M42 yang dapat Anda lihat dari Eropa dengan mata telanjang selama bulan-bulan musim dingin, sebagai bagian berkabut di bawah bintang-bintang sabuk di konstelasi pemburu yang perkasa.
URUTAN UTAMA (Sebuah bintang di puncak hidupnya)
Ketika sebuah bintang lahir, itu adalah bola gas panas, terutama terdiri dari hidrogen. Itu bersinar karena reaksi nuklir di pusatnya mengubah hidrogen menjadi helium. Sejauh ini, semua bintang yang baru lahir adalah sama. Hal utama yang membedakan satu bintang dari yang lain adalah massanya, jumlah materi yang dikandungnya. Massa sebuah bintang ditentukan pada kelahirannya dan menentukan masa hidup sebuah bintang dan nasib akhirnya.
Cara bintang hidup dan mati terutama bergantung pada massanya: bintang kelas berat memiliki kehidupan yang lebih pendek dan kematian yang lebih spektakuler.
Matahari kita adalah bintang yang sangat khas, saat ini berada di puncak kehidupannya sehingga menjadikannya tolok ukur yang nyaman untuk mengukur bintang lain. Alih-alih mengatakan sebuah bintang berbobot 20.000 juta juta ton, misalnya, kita dapat mengatakan bahwa itu sama besarnya dengan 10 matahari. Pada skala ini, bintang yang baru lahir mencakup rentang yang luas, dari seringan 0,07 matahari hingga seberat 100 matahari.
Reaksi nuklir berjalan paling cepat di bintang terberat, karena pusatnya paling panas dan paling padat. Jadi bintang yang lebih berat adalah bintang yang lebih terang, dengan permukaan yang lebih panas. Kita dapat menyusun bintang-bintang ini dalam urutan tertentu, yang disebut deret utama jenis bintang. Di salah satu ujungnya terdapat bintang-bintang ringan, yang jauh lebih redup daripada Matahari dan dengan suhu permukaan hanya 3000 °C. Matahari berada di tengah dengan suhu 6000C. Di ujung atas rentang adalah bintang kelas berat yang bersinar seterang 100.000 matahari, dengan suhu permukaan 30.000°C atau lebih.
Sebuah bintang menghabiskan sebagian besar hidupnya mengubah hidrogen menjadi helium sehingga periode periode deret utama benar-benar merupakan puncak dari hidupnya. Panjang hidupnya sangat tergantung pada seberapa berat bintang itu. Sebuah bintang kelas berat menggunakan bahan bakar nuklirnya begitu cepat sehingga segera kehabisan pasokan hidrogennya. Sebuah bintang ringan, meskipun memiliki persediaan bahan bakar yang lebih kecil untuk memulai, menggunakannya jauh lebih bertahap, dan bertahan untuk waktu yang lebih lama.
Masa hidup sebuah bintang terlalu lama untuk kita hargai dengan mudah, jadi sekali lagi kita bisa menggunakan Matahari sebagai pembanding. Menurut teori, Matahari akan menghabiskan 10.000 juta tahun sebagai bintang deret utama. Bintang-bintang terberat bertahan hanya seperseribu kali ini. Bintang-bintang yang sangat ringan dapat bertahan seratus kali lebih lama dari Matahari.
Ketika bintang seperti Matahari mati, ia tidak mati begitu saja. Sebaliknya, ia mengalami semacam "penyebaran usia paruh baya" dan berkembang menjadi raksasa merah sekitar seratus kali ukuran sebelumnya.
Alasan perilaku ini ada di pusat bintang, intinya. Reaksi di sini telah mengubah hidrogen asli menjadi helium. Seperti abu dalam api, wilayah tengah ini tidak menghasilkan energi. Reaksi nuklir masih berlangsung di 'kulit' tipis di sekitar inti helium dan perhitungan menunjukkan bahwa reaksi ini menghasilkan lebih banyak energi daripada sebelumnya. Saat energi ekstra ini mendorong ke atas melalui bintang, itu membuat bagian luar bintang membengkak. Saat lapisan luarnya mendingin, bintang itu memancarkan warna merah: oleh karena itu dinamai "raksasa merah". Jika kita dapat memotong bagian raksasa merah, kita akan menemukan bahwa ia memiliki inti yang sangat kecil dan padat dan wilayah luar yang sangat besar dengan gas yang sangat tipis-jauh lebih langka daripada atmosfer bumi.
Dibandingkan dengan bintang deret utama, bintang raksasa merah tidak terlalu umum; namun, karena sangat besar, mereka tampak cerah dan mencolok di langit kita. Yang paling terkenal adalah Betelgeuse, di konstelasi Orion; lainnya adalah Antares, di Scorpio nama Yunani berarti 'saingan Mars' karena warna merahnya yang cemerlang.
Raksasa merah merasa sulit untuk mempertahankan wilayah luarnya yang besar. Bintang menjadi tidak stabil dan akhirnya gas luar melayang ke luar angkasa. Sebelum benar-benar menghilang, gas tersebut membentuk gelembung di sekitar bintang sekarat yang efeknya seperti cincin asap bercahaya di luar angkasa. Para astronom menyebut gelembung-gelembung ini "nebula planetary karena mereka terlihat seperti planet ketika Anda mengamatinya dengan teleskop kecil.
Setelah daerah luar bintang menghilang, kita dapat melihat inti kecil yang sangat panas. Diameternya hanya seperseratus Matahari, tidak lebih besar dari planet Bumi dan sangat panas sehingga bersinar putih panas. Para astronom menyebutnya 'katai putih'. Karena katai putih sangat kecil, mereka muncul sebagai objek yang agak redup di langit sehingga sulit ditemukan.
Para astronom telah sangat berhasil melacak katai putih ketika mereka menjadi pendamping bintang lain. Yang pertama ditemukan adalah pendamping Sirius, bintang paling terang di langit. Karena Sirius dikenal sebagai Bintang Anjing, pendamping kecilnya sering disebut 'Anak Anjing'. Katai putih tidak lagi menghasilkan energi apa pun. Itu bersinar hanya karena ia memulai hidup dengan begitu panas. Seiring berjalannya waktu, secara bertahap mendingin, memudar melalui kuning, oranye dan merah, sampai, seperti bara api yang sekarat, memudar dari pandangan sama sekali.
SUPERNOVA - Ledakan di Luar Angkasa
Sebuah bintang kelas berat memiliki akhir yang jauh lebih dramatis seperti yang disaksikan oleh para astronom di belahan bumi selatan pada tahun 1987. Sebuah bintang yang sebelumnya hanya terlihat melalui teleskop yang kuat tiba-tiba meledak dan bersinar begitu terang sehingga mudah terlihat dengan mata telanjang. Bintang itu mati sebagai supernova.
Penumpukan supernova dimulai setelah bintang berat menjalani urutan kehidupan utamanya. Sekarang bintang tersebut telah menggunakan pasokan hidrogen pusatnya, ia berkembang menjadi raksasa merah, dengan inti kompak pusat helium. Tapi ini bukan akhir dari cerita. Di tengah bintang yang begitu masif, tekanan dan suhu terus meningkat hingga atom helium mulai melebur menjadi unsur yang lebih berat, karbon. Reaksi ini menghasilkan energi ekstra untuk menjaga bintang tetap bersinar. Akhirnya, peningkatan suhu dan tekanan memaksa karbon untuk berubah menjadi elemen yang lebih berat seperti neon, silikon, dan besi.
Pada titik ini, inti bintang seperti bawang, dengan lapisan konsentris (dari dalam ke luar) dari besi, silikon, neon, karbon, helium, dan hidrogen. Namun proses tersebut tidak dapat berlangsung terus menerus. Jika Anda mencoba menggabungkan inti besi, reaksinya tidak menghasilkan energi, tetapi membutuhkan energi Jadi pusat bintang sekarang tidak stabil. Hanya dalam beberapa detik, itu runtuh sepenuhnya. Gelombang energi dari inti yang runtuh menghancurkan bintang, dalam ledakan besar supernova.
BINTANG NEUTRON DAN LUBANG HITAM
Apa yang terjadi pada inti supernova yang runtuh? Pada 1930-an, dua astronom yang bekerja di AS, Fritz Zwicky dan Walter Baade, menyarankan bahwa ia menyusut menjadi bola kecil, lebih kecil dari katai putih, seluruhnya terbuat dari partikel subatom yang disebut neutron.
Selama beberapa dekade, ini hanya ide teoretis sampai suatu hari musim gugur di tahun 1967. Dua astronom radio di Cambridge, Tony Hewish dan Jocelyn Bell, menangkap sinyal reguler yang datang dari langit. Mereka menolak gagasan bahwa itu mungkin "manusia hijau kecil" yang mencoba menghubungi Bumi, dan menyadari bahwa mereka malah menemukan semacam mercusuar alami di luar angkasa.
Lentera mercusuar memancarkan sinar cahaya yang tampak berkedip saat lentera berputar. Sinyal yang ditangkap di Cambridge pasti berasal dari mercusuar kosmik yang memancarkan sinar gelombang radio, dan berputar sekitar satu detik. Dari pengetahuan kita saat ini, hanya satu jenis bintang yang cukup kecil untuk berputar begitu cepat, bintang neutron.
Para astronom radio kini telah menemukan ratusan bintang neutron yang berputar (juga dikenal sebagai pulsar, karena "denyut" gelombang radionya yang teratur). Salah satunya terletak di pusat Nebula Kepiting, awan gas bengkok yang dikeluarkan oleh supernova yang meledak 900 tahun lalu.
Sebuah bintang neutron hanya memiliki diameter sekitar 25 kilometer dan materi di dalamnya sangat padat sehingga sebuah kepala peniti materi dari bintang neutron akan memiliki massa satu juta ton. Gravitasinya begitu kuat sehingga seorang astronot yang mencoba mendarat di permukaannya akan hancur dan menyebar hingga membentuk lapisan setebal satu atom saja.
Katai putih dan bintang neutron mungkin tampak sangat aneh, tetapi teori memprediksi jenis "mayat bintang" yang lebih aneh lagi, sebuah lubang hitam. Jika inti supernova yang runtuh terlalu masif (lebih berat dari tiga matahari), ia tidak dapat berakhir sebagai bintang neutron. Gravitasinya sendiri begitu kuat sehingga inti terus menyusut, hingga menjadi titik matematis, tanpa ukuran sama sekali dan kepadatan tak terbatas. Mengelilingi titik ini adalah wilayah beberapa kilometer di mana gravitasi begitu kuat sehingga tidak ada yang bisa lolos, bahkan cahaya. Wilayah ini adalah lubang hitam. Itu "hitam" karena tidak membiarkan cahaya lolos; dan bahkan jika Anda mencoba meneranginya, lubang itu akan menelan sinar dari obor Anda. Ini adalah "lubang" karena apa pun yang Anda lempar ke dalamnya tidak akan pernah bisa muncul lagi, mesin roket yang mungkin Anda pakai.
Seperti bintang neutron, astronom pertama kali memprediksi lubang hitam pada 1930-an. Hanya dalam beberapa tahun terakhir mereka menemukan beberapa bukti untuk mereka. Di konstelasi Cygnus (angsa), ada sumber kuat sinar-X, bernama Cyg X-1. Para astronom telah menemukan bintang pada titik ini di langit. Bintang itu sendiri cukup biasa, dan tidak dapat menghasilkan sinar-X. Tapi itu tidak sendiri. Itu berayun di sekitar bintang pendamping yang tidak terlihat di teleskop biasa. Dengan mengamati bintang yang terlihat dengan hati-hati, para astronom menemukan bahwa pendamping tak terlihat itu mengerahkan tarikan gravitasi sebuah benda seberat 10 matahari. Ini terlalu berat untuk menjadi bintang neutron sehingga satu-satunya kemungkinan adalah bahwa itu adalah lubang hitam.
KELAHIRAN KEMBALI! KOKTAIL ELEMEN BARU
Supernova tidak hanya mewakili kematian dan kehancuran. Ledakan dari supernova menyapu gas di luar angkasa, memampatkannya menjadi awan padat. Di sini gravitasi dapat bekerja, membuat awan gas menyusut dan mengembun menjadi bintang baru. Jadi bintang seperti burung phoenix, kematian bintang sebagai supernova dapat memicu lahirnya generasi bintang baru.
Ketika sebuah bintang mati sebagai planetary nebula atau supernova, ia menyemai ruang dengan unsur-unsur baru yang telah diciptakannya selama masa hidupnya atau dalam kematiannya unsur-unsur seperti karbon, besi, emas dan bahkan uranium dan unsur-unsur radioaktif lainnya. Jadi bintang-bintang yang baru lahir akan mengandung sedikit hidrogen, dan lebih banyak unsur-unsur eksotis ini.
Para astronom sekarang percaya bahwa ketika alam semesta dimulai, dalam big bang, gas hampir seluruhnya terdiri dari hidrogen dan helium. Bintang yang sekarat telah membentuk semua elemen lain, termasuk silikon, oksigen, dan besi yang membentuk Bumi, serta karbon dan elemen lain dalam tubuh kita. Kita berutang keberadaan kita pada kehidupan dan kematian generasi bintang masa lalu yang tak terhitung jumlahnya.
Pengetahuan kita tentang bintang-bintang lain memberi kita sarana untuk memprediksi nasib bintang yang paling penting bagi kita Matahari. Perbandingan dengan bintang lain dengan massa yang sama, menunjukkan bahwa Matahari adalah bintang deret utama yang bersinar karena mengubah hidrogen menjadi helium di pusatnya. Matahari lahir sekitar 5000 juta tahun yang lalu dan diprediksi bahwa ia memiliki cukup hidrogen untuk membawa sebanyak 5000 juta tahun lagi. Kemudian akan mulai membengkak. Saat Matahari berubah menjadi raksasa merah, ia akan menelan Merkurius dan kemudian Venus. Matahari yang membengkak akan mendidihkan lautan di Bumi, menghancurkan kehidupan apa pun yang ada tidak melarikan diri ke sistem planet lain maka Matahari akan menelan Bumi itu sendiri pada akhirnya, lapisan luar Matahari akan membumbung sebagai nebula planet yang indah, meninggalkan katai putih di pusat dari apa yang tersisa dari Tata Surya yang dilingkari dengan sedih oleh sisa- sisa hangus dari itu planet yang tersisa.
0 komentar:
Post a Comment