Skip to content Skip to sidebar Skip to footer

Siklus Hidup Bintang

Bintang adalah objek astronomi yang paling dikenal luas dan mewakili elemen penyusun galaksi yang paling mendasar. Usia, distribusi, dan komposisi bintang-bintang di galaksi mengikuti sejarah, dinamika, dan evolusi galaksi tersebut. Bintang lahir di dalam awan debu dan tersebar di sebagian besar galaksi. Turbulensi jauh di dalam awan debu ini menimbulkan gumpalan debu dan gas dengan massa yang cukup sehingga gas dan debu tersebut mulai runtuh di bawah tarikan gravitasinya sendiri. Saat awan runtuh, material di tengah atau di pusat keruntuhan ini mulai memanas dan menjadi proto bintang yang suatu saat akan berevolusi menjadi bintang. Tidak semua awan debu dan gas berakhir sebagai bagian dari bintang - sisa debu dan gas dapat terbentuk menjadi planet, asteroid, atau komet atau mungkin tetap menjadi debu.

Source: weebly

Sebuah bintang seukuran Matahari membutuhkan sekitar 50 juta tahun untuk matang dari awal keruntuhan hingga dewasa. Matahari kita akan tetap dalam fase dewasa ini kurang lebih 10 miliar tahun. Bintang didorong oleh fusi nuklir hidrogen untuk membentuk helium jauh di dalam intinya. Aliran energi yang keluar dari daerah pusat bintang memberikan tekanan yang diperlukan untuk menjaga agar bintang tidak runtuh karena gravitasinya sendiri, energi ini juga yang memancar sebagai sinar bintang.

Bintang dapat diklasifikasikan menurut luminositas (kilauan) dan warnanya. Bintang terkecil, yang dikenal sebagai katai merah mengandung sedikitnya 10% massa Matahari, dan bersinar lemah pada suhu antara 3000-4000K. Katai merah sejauh ini merupakan bintang paling banyak di alam semesta dan memiliki masa hidup puluhan miliar tahun. 

Di sisi lain, bintang yang paling masif, yang dikenal sebagai hypergiants (raksasa hiper), mungkin 100 kali atau lebih masif dari Matahari, dan memiliki suhu permukaan lebih dari 30.000 K. Hypergiants memancarkan energi ratusan ribu kali lebih banyak daripada Matahari, tetapi memiliki masa hidup hanya beberapa juta tahun. Meskipun bintang-bintang ekstrem seperti ini diyakini umum berada di alam semesta awal, saat ini bintang-bintang tipe Hypergiants sangat langka, - seluruh galaksi Bima Sakti hanya berisi segelintir hypergiants.

Secara umum, semakin besar sebuah bintang semakin pendek umurnya, kecuali bintang yang paling masif (sangat besar) yang dapat hidup selama miliaran tahun. Ketika sebuah bintang telah meleburkan semua hidrogen di intinya, reaksi nuklir akan terhenti. Karena kehilangan produksi energi yang dibutuhkan untuk mendukungnya, inti mulai runtuh ke dalam dirinya sendiri dan menjadi jauh lebih panas. Hidrogen masih tersedia di luar inti, sehingga reaksi fusi hidrogen berlanjut di lapisan (kulit) yang mengelilingi inti bintang. Inti yang semakin panas juga mendorong lapisan luar bintang untuk keluar sehingga menyebabkan lapisan luar tersebut mengembang dan mendingin, dan mengubah bintang menjadi raksasa merah.

Jika bintang tersebut cukup masif (cukup besar dan berat), inti yang runtuh dapat menjadi cukup panas untuk mendukung reaksi nuklir eksotis yang mengkonsumsi helium dan menghasilkan berbagai unsur yang lebih berat. Namun, reaksi semacam itu hanya menawarkan penangguhan sementara. Secara bertahap, api nuklir internal bintang menjadi semakin tidak stabil - terkadang menyala dengan cepat, lalu padam di lain waktu. Variasi ini menyebabkan bintang berdenyut dan melepaskan lapisan terluarnya, menyelimuti dirinya dalam kepompong gas dan debu. Apa yang terjadi selanjutnya tergantung pada ukuran inti.

Untuk bintang dengan ukuran rata-rata seperti Matahari, proses pelepasan lapisan luarnya berlanjut hingga inti bintang terekspos dan mati menjadi katai putih. Katai putih ini kira-kira seukuran Bumi dengan massa (bobot) bintang. Maksudnya ukurannya sebesar bumi tapi berat seperti matahari. Setelah menjadi bintang katai putih, bintang jenis ini tidak akan runtuh lebih jauh lagi. Hal ini disebabkan oleh tekanan dari elektron yang bergerak cepat sehingga menopang bintang ini untuk tidak runtuh lebih jauh. Semakin masif intinya, semakin padat katai putih yang terbentuk. Jadi, semakin kecil diameter katai putih, semakin besar massanya. Bintang-bintang paradoks ini sangat umum - Matahari kita sendiri akan menjadi katai putih miliaran tahun dari sekarang.

Nasib bintang ini hanya bertahan hingga massa-nya menyusut hingga sekitar 1,4 kali massa Matahari. Lebih dari itu tekanan elektron tidak dapat mendukung inti agar tidak runtuh lebih lanjut lagi. Bintang-bintang seperti ini akan mengalami nasib yang berbeda. Jika katai putih terbentuk dalam sistem bintang biner (sistem dua bintang) atau banyak, maka katai putih mungkin mengalami kematian sebagai nova. Nova adalah bahasa Latin untuk "baru" – diberi nama nova karena pada awalnya nova dianggap sebagai bintang baru, nyatanya merupakan bintang yang sudah sangat tua. Jika katai putih cukup dekat dengan bintang pendamping, gravitasinya dapat menarik materi yang sebagian besarnya adalah hidrogen dari lapisan luar bintang pendamping tersebut ke dirinya sendiri, dan membangun lapisan permukaannya. Ketika cukup banyak hidrogen terakumulasi di permukaan, ledakan fusi nuklir terjadi, menyebabkan katai putih menjadi cerah lalu mengeluarkan dan menghabiskan materinya yang tersisa.

Siklus hidup bintang. Sumber: nasa.com

Untuk bintang dalam deret utama yang massanya lebih dari delapan kali massa matahari akan mati dalam ledakan raksasa yang disebut supernova. Supernova bukan sekadar nova yang lebih besar. Dalam nova, hanya permukaan bintang yang meledak, sedangkan dalam supernova, inti bintang akan runtuh dan kemudian meledak. Dalam bintang masif, serangkaian reaksi nuklir yang kompleks mengarah pada produksi besi di inti. 

Saat memproduksi besi, bintang akan memeras semua energinya dari fusi nuklir - reaksi fusi yang membentuk unsur-unsur yang lebih berat daripada besi sebenarnya mengkonsumsi energi daripada memproduksinya. Bintang tidak lagi memiliki cara untuk mendukung massanya sendiri, dan inti besinya akan mulai runtuh. Hanya dalam hitungan detik, inti itu menyusut sekitar 500 kali, dan suhu melonjak 100 miliar derajat atau lebih. Lapisan luar bintang pada awalnya mulai runtuh bersama dengan intinya, tetapi memantul dengan pelepasan energi yang sangat besar dan terlempar dengan keras ke luar.

Supernova melepaskan energi dalam jumlah yang hampir tak terbayangkan. Untuk jangka waktu berhari-hari hingga berminggu-minggu, supernova dapat mengungguli seluruh galaksi. Demikian pula, semua elemen yang terjadi secara alami dan beragam partikel subatomik diproduksi dalam ledakan ini. Rata-rata, ledakan supernova terjadi sekitar sekali setiap seratus tahun di galaksi biasa. Sekitar 25 hingga 50 supernova ditemukan setiap tahun di galaksi lain, tetapi sebagian besar terlalu jauh untuk dilihat tanpa teleskop.

Jika inti bintang yang runtuh di pusat supernova mengandung sekitar 1,4 hingga 3 kali massa matahari, keruntuhan akan berlanjut sampai elektron dan proton bergabung membentuk neutron dan menghasilkan bintang neutron. Bintang neutron sangat padat karena mengandung begitu banyak massa yang dikemas dalam ukuran yang sangat kecil (diameter kurang lebih 20 kilometer) sehingga gravitasi di permukaan bintang neutron-pun menjadi sangat besar. 

Sama seperti bintang Katai Putih, jika sebuah bintang neutron terbentuk dalam sistem bintang ganda, ia dapat menarik gas dari bintang pendamping. Bintang neutron juga memiliki medan magnet yang kuat yang dapat mempercepat partikel atom di sekitar kutub magnetnya dan menghasilkan pancaran radiasi yang kuat.

Jika inti bintang yang runtuh lebih besar sekitar tiga kali lebih besar dari massa Matahari, maka bintang ini akan runtuh sepenuhnya membentuk lubang hitam. Lubang hitam adalah benda dengan kepadatan tak terhingga yang gravitasinya begitu kuat sehingga tidak ada yang bisa melepaskan diri darinya bahkan cahaya, sehingga lubang hitam hanya dapat dideteksi secara tidak langsung. 

Pengamatan tidak langsung dapat dilakukan karena medan gravitasi lubang hitam sangat kuat sehingga materi di dekatnya - sering kali lapisan luar bintang pendamping – dihisap masuk ke dalam lubang hitam. Saat materi berputar ke dalam lubang hitam, ia membentuk piringan yang dipanaskan hingga suhu yang sangat tinggi lalu memancarkan sinar X dan sinar Gamma dalam jumlah banyak yang menunjukkan keberadaan lubang hitam tersebut.

Debu dan puing-puing yang ditinggalkan oleh nova dan supernova akhirnya bercampur dengan gas dan debu antarbintang di sekitarnya, memperkayanya dengan unsur-unsur berat dan senyawa kimia yang dihasilkan selama kematian bintang. Akhirnya, bahan-bahan tersebut didaur ulang, menyediakan material bahan baku untuk generasi bintang yang baru beserta sistem planet yang akan menyertainya.

Sumber:

[1] https://science.nasa.gov/astrophysics.
[2] https://en.wikipedia.org
Ricky Hamanay
Ricky Hamanay Yuditya Hamdani Hamanay; penulis sains amatir. Blogger sejak 2013