Astronomy Freak: SIKLUS HIDUP BINTANG

Matahari adalah sebuah bintang. Namun, butuh waktu ratusan tahun untuk mengetahui bahwa sebenarnya objek terterang yang kita lihat di siang hari itu sama saja dengan banyak objek ‘kecil’ yang kita lihat di langit malam, bintang.

Meskipun bintang bukan makhluk hidup, bintang mempunyai siklus kehidupan. Bintang lahir, tumbuh, dan kemudian mati. Bintang tidak tampak berubah karena bintang ‘hidup’ sangat lama, jutaan hingga milyaran tahun. Matahari kita sendiri berumur sekitar 1 milyar tahun, dan masih tetap akan bertahan hidup hingga 5 milyar tahun lagi.

Matahari

Bintang memancarkan energi yang luar biasa besar. Inilah yang menjadikannya bisa terlihat dari jarak yang sangat jauh – milyar-milyaran kilometer. Energi ini dihasilkan dari reaksi antara inti-inti atom di dalam bintang.

Semua benda biasa mengandung atom, dan atom benar-benar sangat kecil. Bila 100.000 atom dideretkan dalam satu garis, garisnya tidak akan lebih panjang dari ketebalan secarik kertas. Sebuah atom terdiri dari inti utama yang sangat masif dan dikelilingi oleh partikel-partikel yang disebut elektron. Diameter sebuah atom sekitar 10.000 lebih besar dari diameter intinya, dan sebagian besar massa atom terkonsentrasi pada inti.

Pada temperatur biasa, atom bereaksi satu sama lain secara kimiawi dengan saling berbagi atau mentransfer elektron. Pada temperatur sangat tinggi (jutaan derajat), inti atom akan menyatu membentuk inti yang jauh lebih besar. Proses ini disebut penggabungan nuklir (nuclear fusion). Dalam nuclear fusion, atom-atom akan terpisah. Dua hal terpenting pada kelahiran bintang adalah nuclear fusion dan gravitasi.

Karena gravitasi, semua partikel akan saling tarik-menarik satu sama lain. Kumpulan gas raksasa yang disebut nebula pun terbentuk karena gaya gravitasi ini. Dalam nebula ini, biasanya terbentuk bintang. Partikel-partikel di dalam nebula tarik menarik satu sama lain dan kemudian menyatu menjadi objek dengan volume yang lebih kecil dan lebih kecil lagi. Terbentuklah bintang. Bintang muda biasanya banyak mengandung atom hidrogen, atom paling sederhana dan paling ringan dari semua atom.

Setelah volumenya mengecil, energi yang didapat dari gravitasi diubah untuk membentuk panas. Temperatur bintang pun naik. Bila temperatur permukaan bintang mencapai kira-kira 2.000 derajat Celcius, bintang itu akan ‘bersinar’. Penyusutan volume akan terus terjadi hingga temperatur inti bintang mencapai jutaan derajat. Pada temperatur ini, atom-atom hidrogen akan mulai menyatu membentuk atom-atom helium.

Penggabungan hidrogen membentuk helium merupakan proses yang terjadi pada sebagian besar bintang. Semakin besar massa suatu bintang, semakin tinggi temperaturnya. Bintang dengan temperatur lebih tinggi akan bersinar lebih terang. Proses penggabungan hidrogennya pun lebih cepat. Matahari kita membutuhkan waktu hingga 5 milyar tahun lagi untuk menghabiskan hampir semua hidrogennya. Bintang yang massanya tiga kali massa Matahari akan menghabiskan hidrogennya dalam setengah milyar tahun. Sedangkan bintang yang massanya setengah massa Matahari memerlukan waktu 200 milyar tahun agar hidrogennya habis.

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.

Kohoutek 4-55 (atau K 4-55), sebuah red giant

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 super-raksasa merah), dengan diameter melebihi orbit Jupiter. Pada kondisi ini, energi bintang dihasilkan dengan sangat cepat, namun kondisi ini tidak bertahan lama.

V838 Monocerotis Light Echo, bintang merah di tengah adalah red supergiant

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/cebol 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.

White dwarf di NGC 6397

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. Bintang ini disebut bintang neutron. Kepadatan bintang neutron sekitar 100 juta kali kepadatan white dwarf, dan memancarkan sinar-X (kadang sinar gamma) yang sangat banyak.

Ledakan sinar Gamma

SN (Super Nova) 1987A

SN IC443 - bintang di tengah adalah bintang neutron

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.

Video bintang neutron bisa dilihat di link ini: