Daur Kehidupan Bintang

Daur Kehidupan Bintang
Mahasena Putra
KK Astronomi – FMIPA
Seri Kuliah Umum Astronomi
28 April 2007
Outline





Pendahuluan
Motivasi dari pengamatan
Kelahiran bintang
Mendapatkan struktur bintang
Evolusi bintang
Massa kecil
 Massa besar
 Bintang ganda

Pendahuluan




Habitat bintang adalah
galaksi
Bintang yang terdekat
adalah Matahari
Matahari berada di
galaksi Bima Sakti
Bintang mempengaruhi
evolusi kimia galaksi
Motivasi dari pengamatan (1/4)


Terang bintang
bermacam-macam
Warna bintang
bermacam-macam
Motivasi dari pengamatan (2/4)


Diagram HertzsprungRussell
Plot antara luminositas
terhadap warna /
spektrum / temperatur
permukaan
[Spektrum] [Jarak]
Motivasi dari pengamatan (3/4)
Motivasi dari pengamatan (4/4)
Kelahiran Bintang (1/2)
Mula-mula seperti “puzzle.”
Kelahiran Bintang (2/2)

Bintang berasal dari awan (gas dingin) yang
terkondensasi, dan terfragmentasi
MJ 

T 3/ 2

Awan yang terkondensasi akan naik tekanan dan
temperaturnya perlahan-lahan, sambil
memancarkan radiasi ke luar
Fusi Nuklir




Pada temperatur ~15 juta derajat Celcius di
pusat bintang, reaksi fusi dimulai !
4 (1H) --> 4He + 2 e+ + 2 neutrino + energi
Dari mana energi berasal ?
Massa empat buah 1H > massa satu buah 4He
E = mc2
Berapa energinya ?

4 (1H) --> 4He + 2 e+ + 2 neutrino + energi

Energi

Tetapi terjadi 1038 kali per detik di Matahari !
Matahari punya 1056 atom H untuk dibakar !

= 25 MeV
= 4 x 10-12 Joule
= 1 x 10-15 Kalori
Kesetimbangan


Energi yang dilepaskan
oleh fusi nuklir
mengimbangi gaya
gravitasi
Sepanjang hidup bintang,
dua gaya ini menentukan
berbagai tahapan yang
terjadi
Bintang muda tidak terlalu statis
Gas dilontarkan dari sistem bintang ganda yang masih muda
Mendapatkan struktur bintang
Dari struktur bintang dengan
komposisi kimia seragam…
Evolusi Bintang
• Jejak evolusi
• Isochrone
Daur Kehidupan
Bintang bermassa kecil


Bintang menghabiskan sebagian besar masa hidupnya
sambil membakar hidrogen di pusatnya
Setelah hidrogen di pusat bintang habis …
Energi yang dilepaskan oleh fusi nuklir
mengimbangi gaya gravitasi




Pusat bintang runtuh
Energi kinetik keruntuhan berubah menjadi panas
Panas ini menyebabkan bagian luar mengembang
Sementara itu, bersama dengan keruntuhan bagian
pusat, temperatur dan tekanan di pusat naik …
Bintang bermassa kecil:
Fusi lagi …

Pada 100 juta derajat Celcius, Helium melakukan
fusi:
3 (4He) --> 12C + energi
(Be dihasilkan pada intermediate step)
(Hanya 7.3 MeV dihasilkan)

Energi ini dapat menahan bagian luar yang
sudah mengembang (red giant)
Bintang bermassa kecil:
Akhir hidupnya …
Setelah Helium habis, lapisan
luar bintang terlontar ke luar:
Planetary Nebula
Bintang bermassa kecil:
Katai Putih …



Di pusat planetary nebula terdapat bintang
katai putih
Ukuran sebesar Bumi dengan massa sebesar
Matahari: “satu ton per sendok teh”
Gaya gravitasi diimbangi oleh tekanan elektron
terdegenerasi
Bintang bermassa besar

Setelah Helium habis, inti runtuh lagi sampai
cukup panas untuk Karbon melakukan fusi
menjadi Magnesium dan Oksigen
12C
+ 12C --> 24Mg
atau 12C + 4H --> 16O

Melalui serangkaian proses, unsur yang lebih
berat secara bertahap terbentuk dan terbakar
Tabel Periodik
Light Elements
Heavy Elements
28Si +4
12
416
1
12
16
12
16
12
4He
20
24
32
16
He
He
7(
3(
4
CO4(4+
He)
+
He)
+H)
C-N-O
C
O
C
O 56
Ni
C
Cycle
Ne
Mg
S
O
++ +energy
energy
+++energy
energy
energy
energy 56Fe
Bintang bermassa besar:
Akhir hidupnya …



Bintang massive
membakar sederetan
unsur
Besi adalah unsur paling
stabil, dan tidak
melakukan fusi lebih jauh
Besi bahkan menyerap
energi, bukan
menghasilkan
Supernova !
Simulasi Supernova
Supernova Remnant
Supernova Remnant
All X-ray Energies
Calcium
Silicon
Iron
Yang tersisa setelah supernova

Bintang neutron (Jika massa inti < 5 x Solar)
Setelah runtuh, proton dan elektron bergabung
membentuk neutron
 Ukurannya ~10 km


Black Hole (If massa inti > 5 x Solar)
Interaksi supernova dengan
materi antar bintang
Supernova mengkompresi
debu dan gas yang ada di
antara bintang. Gas ini juga
diperkaya oleh unsur-unsur
dari supernova
Kompresi dapat
menyebabkan keruntuhan
awan untuk membentuk
bintang generasi selanjutnya
Evolusi Bintang Ganda
Animasi
Terimakasih…
Spektrum


Spektrum bintang adalah
petunjuk luminositas
Mula-mula, hanya sedikit
bintang yang diketahui
luminositasnya
[Back]
Jarak


Hanya sedikit bintang yang
dapat diukur jaraknya secara
“langsung” dengan paralaks
(~0.7 detik busur)
Bintang-bintang ini penting
sebagai kalibrator jarak
bintang lainnya
[Back]