BINTANG: KARAKTERISTIK, BAGAIMANA MEREKA TERBENTUK, SIKLUS HIDUP, STRUKTUR - ILMU - 2025

Sebuah bintang adalah obyek astronomi terdiri dari gas, terutama hidrogen dan helium, dan disimpan dalam keseimbangan berkat gaya gravitasi, yang cenderung untuk kompres, dan tekanan gas, yang mengembang itu.

Dalam proses ini, sebuah bintang menghasilkan energi dalam jumlah besar dari intinya, yang di dalamnya terdapat reaktor fusi yang mensintesis helium dan unsur lain dari hidrogen.

Gambar 1. Pleiades, di konstelasi Taurus, terlihat selama musim dingin di utara, merupakan gugusan sekitar 3.000 bintang yang berjarak 400 tahun cahaya. Sumber: Wikimedia Commons.

Dalam reaksi fusi ini, massa tidak dikekalkan sepenuhnya, tetapi sebagian kecil diubah menjadi energi. Dan karena massa sebuah bintang sangat besar, bahkan jika itu adalah salah satu yang terkecil, begitu pula jumlah energi yang dilepaskannya per detik.

Karakteristik bintang

Ciri-ciri utama sebuah bintang adalah:

- Massa : sangat bervariasi, mulai dari sebagian kecil massa Matahari hingga bintang supermasif, dengan massa beberapa kali massa Matahari.

- Suhu : ini juga merupakan kuantitas variabel. Di fotosfer, yang merupakan permukaan bercahaya bintang, suhunya berada di kisaran 50000-3000 K. Sedangkan di pusatnya mencapai jutaan Kelvin.

- Warna : berkaitan erat dengan suhu dan massa. Semakin panas sebuah bintang, semakin biru warnanya dan sebaliknya, semakin dingin bintang tersebut, semakin cenderung ke arah merah.

- Luminositas : tergantung pada daya yang dipancarkan oleh bintang, yang biasanya tidak seragam. Bintang terpanas dan terbesar adalah yang paling bercahaya.

- Besaran : itu adalah kecerahan semu yang mereka miliki saat dilihat dari Bumi.

- Gerakan : bintang-bintang memiliki gerakan relatif terhadap bidangnya, serta gerakan rotasinya.

- Umur : bintang bisa setua alam semesta - sekitar 13,8 miliar tahun - dan semuda 1 miliar tahun.

Bagaimana bentuk bintang?

Matahari, salah satu dari jutaan bintang di Bima Sakti.

Bintang terbentuk dari keruntuhan gravitasi awan besar gas dan debu kosmik, yang kepadatannya terus berubah-ubah. Bahan primordial di awan ini adalah molekul hidrogen dan helium, dan juga jejak dari semua elemen yang diketahui di Bumi.

Pergerakan partikel-partikel penyusun massa dalam jumlah besar ini yang tersebar di ruang angkasa bersifat acak. Tetapi sesekali kepadatan meningkat sedikit pada satu titik, menyebabkan kompresi.

Tekanan gas cenderung membatalkan kompresi ini, tetapi gaya gravitasi, yang menarik molekul bersama-sama, sedikit lebih tinggi, karena partikel-partikelnya saling berdekatan, dan kemudian melawan efek ini.

Lebih jauh, gravitasi bertanggung jawab untuk meningkatkan massa lebih banyak lagi. Dan saat ini terjadi, suhu meningkat secara bertahap.

Sekarang bayangkan proses kondensasi ini dalam skala besar dan dengan waktu yang tersedia. Gaya gravitasi bersifat radial dan awan materi yang terbentuk akan memiliki simetri bola. Itu disebut protobintang.

Selain itu, awan materi ini tidak statis, tetapi berputar dengan cepat saat materi berkontraksi.

Seiring waktu, inti akan terbentuk pada suhu yang sangat tinggi dan tekanan yang sangat besar, yang akan menjadi reaktor fusi bintang. Massa kritis diperlukan untuk ini, tetapi ketika itu terjadi, bintang mencapai keseimbangan dan dengan demikian memulai kehidupan dewasanya.

Massa dan evolusi bintang selanjutnya

Jenis reaksi yang dapat terjadi di dalam inti akan bergantung pada massa yang dimilikinya pada awalnya, dan dengan itu perkembangan selanjutnya dari bintang tersebut.

Untuk massa yang kurang dari 0,08 kali massa Matahari - kira-kira 2 x 10 30 kg - bintang tidak akan terbentuk, karena nukleus tidak akan menyala. Objek yang terbentuk secara bertahap akan mendingin dan kondensasi akan melambat, sehingga menimbulkan katai coklat.

Di sisi lain, jika protobintang terlalu masif, ia juga tidak akan mencapai keseimbangan yang diperlukan untuk menjadi bintang, sehingga akan runtuh dengan hebat.

Teori pembentukan bintang oleh keruntuhan gravitasi disebabkan oleh astronom dan kosmolog Inggris James Jeans (1877-1946), yang juga mengajukan teori keadaan mapan alam semesta. Saat ini, teori ini, yang menyatakan bahwa materi diciptakan terus-menerus, telah dikesampingkan dan mendukung teori Big Bang.

Siklus hidup bintang

Seperti yang telah dijelaskan di atas, bintang terbentuk dari proses kondensasi nebula yang terbuat dari gas dan debu kosmik.

Proses ini membutuhkan waktu. Diperkirakan itu terjadi antara 10 dan 15 juta tahun, sementara bintang memperoleh stabilitas akhirnya. Begitu tekanan gas ekspansif dan gaya gravitasi tekan seimbang, bintang memasuki apa yang disebut deret utama.

Menurut massanya, bintang tersebut terletak di salah satu garis diagram Hertzsprung-Russell atau disingkat diagram HR. Ini adalah grafik yang menunjukkan berbagai garis evolusi bintang, semuanya ditentukan oleh massa bintang.

Dalam grafik ini, bintang diberi peringkat menurut luminositasnya berdasarkan suhu efektifnya, seperti yang ditunjukkan di bawah ini:

Gambar 2. Diagram SDM, dibuat secara independen oleh astronom Ejnar Hertzsprung dan Henry Russell sekitar tahun 1910. Sumber: Wikimedia Commons. ITU.

Garis evolusi bintang

Urutan utama adalah wilayah diagonal kasar yang melewati bagian tengah diagram. Di sana, pada suatu titik, bintang-bintang yang baru terbentuk masuk, menurut massanya.

Bintang terpanas, paling terang, dan paling masif ada di atas dan di kiri, sedangkan bintang paling keren dan terkecil ada di kanan bawah.

Massa adalah parameter yang mengatur evolusi bintang, seperti yang telah dikatakan beberapa kali. Memang, bintang yang sangat masif menghabiskan bahan bakarnya dengan cepat, sementara bintang kecil dan dingin, seperti katai merah, mengaturnya lebih lambat.

Gambar 3. Perbandingan ukuran antara planet (1 dan 2) dan bintang (3,4,5 dan 6). Sumber: Wikimedia Commons. Dave Jarvis (https://dave.autonoma.ca/).

Bagi manusia, katai merah praktis abadi, belum ada katai merah yang mati.

Berdekatan dengan deret utama adalah bintang-bintang yang, karena evolusinya, telah pindah ke garis lain. Jadi di atas adalah bintang raksasa dan super raksasa, dan di bawah katai putih.

Jenis spektral

Apa yang datang kepada kita dari bintang-bintang yang jauh adalah cahayanya, dan dari analisisnya, banyak informasi diperoleh tentang sifat bintang tersebut. Di bagian bawah diagram HR adalah serangkaian huruf yang menunjukkan tipe spektral paling umum:

OBAFGKM

Bintang-bintang dengan suhu tertinggi adalah O dan yang terdingin adalah kelas M. Selanjutnya, masing-masing kategori ini dibagi menjadi sepuluh subtipe yang berbeda, dibedakan dengan angka dari 0 sampai 9. Misalnya, F5, bintang perantara antara F0 dan G0.

Klasifikasi Morgan Keenan menambahkan luminositas bintang ke tipe spektral, dengan angka Romawi dari I hingga V. Dengan cara ini, Matahari kita adalah bintang tipe G2V. Perlu dicatat bahwa mengingat variabilitas bintang yang besar, ada klasifikasi lain untuk mereka.

Setiap kelas spektral memiliki warna semu, sesuai dengan diagram HR pada gambar. Ini adalah warna perkiraan yang akan dilihat oleh pengamat tanpa instrumen atau paling banyak teropong pada malam yang sangat gelap dan cerah.

Berikut uraian singkat tentang karakteristiknya menurut jenis spektral klasik:

Ketik O

Mereka adalah bintang biru dengan warna ungu. Mereka ditemukan di sudut kiri atas diagram HR, yaitu, mereka besar dan cerah, serta suhu permukaan yang tinggi, antara 40.000 dan 20.000 K.

Contoh bintang jenis ini adalah Alnitak A, dari sabuk konstelasi Orion, terlihat selama malam musim dingin di utara, dan Sigma-Orionis di konstelasi yang sama.

Gambar 4. Tiga bintang Sabuk Orion. Dari kiri ke kanan Alnitak, Alnilam dan Mintaka. Selain itu, di samping Alnitak, nebula Flame dan Horsehead. Sumber: Wikimedia Commons.

Ketik B

Mereka mudah dilihat dengan mata telanjang. Warnanya putih-biru, dengan suhu permukaan antara 10.000 -7.000 K. Sirius A, bintang biner di rasi Canis Major adalah bintang tipe A, demikian pula Deneb, bintang paling terang di Angsa.

Ketik F

Mereka tampak putih cenderung kuning, suhu permukaan bahkan lebih rendah dari jenis sebelumnya: antara 7000 dan 6000 K. Bintang kutub Polaris, dari konstelasi Ursa Minor termasuk dalam kategori ini, serta Canopus, bintang paling terang dari konstelasi Carina, terlihat jauh di selatan belahan bumi utara, selama musim dingin di utara.

Ketik G

Mereka berwarna kuning dan suhunya antara 6000 dan 4800 K. Matahari kita termasuk dalam kategori ini.

Tipe K.

Pada prinsipnya, tidak mudah untuk mengetahui struktur internal sebuah bintang, karena kebanyakan dari mereka adalah objek yang sangat jauh.

Berkat studi Matahari, bintang terdekat, kita tahu bahwa sebagian besar bintang terdiri dari lapisan gas dengan simetri bola, di tengahnya terdapat inti tempat fusi terjadi. Ini menempati kurang lebih 15% dari total volume bintang.

Di sekeliling inti terdapat lapisan seperti mantel atau selubung dan terakhir ada atmosfer bintang yang permukaannya dianggap batas terluarnya. Sifat lapisan-lapisan ini berubah seiring waktu dan evolusi yang diikuti oleh bintang.

Dalam beberapa kasus, pada titik di mana hidrogen, bahan bakar nuklir utamanya, habis, bintang membengkak dan kemudian melepaskan lapisan terluarnya ke luar angkasa, membentuk apa yang dikenal sebagai nebula planet, di tengahnya inti yang kosong tetap ada. , selanjutnya dikenal sebagai katai putih.

Tepatnya di dalam selubung bintang, tempat pengangkutan energi dari inti ke lapisan luar berlangsung.

Gambar 5. Lapisan Matahari, bintang yang paling banyak dipelajari. Sumber: Wikimedia Commons.

Jenis bintang

Pada bagian yang dikhususkan untuk jenis spektral, jenis bintang yang saat ini dikenal telah disebutkan secara umum. Ini dalam kaitannya dengan ciri-ciri yang ditemukan melalui analisis cahayanya.

Tetapi sepanjang evolusinya, sebagian besar bintang bergerak di deret utama dan juga meninggalkannya, dan kemudian meninggalkannya di cabang lain. Hanya bintang katai merah yang tetap berada di urutan utama sepanjang hidup mereka.

Ada jenis bintang lain yang sering disebutkan, yang kami jelaskan secara singkat:

Bintang katai

Ini adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan jenis bintang yang sangat berbeda, yang di sisi lain memiliki kesamaan ukurannya yang kecil. Beberapa bintang terbentuk dengan massa yang sangat rendah, tetapi yang lain yang lahir dengan massa yang jauh lebih tinggi malah menjadi katai selama masa hidupnya.

Faktanya, bintang katai adalah jenis bintang yang paling melimpah di alam semesta, jadi ada baiknya kita membahas sedikit tentang karakteristiknya:

Katai coklat

Mereka adalah protobintang yang massanya tidak cukup untuk memulai reaktor nuklir yang mendorong bintang ke deret utama. Mereka dapat dianggap berada di tengah-tengah antara planet gas raksasa seperti Jupiter dan bintang katai merah.

Karena mereka kekurangan sumber energi yang stabil, mereka ditakdirkan untuk mendingin secara perlahan. Contoh katai coklat adalah Luhman 16 di konstelasi Vela. Tetapi ini tidak mencegah planet-planet mengorbitnya, karena beberapa telah ditemukan sejauh ini.

Katai merah

Gambar 6. Perbandingan ukuran antara Matahari, katai merah Gliese 229A, katai coklat Teide 1 dan Gliese 229 B, dan planet Jupiter. Sumber: NASA melalui Wikimedia Commons.

Massa mereka kecil, lebih kecil dari Matahari, tetapi kehidupan mereka melewati urutan utama karena mereka menghabiskan bahan bakar dengan hati-hati. Karena alasan ini mereka juga lebih dingin, tetapi mereka adalah jenis bintang yang paling melimpah dan juga yang terpanjang dari semuanya.

Katai putih

Itu adalah sisa-sisa bintang yang meninggalkan deret utama ketika bahan bakar di intinya habis, membengkak hingga menjadi raksasa merah. Setelah ini, bintang melepaskan lapisan terluarnya, mengecilkan ukurannya dan hanya menyisakan inti, yaitu katai putih.

Tahap katai putih hanyalah satu fase dalam evolusi semua bintang yang bukan katai merah maupun raksasa biru. Yang terakhir, karena begitu masif, cenderung mengakhiri hidup mereka dalam ledakan kolosal yang disebut nova atau supernova.

Bintang IK Pegasi adalah contoh katai putih, takdir yang mungkin menanti Matahari jutaan tahun dari sekarang.

Katai biru

Mereka adalah bintang hipotetis, artinya, keberadaan mereka belum terbukti. Tapi diyakini bahwa katai merah pada akhirnya akan berubah menjadi katai biru saat kehabisan bahan bakar.

Katai hitam

Mereka adalah katai putih kuno yang telah benar-benar dingin dan tidak lagi memancarkan cahaya.

Katai kuning dan oranye

Bintang dengan massa yang sebanding atau kurang dari Matahari, tetapi lebih besar dalam ukuran dan suhunya daripada katai merah, kadang-kadang disebut demikian.

Bintang neutron

Ini adalah tahap terakhir dalam kehidupan bintang super raksasa, ketika telah menghabiskan bahan bakar nuklirnya dan mengalami ledakan supernova. Akibat ledakan tersebut, inti dari sisa bintang menjadi sangat kompak, sampai pada titik di mana elektron dan proton bergabung menjadi neutron.

Sebuah bintang neutron begitu, tetapi sangat padat, sehingga dapat memuat hingga dua kali massa Matahari dalam sebuah bola dengan diameter sekitar 10 km. Karena jari-jarinya telah berkurang begitu banyak, kekekalan momentum sudut menuntut kecepatan rotasi yang lebih tinggi.

Karena ukurannya, mereka dideteksi oleh radiasi intens yang mereka pancarkan dalam bentuk berkas yang berputar cepat di samping bintang, membentuk apa yang dikenal sebagai pulsar.

Contoh bintang

Meskipun bintang memiliki karakteristik yang sama, seperti halnya makhluk hidup, variabilitasnya sangat besar. Seperti yang telah terlihat, ada bintang raksasa dan super raksasa, katai, neutron, variabel, bermassa besar, berukuran sangat besar, lebih dekat dan lebih jauh:

-Bintang paling terang di langit malam adalah Sirius, di konstelasi Canis Major.

Gambar 7. Sirius, di konstelasi Canis Major, berjarak sekitar 8 tahun cahaya, adalah bintang paling terang di langit malam. Sumber: Pixabay.

-Próxima Centauri adalah bintang terdekat ke Matahari.

-Menjadi bintang paling terang tidak berarti menjadi yang paling bercahaya, karena jarak sangat berarti. Bintang paling bercahaya yang diketahui juga yang paling masif: R136a1 milik Awan Magellan Besar.

-Massa R136a1 adalah 265 kali massa Matahari.

-Bintang dengan massa terbesar tidak selalu yang terbesar. Bintang terbesar hingga saat ini adalah UY Scuti di konstelasi Shield. Jari-jarinya sekitar 1708 kali lebih besar dari jari-jari Matahari (jari-jari Matahari adalah 6,96 x 108 meter).

-Bintang tercepat sejauh ini adalah US 708, yang bergerak dengan kecepatan 1.200 km / s, tetapi baru-baru ini ditemukan bintang lain yang melampaui itu: S5-HVS1 dari konstelasi Crane, dengan kecepatan 1.700 km / s. Pelakunya diyakini sebagai lubang hitam supermasif Sagitarius A, di pusat Bima Sakti.

Referensi

1. Carroll, B. Pengantar Astrofisika Modern. 2nd. Edisi. Pearson.
2. Costa, C. Bintang pelarian yang diusir dari kegelapan jantung galaksi. Diperoleh dari: aaa.org.uy.
3. Díaz-Giménez, E. 2014. Catatan Dasar tentang Astronomi, Diterbitkan oleh University of Córdoba, Argentina.
4. Jaschek, C. 1983. Astrofisika, Diterbitkan oleh OAS.
5. Martínez, D. Evolusi bintang. Vaeliada. Dipulihkan dari: Google Buku.
6. Oster, L. 1984. Astronomi Modern. Pembalikan Editorial.
7. Masyarakat Astronomi Spanyol. 2009. 100 Konsep Astronomi Edycom SL
8. UNAM. Astronomi Energi Tinggi. Bintang neutron. Diperoleh dari: astroscu.unam.mx.
9. Wikipedia. Klasifikasi Bintang. Diperoleh dari: es.wikipedia.org.
10. Wikipedia. Bintang. Diperoleh dari: es.wikipedia.org.