posted by: Dunia Andromeda
Eagle Nebula, tempat kelahiran bintang (Sumber: Hubblesite) |
Seperti manusia, bintang juga mengalami perubahan tahap kehidupan.
Sebutannya adalah evolusi. Mempelajari evolusi bintang sangat penting
bagi manusia, terutama karena kehidupan kita bergantung pada matahari.
Matahari sebagai bintang terdekat harus kita kenali sifat-sifatnya lebih
jauh.
Dalam mempelajari evolusi bintang, kita tidak bisa mengikutinya sejak
kelahiran sampai akhir evolusinya. Usia manusia tidak akan cukup untuk
mengamati bintang yang memiliki usia hingga milyaran tahun. Jika
demikian tentunya timbul pertanyaan, bagaimana kita bisa menyimpulkan
tahap-tahap evolusi sebuah bintang?
Pertanyaan tersebut dapat dijawab dengan kembali menganalogikan
bintang dengan manusia. Jumlah manusia di bumi dan bintang di angkasa
sangat banyak dengan usia yang berbeda-beda. Kita bisa mengamati kondisi
manusia dan bintang yang berada pada usia/tahapan evolusi yang
berbeda-beda. Ditambah dengan pemodelan, akhirnya kita bisa menyusun
teori evolusi bintang tanpa harus mengamati sebuah bintang sejak
kelahiran hingga akhir evolusinya.
Kelahiran bintang
Bintang lahir dari sekumpulan awan gas dan debu yang kita sebut nebula.
Ukuran awan ini sangat besar (diameternya mencapai puluhan SA) tetapi
kerapatannya sangat rendah. Awal dari pembentukan bintang dimulai ketika
ada gangguan gravitasi (misalnya, ada bintang meledak/supernova), maka
partikel-partikel dalam nebula tersebut akan bergerak merapat dan
memulai interaksi gravitasi di antara mereka setelah sebelumnya tetap
dalam keadaan setimbang. Akibatnya, partikel saling bertumbukan dan
temperatur naik.
Semakin banyak partikel yang merapat berarti semakin besar gaya
gravitasinya dan semakin banyak lagi partikel yang ditarik. Pengerutan
awan ini terus berlangsung hingga bagian intinya semakin panas. Panas
tersebut dapat mendorong awan di sekitarnya. Hal ini memicu terjadinya
proses pembentukan bintang di sekitarnya. Demikian seterusnya hingga
terbentuk banyak bintang dalam sebuah awan besar. Maka tidaklah heran
jika kita mengamati sekelompok bintang yang lahir pada waktu yang
berdekatan di lokasi yang sama. Kelompok bintang inilah yang biasa kita
sebut dengan gugus.
Akibat pengerutan oleh gravitasi, temperatur dan tekanan di dalam
awan naik sehingga pengerutan melambat. Di tahap ini, bola gas yang
terbentuk disebut dengan proto bintang. Apabila massanya kurang dari 0,1
massa Matahari, maka proses pengerutan akan terus terjadi hingga
tekanan dari pusat bisa mengimbanginya. Pada saat tercapai
kesetimbangan, temperatur di bagian pusat awan itu tidak cukup panas
untuk dimulainya proses pembakaran hidrogen. Maksud dari pembakaran di
sini adalah reaksi fusi atom hidrogen menjadi helium. Awan ini pun gagal
menjadi bintang dan disebut dengan katai gelap.
Jika massanya lebih dari 0,1 massa Matahari, bagian pusat proto
bintang memiliki temperatur yang cukup untuk memulai reaksi fusi saat
dirinya setimbang. Reaksi ini akan terus terjadi hingga helium yang
sudah terbentuk mencapai 10 – 20 % massa bintang. Setelah itu pembakaran
akan terhenti, tekanan dari pusat menurun, dan bagian pusat ini runtuh
dengan cepat. Akibatnya temperatur inti naik dan bagian luar bintang
mengembang. Saat ini, bintang menjadi raksasa dan tahap pembakaran
helium menjadi karbon pun dimulai. Di lapisan berikutnya, berlangsung
pembakaran hidrogen menjadi helium. Setelah ini kembali akan kita lihat
bahwa evolusi bintang sangat bergantung pada massa.
Untuk bintang bermassa kecil (0,1 – 0,5 massa Matahari), proses
pembakaran hidrogen dan helium akan terus berlangsung sampai akhirnya
bintang itu menjadi katai putih. Sedangkan pada bintang bermassa 0,5 – 6
massa Matahari, pembakaran karbon dimulai setelah helium di inti
bintang habis. Proses ini tidaklah stabil, akibatnya bintang berdenyut.
Bagian luar bintang mengembang dan mengerut secara periodik sebelum
akhirnya terlontar membentuk planetary nebula. Bagian bintang yang
tersisa akan mengerut dan membentuk bintang katai putih.
Berikutnya adalah bintang bermassa besar (lebih dari 6 massa
Matahari). Di bintang ini pembakaran karbon berlanjut hingga terbentuk
neon. Lalu neon pun mengalami fusi membentuk oksigen. Begitu seterusnya
hingga secara berturut-turut terbentuk silikon, nikel, dan terakhir
besi. Kita bisa lihat di diagram penampang bintang di bawah ini, bahwa
reaksi fusi sebelumnya tetap terjadi di luar lapisan inti. Sehingga ada
banyak lapisan reaksi fusi yang terbentuk ketika di bagian pusat bintang
sedang terbentuk besi.
Setelah reaksi yang membentuk besi terhenti, tidak ada proses pembakaran
selanjutnya. Akibatnya, tekanan menurun dan bagian inti bintang
memampat. Karena begitu padatnya, jarak antara neutroon dan elektron pun
mengecil sehingga elektron bergabung dengan neutron dan proton.
Peristiwa ini menghasilkan tekanan yang sangat besar dan mengakibatkan
bagian luar bintang dilontarkan dengan cepat. Inilah yang disebut dengan
supernova.
Apa yang terjadi setelah supernova bergantung pada massa bagian inti
bintang yang tadi terbentuk. Apabila di bawah 5 massa Matahari (batas
massa Schwarzchild), supernova menyisakan bintang neutron. Disebut
demikian karena partikel dalam bintang ini hanya neutron. Bintang
neutron biasanya terdeteksi sebagai pulsar (pulsating radio source,
sumber gelombang radio yang berputar). Pulsar adalah bintang yang
berputar dengan sangat cepat, periodenya hanya dalam orde detik.
Putarannya itulah yang menyebabkan pulsasi pancaran gelombang radionya.
Diagram evolusi berbagai bintang (Sumber: Chandra Harvard) |
Di atas 5 massa Matahari, gaya gravitasi di inti bintang begitu
besarnya sehingga dirinya runtuh dan kecepatan lepas partikelnya
melebihi kecepatan cahaya. Objek seperti ini disebut dengan lubang
hitam. Tidak ada objek yang sanggup lepas dari pengaruh gravitasinya,
termasuk cahaya sekalipun. Makanya benda ini disebut lubang hitam,
karena tidak memancarkan gelombang elektromagnetik.
Satu-satunya cara
untuk mendeteksi keberadaan lubang hitam adalah dari interaksi
gravitasinya dengan benda-benda di sekitarnya. Pusat galaksi kita adalah
salah satu lokasi ditemukannya lubang hitam. Kesimpulan ini diambil
karena bintang-bintang di pusat galaksi bergerak dengan sangat cepat,
dan kecepatannya itu hanya bisa ditimbulkan oleh gaya gravitasi yang
sangat kuat, yaitu oleh sebuah lubang hitam.
Hingga saat ini, pengamatan terhadap bintang-bintang masih terus
dilakukan.
Teori evolusi bintang di atas bisa saja berubah kalau ada
bukti-bukti baru. Tidak ada yang kekal dalam sains, dan tidak ada
kebenaran mutlak. Apa yang menjadi kebenaran saat ini bisa saja
terbantahkan di kemudian hari. Itulah uniknya sains: dinamis.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar