Siklus hidup bintang

• Nebula Tempat Bintang Lahir
• Kelompok masif bintang muda yang diberi nama R136
ini berlokasi di 30 Doradus Nebula di Large Magellanic
Cloud, umurnya rata-rata baru beberapa juta tahun.
• Usia bayi bagi bintang-bintang yang bisa mencapai
umur milyaran tahun.
Lahir
• Para bintang lahir dalam awan
molekul raksasa di antariksa. Mereka
lahir dalam peristiwa yang disebut
runtuh gravitasi. Bisa dibilang ini
seperti waktu ibu anda pergi ke bidan
dan melahirkan dirimu.
• Awan molekul raksasa ini runtuh
perlahan menjadi potongan-potongan
kecil.
• Tiap potongan ini melepaskan energi
potensial gravitasi dalam bentuk
panas. Semakin panas dan panas
hingga akhirnya menjadi bola
berputar superpanas yang disebut
protostar (janin bintang).
Bintang Katai Coklat (Brown Dwarf)
•
Dalam peristiwa runtuh gravitasi ini, tentu potongan-potongannya tidak sama.
Ada yang besar, ada yang kecil. Janin bintang yang terlalu kecil (8% massa
matahari) gagal menjadi bintang. Tapi dia tidak mati, dia menjadi bintang katai
coklat.
•
Katai coklat adalah bayi bintang prematur. Ia tidak mampu memulai fusi nuklir,
tapi masih terlalu besar untuk menjadi planet. Ia bisa dibilang planet sendirian.
Seperti bumi, tanpa matahari. Katai coklat umumnya memiliki massa sebesar 13
kali planet Yupiter. Ia gelap dan sendirian dengan cahaya yang redup.
Walau begitu, ia masih melakukan fusi terhadap deuterium, karenanya justru ia
cukup lama hidup. Mati perlahan-lahan dalam waktu ratusan juta tahun. Tidak
pernah besar dan bersinar.
•
Janin bintang yang lebih berat bisa menghasilkan fusi nuklir. Fusi nuklir ini
menjadi pendorong keluar (tekanan radiasi) yang mengimbangi tarikan gravitasi
kedalam bintang. Ia pun bersinar cemerlang dan bermain di angkasa raya
sepanjang hidupnya.
Contoh : Luhman 16, WISE J104915.57-531.906
• Bintang Katai Merah (Red Dwarf)
Bintang katai merah adalah bintang kecil (kurang
lebih 10% massa Matahari) dan relatif dingin
(lebih kecil dari 3.500 K). Katai merah tidak
banyak mengalami tahap-tahap evolusi (semakin
besar bintang tahap evolusinya semakin banyak),
tidak meledak-ledak dan berumur panjang (dapat
mencapai 100 miliar tahun).
• Contoh : Proxima Centauri , Wolf 359
Bintang Rata-Rata (Deret Utama/main sequence atau
dwarf)
• Sedikit lebih besar dari Katai merah
adalah katai kuning atau deret utama.
Matahari kita tergolong bintang deret
utama. Tidak terlalu besar, tidak terlalu
kecil.
• Usia hidupnya sekitar 10 miliar tahun.
Semua bintang ini sedang "membakar"
hidrogennya menjadi sampah helium di
intinya. Hampir 90% usia bintang berada
pada tahap ini yang menyebabkan
tingginya populasi bintang di deret
utama.
• Untuk satu kelas spektrum tertentu, bintang-bintang ini akan memiliki
massa dan luminositas yang hampir sama, karena memiliki struktur bagian
dalam yang hampir identik.
Contoh : Matahari , Beta Pictoris
Bintang Raksasa (Giants)
• Bintang raksasa adalah bintang yang
memiliki luminositas lebih besar
daripada bintang-bintang berkelas
spektrum sama yang mendiami deret
utama.
• Para bintang raksasa ini ukurannya
bisa ratusan kali matahari.
• Mereka raksasa, tapi hidupnya
pendek.
• Hanya beberapa juta tahun. Hal ini karena besarnya badan mereka berarti
mereka juga harus banyak makan. Mereka terus memakan hidrogen jauh lebih
cepat dari bintang rata-rata, apalagi dari katai merah yang lamban.
Contoh : Arcturus , Alcyone
Bintang Maha Raksasa (Supergiants)
• Supergiants adalah salah satu bintang paling masif dan paling bercahaya.
