Evolusi Bintang

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.

Eagle Nebula, tempat kelahiran bintang (Sumber: Hubblesite) 

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.

Lapisan-lapisan reaksi fusi (Sumber: Wikipedia)

Evolusi Lanjut
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.

Sumber

Galaksi Bimasakti

Terdapat banyak bintang, nebula, dan gugus bintang yang bisa diamati di langit setiap malamnya. Semua objek tersebut berada di dalam galaksi kita. Di beberapa bagian bintang nampak padat sehingga ketika langit cerah, bersih dari awan, dan kondisi sekitar yang gelap, kita bisa melihat pita berwarna putih yang memanjang dan melintasi beberapa rasi seperti Sagittarius (arah pusat Galaksi), Scorpius, Ophiucus, Aquila, Cassiopeia, Auriga, Crux, dan Centaurus. Sementara di bagian yang lain tampak celah-celah gelap yang menunjukkan adanya materi antar bintang yang tebal. Itulah (bidang) galaksi yang kita tinggali. Bentuknya yang seperti itu kemudian menginspirasi orang untuk menamakannya dengan sebutan Milky Way. Kata galaksi dan milky way itu sendiri diadaptasi dari bahasa Yunani “galaxias” dan Latin “via lactea” dengan kata dasar lactea yang berarti susu. Sedangkan menurut orang Indonesia, galaksi kita diberi nama Bimasakti. Menurut salah satu sumber dari Observatorium Bosscha, sejarah penamaan ini berasal ketika Presiden RI pertama, Soekarno, ditunjukkan citra galaksi oleh salah seorang astronom Indonesia. Ternyata, Soekarno melihat salah satu bagian gelap di foto tersebut menyerupai tokoh Bima Sakti. Namun tidak diketahui bagian gelap mana yang dimaksud.

Galaksi Bimasakti dilihat dari Bumi (Sumber: eso.org)

Galaksi adalah tempat berkumpulnya bintang-bintang di alam semesta. Hampir tidak ditemukan adanya bintang yang berkelana sendiri di ruang antar galaksi. Dan Matahari termasuk di antara 200 milyar bintang di Galaksi Bimasakti (disingkat dengan Galaksi). Dengan asumsi bahwa rata-rata massa bintang di Galaksi adalah sebesar massa Matahari, maka massa Galaksi dapat mencapai 2 x 10^11 massa Matahari (massa Matahari adalah 2 x 10^30 kg).

Bentuk galaksi Bimasakti seperti dua buah piring cekung yang ditangkupkan, bagian tengahnya tebal dan semakin pipih ke arah tepi, dan terdapat lengan-lengan spiral di dalamnya. Oleh karena itu Galaksi kita digolongkan ke dalam galaksi spiral. Berdasarkan klasifikasi galaksi Hubble, galaksi Bimasakti termasuk dalam kelas SBbc. Artinya, Galaksi kita adalah galaksi spiral yang memiliki “bar” atau palang di bagian pusatnya, dengan kecerlangan bagian pusat yang relatif sama dengan bagian piringan, dan memiliki struktur lengan spiral yang agak renggang di bagian piringannya.

Gambaran Galaksi Bimasakti terbaru (Sumber: NASA/JPL-Caltech) 

Jika melihat gambar di atas, mungkin kita akan berpikir bagaimana bisa kita tahu bentuk galaksi kita sendiri sementara kita berada di dalamnya. Caranya adalah dengan perhitungan jarak yang akurat terhadap semua komponen penyusun Galaksi yang dapat kita amati, yaitu bintang-bintang dan bermacam gas dan debu. Dengan mengetahui jaraknya, kita dapat membuat semacam denah Galaksi kita sendiri. Kalau dianalogikan, anggaplah kita berada di sebuah lapangan luas dengan banyak manusia yang tersebar secara acak. Apabila kita punya pengetahuan tentang jarak kita ke setiap orang itu, kita akan dapat membuat plot jarak secara radial. Hasilnya adalah peta sebaran orang-orang tersebut. Karena itulah, kita tidak perlu pergi keluar Galaksi kita untuk melihat bentuknya.