• Mereka menempati daerah atas diagram Hertzsprung-Russell dengan
magnitudo mutlak bolometric antara -5 dan -12 dan suhu dari sekitar 3.500
K untuk lebih dari 20.000 K.
• Ukurannya lebih dari 40 kali massa matahari. Jangan kira bintang ini kecil
karena hanya 40 kali.
• Perhatikan, itu massa, bukan volume. Volumenya bisa jutaan kali matahari,
menelan orbit Bumi dan Mars.
Contoh : Antares , Betelgeuse
Bintang Maha Maha Raksasa
(Hypergiant)
• Sebuah hypergiant (luminositas kelas 0 atau Ia +)
adalah bintang dengan massa dan luminositas terbesar.
• Bintang jenis ini memiliki massa ribuan kali massa
Matahari dan jutaan kali radius Matahari.
• Bintang jenis ini juga memiliki kecerahaan yang luar
biasa besar,jutaan kali lebih cerah dari Matahari.
Contoh : R136a1 (bintang paling masif), UY Scuti , NML
Cygni , VY Canis Majoris
Kematian Katai Coklat
• Katai coklat mati begitu saja. Setelah beberapa
juta tahun, ia begitu coklat hingga akhirnya hitam
legam.
• Ia bukan lubang hitam. Ia batu hitam yang
mengapung di angkasa.
• Tidak ada lagi deuterium yang bisa diolah.
• Selama hidupnya sendirian dan matipun tak
dipedulikan.
• Di duga ada banyak sekali Katai coklat di luar orbit
Pluto, antara tata surya, dan setumpuk bintang
terdekat kita.
Katai Merah
• Bintang terdekat dari matahari adalah sebuah Katai merah,
Proksima Centauri. Usianya ribuan kali lebih panjang dari
matahari kita.
• Menurut para ilmuan, katai merah seperti Proksima Centauri
dapat hidup hingga 6 triliun tahun.
• Padahal usia alam semesta baru 13.7 miliar tahun. Karenanya,
diduga belum ada satupun katai merah yang mati semenjak
alam semesta lahir. Sayangnya, mereka begitu kecil, begitu
redup, hingga tak terdeteksi dari bumi, kecuali bila sangat
dekat, seperti Proksima.
• Pada akhirnya, katai merah juga akan mati. Ia sekarat setelah
membakar habis seluruh hidrogennya. Ia tidak mampu
membakar heliumnya dan karenanya ia menjadi bintang yang
seluruhnya helium. Dia akan bersinar sebagai katai putih.
• Seandainya ia dikelilingi oleh awan hidrogen halus, ia masih
bisa menarik makanan dari sekitarnya untuk hidupnya
beberapa ratus miliar tahun lagi. Jika tidak ada, ia akan mati
begitu saja.
•
Bintang Deret Utama
Bintang rata-rata, seperti matahari kita, punya saat sekarat yang menarik. Ia cukup besar untuk memakan helium
setelah hidrogen habis dikonsumsi. Konsumsi helium membuat dirinya menggembung. Menjadi besar sekali dari
ukuran aslinya. Saat-saat menjelang mati, ia berubah menjadi raksasa merah. Perubahan ini diawali dengan
kejadian yang disebut kilat helium (helium flash). Sayangnya, kilat helium tidak dapat dilihat dari luar. Ia terjadi di
inti bintang. Seandainya kilat helium bisa dilihat dan bintang itu matahari kita, bumi akan mendadak menjadi
sangat terang benderang. Inilah tanda umur matahari tinggal beberapa juta tahun lagi. Pertanda itu dalam
kenyataannya tidak terlihat.
Sejak kilat helium, tubuh bintang mulai membesar dan memerah. Seiring membesarnya tubuh, terangnya juga
meningkat. Ia menjadi seribu hingga sepuluh ribu kali lebih terang dari sebelumnya. Suhu juga ikut meningkat.
Suatu saat, sang bintang yang menggelembung ini mencapai ukuran maksimumnya. Ia akhirnya tiba di titik itu, dan
setelah saat itu tiba, ia akan kembali mengerut. Mengecil dan kian kecil sementara suhunya terus saja
bertambah.
Helium akhirnya habis. Iapun mulai mencoba memakan karbon yang letaknya lebih dalam lagi di inti. Setelah
karbon habis, ia akan mengunyah oksigen. Lebih dalam lagi. Bintang kita akan menjadi seperti bawang. Bagian
intinya mencoba untuk menggelembung sekuat tenaga karena reaksi fusi, sementara bagian luarnya terus
mengerut dan runtuh karena pada dasarnya telah sekarat.
Seiring mengerutnya sang bintang, angin dahsyat berhembus menghantarkan sisa-sisa pembakaran keluar dari
bintang. Pertarungan inti dan kulit dalam balutan angin yang berhembus menciptakan denyutan.
Kini tinggal sang inti, katai putih. Nasib matahari kita sama dengan si katai merah. Sama-sama menjadi katai putih.
Angin nafas terakhirnya melakukan perjalanan jauh menembus angkasa. Semakin jauh dan kehilangan energi. Dan
akhirnya menjadi awan gas yang disebut nebula planet.
•
Bintang Raksasa (Giant)
Saat sekarat para raksasa lebih menarik lagi. Ia sudah sangat besar, sehingga saat hidrogen habis, ia
sangat buru-buru memakan helium. Ia menggembung dan dengan cepat mengerut lagi hingga
akhirnya tersandung ke intinya. Ia memangsa karbon, lalu neon, lalu oksigen, lalu silikon, dan
terakhir besi. Jika inti besinya sudah mencapai batas Chandrasekhar, ia akan menghembuskan nafas
terakhirnya.
Angin yang dilepaskannya begitu cepat. Sedemikian cepat hingga lebih pantas disebut meledak. Ya,
ia meledak. Inilah supernova. Dan pusatnya menjadi bintang putih kecil yang berputar sangat cepat.
Ia bukan katai putih. Ia jauh lebih kecil lagi. Lebih kecil lagi dari katai coklat. Lebih kecil lagi dari
Bumi. Ia hanya seukuran Jakarta. Sesungguhnya, ia bahkan tidak tersusun dari atom. Remasan
gravitasi sedemikian kuatnya hingga bahkan atom pun ikut berderai. Elektron di orbit nukleus
teremas hingga bertabrakan dengan proton dan menjadi neutron. Neutron yang ada bergabung
dengan sesama neutron. Dan jadilah ia neutron raksasa. Inilah bintang neutron. Neutron raksasa
yang berputar.
Bintang neutron bersifat seperti mercusuar. Ia punya dua semburan gas di kutubnya. Semburan ini
menyembur dari kutub utara dan kutub selatan, sementara bintang menggelinding di angkasa. Bila
kutub tersebut kebetulan mengarah ke bumi, maka kita mengamati bintang yang berdenyut sangat
cepat. Bintang ini dinamakan pulsar
• Saat hidrogen digunakan, inti bintang akan
semakin kecil, dan temperaturnya akan naik
hingga 100 juta derajat. Temperatur sangat tinggi
ini menyebabkan gas-gas di sekeliling inti luar
menyebar besar-besaran. Bintang seperti ini
kemudian dikenal dengan ‘red giant’ (bintang
raksasa merah). Saat Matahari kita menjadi ‘red
giant’ (5 milyar tahun dari sekarang), gas-gas
Matahari akan keluar melewati orbit Bumi. Bumi
kemudian akan ‘dilahap’ Matahari.
•
Bintang Maha Raksasa dan Maha Maha Raksasa (Supergiant dan Hypergiant)
Seandainya dibelah, maharaksasa yang sekarat akan seperti boneka Matrioskha atau irisan bawang. Bola kecil di
dalam bola sedang di dalam bola raksasa. Intinya adalah besi, diselubungi silikon, diselubungi oksigen, dibungkus
neon, diselimuti karbon, dipeluk erat oleh Helium dan akhirnya berumah helium.
Lapisan-lapisan maharaksasa usia lanjut ini terbentuk akibat makan yang lain sebelum yang masih ada di habiskan.
Sebelum hidangan hidrogen habis, ia sudah makan helium. Helium sendiri hasil dari memakan hidrogen jadi
helium lebih sedikit. Sebelum helium habis, dia sudah sibuk lagi memakan karbon, dan seterusnya. Saat inti
besinya telah mencapai batas TOV (Tolman-Oppenheimer-Volkoff) ia akan meledak. Meledak dahsyat. Jauh lebih
dahsyat dari ledakan bintang raksasa. Ledakannya disebut hypernova.
Seluruh isi perut bintang maharaksasa berhamburan dalam peristiwa hypernova. Tidak ada yang tersisa sama
sekali. Bintang berukuran orbit Mars ini habis. Tapi intinya tetap ada. Yang menjadi sisa adalah materi inti apapun
yang berada di dalam radius Schwarzschild. Sisa ini telah teremas begitu kuat hingga bahkan ia tidak menjadi
neutron. Sisa ini begitu gelap, mati, tanpa cahaya. Kita menyebutnya lubang hitam.
Lubang hitam dapat dibilang merupakan kebalikan dari batas Eddington. Kita tahu bahwa setiap bintang selalu
dalam pertarungan antara gaya dorong keluar radiasi dengan daya tarik kedalam gravitasi. Bila gaya dorong keluar
sedemikian kuat hingga mengalahkan gravitasi, hasilnya adalah batas Eddington (lihat bintang supermaha raksasa).
Bila gaya dorong kedalam sedemikian kuat sehingga mengalahkan radiasi, hasilnya adalah batas Schwarzschild
(lubang hitam)
At-Takwir ayat 15-16.
• “Aku bersumpah demi bintang tersembunyi.
Yang bergerak cepat yang menyapu.”
• Saat inti bintang mencapai temperatur 100 juta derajat,
temperatur ini tidak cukup untuk menghasilkan reaksi
nuklir yang baru.
• Pada kondisi ini, atom-atom helium akan menyatu
membentuk atom yang lebih besar bersama karbon dan
oksigen (pada sebagian besar bintang raksasa, besi juga
termasuk).
• Gas-gas di sekeliling inti akan menyebar.
• Bintang kemudian menjadi ‘red supergiant’ (bintang superraksasa merah), dengan diameter melebihi orbit Jupiter.
Pada kondisi ini, energi bintang dihasilkan dengan sangat
cepat, namun kondisi ini tidak bertahan lama
• Karena besarnya produksi energi dan tingginya
temperatur bintang ‘supergiant’ ini, lapisan-lapisan gas
keluar dari inti bintang hingga akhirnya hanya
menyisakan inti saja. Pada bintang-bintang bermassa
kecil (seperti Matahari), kondisi ini adalah akhir dari
kehidupan bintang. Bintang kecil seperti ini kemudian
mengecil menjadi seukuran planet (sekitar sebesar
Bumi), dan disebut ‘white dwarf’ (bintang katai/katai
putih). Massa materi yang terkandung dalam white
dwarf biasanya hanya 500 ton saja. White dwarf
kemudian mendingin dan pada akhirnya tidak bersinar
kembali. Bintang ini menjadi dingin dan gelap.
• Tidak semua bintang akan menjadi white dwarf. Pada
bintang-bintang masif, intinya akan terus-menerus
menyusut namun temperaturnya akan semakin naik
sampai pada akhirnya hancur karena ledakan dahsyat.
• Pada fase ledakan ini, jumlah energi yang dikeluarkan
sebanding dengan jumlah energi yang dikeluarkan oleh
satu galaksi yang berisi 100 milyar bintang.
• Bintang seperti ini disebut supernova. Inti supernova
yang masih tersisa setelah ledakan menjadi sangat
kecil, ukurannya bahkan tidak lebih besar dari negara
Indonesia.
• “Maka apabila langit telah terbelah dan menjadi
merah mawar seperti minyak (37). Maka nikmat
Tuhan kamu yang manakah yang kamu
dustakan?”(38).
• Bintang neutron adalah salah satu ‘alternatif’ perubahan
supernova. Beberapa bintang masif lain yang menjadi
supernova terus menyusut dengan ukuran yang lebih kecil
dari bintang neutron. Saat bintang ini menjadi lebih padat
dan makin padat, gaya gravitasinya menjadi jauh lebih kuat
dan apapun akan sulit ‘melarikan diri’ dari bintang hasil
supernova ini. Pada akhirnya, bintang ini mencapai fase
terakhir yang bahkan membuat cahaya tidak bisa melarikan
diri. Bintang seperti ini disebut black hole (lubang hitam).
Black hole benar-benar luar biasa padat sehingga cahaya
pun tidak akan bisa lolos. Black hole tidak terlihat, karena
memang tidak memancarkan cahaya dan ‘menarik’ cahaya.