Galaksi spiral tersusun atas 3 bagian utama, yaitu bagian bulge, halo, dan piringan. Ketiganya memiliki bentuk, ukuran, dan objek penyusun yang berbeda-beda. Bahkan, bagian bulge dan piringan menjadi penentu dalam klasifikasi galaksi yang dibuat oleh Hubble (diagram garpu tala).

Bagian bulge adalah daerah di galaksi yang kepadatan bintangnya paling tinggi. Bintang-bintang tua lebih banyak ditemukan daripada bintang muda, karena sangat sedikit materi pembentuk bintang yang terdapat di sini. Bulge ini berbentuk elipsoid seperti bola rugby. Bintang-bintang di dalamnya bergerak dengan kecepatan tinggi dan orbit yang acak, tidak sebidang dengan bidang galaksi. Dari perhitungan kecepatan orbit bintang-bintang di dalamnya, diperoleh kesimpulan bahwa terdapat sebuah benda bermassa sangat besar yang berada di pusat Galaksi yang jauh lebih besar daripada perkiraan sebelumnya. Benda tersebut diyakini adalah sebuah lubang hitam supermasif, yang diperkirakan terdapat di bagian pusat semua galaksi spiral. Termasuk juga di galaksi Andromeda, galaksi spiral terdekat dari Galaksi kita.

Komponen kedua adalah halo. Berbentuk bola, ukuran komponen ini sangat besar hingga jauh membentang melingkupi bulge dan piringan, bahkan mungkin lebih jauh daripada batas terluar piringan galaksi yang bisa kita amati. Objek yang menjadi penyusun halo dibagi menjadi dua kelompok, yaitu stellar halo dan dark halo. Yang dimaksud dengan stellar halo adalah bintang-bintang yang berada di bagian halo. Namun hanya sedikit ditemukan bintang individu di bagian ini. Yang lebih dominan adalah kelompok bintang-bintang tua yang jumlah bintang anggotanya mencapai jutaan buah, yang disebut dengan gugus bola (globular cluster).

Di bagian piringan terdapat bintang-bintang muda serta gas dan debu antar bintang yang terletak di lengan spiral. Banyak ditemukannya bintang muda dan gas antar bintang sangat berkaitan erat, karena gas adalah materi utama pembentuk bintang. Di beberapa lokasi bahkan ditemukan bintang-bintang muda yang masih diselimuti gas, yang menandakan bahwa bintang-bintang tersebut baru terbentuk. Sedangkan banyaknya debu di piringan membuat pengamat di Bumi kesulitan untuk melakukan pengamatan visual di sekitar bidang Galaksi, terutama ke arah pusat Galaksi (lihat gambar di atas). Karenanya, pengamatan di sekitar bidang Galaksi akan memberikan hasil yang lebih baik jika dilakukan di daerah panjang gelombang radio dan infra merah yang tidak terpengaruh oleh debu antar bintang (lihat gambar di bawah).

Galaksi Bimasakti dalam panjang gelombang infra merah dekat (Sumber: NASA-LAMBDA) 

Seberapa besar Galaksi kita? Di bagian pusat Galaksi, bulge hanya memiliki diameter 6 kpc dan tebal 4 kpc (kpc = kiloparsek, 1 parsek = 3,26 tahun cahaya = 206265 SA = 3,086 x 10^13 km). Jarak dari pusat hingga ke bagian tepi Galaksi (jari-jari) adalah 15 kpc dengan ketebalan rata-rata sebesar 300 pc. Sedangkan Matahari berada pada jarak 8 kpc dari pusat. Di posisi itu, Matahari sedang bergerak mengelilingi pusat Galaksi dengan bentuk orbit yang hampir melingkar. Laju orbitnya adalah sekitar 250 km/detik sehingga matahari memerlukan waktu 220 juta tahun untuk berkeliling satu kali. Jika umur matahari adalah 4,6 milyar tahun, berarti tata surya kita sudah mengorbit pusat Galaksi sebanyak 20 kali.

Galaksi kita sebenarnya berada pada sebuah kelompok galaksi yang disebut dengan Grup Lokal, yang ukurannya mencapai 1 MPc dan beranggotakan lebih dari 30 galaksi. Galaksi spiral yang ada di kelompok ini hanya tiga, yaitu Bimasakti, Andromeda, dan Triangulum. Sisanya adalah galaksi yang lebih kecil dengan bentuk elips atau tak beraturan. Grup Lokal ini termasuk kelompok galaksi yang dinamis. Maksudnya adalah bahwa galaksi-galaksi di kelompok ini mengalami interaksi gravitasi, termasuk Galaksi kita dengan galaksi Andromeda. Interaksi tersebut diperkirakan akan mengakibatkan terjadinya tabrakan antara Galaksi kita dengan Andromeda dan kemudian membentuk galaksi elips. Namun tidaklah perlu untuk terlalu khawatir karena peristiwa tersebut baru akan terjadi 2 milyar tahun lagi

Sumber

Supernova dalam Selubung Debu

Bintang, sama seperti manusia punya perjalanan hidup dan suatu hari dia akan mengakhiri kehidupannya itu dengan berbagai cara bergantung pada massanya. Bagi bintang-bintang raksasa mereka akan mengakhiri siklus hidupnya dalam ledakan supernova. Tapi, bintang yang satu ini agak berbeda.

Supernova yang berada dalam selubung debu. Kredit : Ohio State University 

Bintang raksasa yang berada di galaksi jauh ini baru saja mengakhiri hidupnya dalam selubung debu dan bukannya sebuah ledakan yang biasanya terjadi. Kejadian aneh yang diamati para peneliti dari Ohio State University ini pun tampaknya kejadian pertama untuk tipe akhir hidup dalam selubung debu. Tapi, bukan berarti kejadian tersebut langka atau aneh, karena tampaknya pola mengakhiri siklus hidup seperti ini umum pada masa awal alam semesta. Bahkan kejadian tersebut juga memberi petunjuk akan apa yang bisa kita lihat jika bintang yang sangat terang di galaksi menjadi supernova.

Survei AGN
Sebagai bagian dari Spitzer Space Telescope Deep Wide Field Survey, para astronom mensurvei data untuk mencari active galactic nuclei (AGN), lubang hitam supermasif yang berada di pusat galaksi. AGN ini biasanya memancarkan sejumlah besar panas saat ada materi yang terhisap ke dalam lubang hitam. Pada umumnya, astronom akan mencari bintik panas yang bervariasi temperaturnya karena bintik inilah yang dapat menjadi bukti perubahan yang terjadi ketika materi terhisap dalam lubang hitam.

Normalnya, dalam pencarian seperti ini para astronom tidak akan mengharapkan menemukan supernova karena biasanya supernova melepaskan sebagian besar energinya sebagai cahaya bukannya panas.

Akan tetapi saat mencari lubang hitam, ada satu bintik yang sangat panas, tampak pada galaksi yang jaraknya 3 milyar tahun cahaya dari Bumi. Yang menarik, bintik ini tidak cocok dengan tipe sinyal panas dari AGN. Spektrum cahaya yang tampak dari galaksi juga tidak menunjukkan keberadaan AGN, setelah para peneliti melakukan konfirmasi akan fakta yang didapat dengan menggunakan teleskop Keck 10 meter di Hawaii.

Obyek itu, supernova
Panas yang sangat besar tersuar dari obyek tersebut lebih dari 6 bulan dan kemudian meredup di awal Maret 2008. Petunjuk lain untuk keberadaan sebuah obyek yang dikenal sebagai supernova. Selama lebih dari 6 bulan obyek ini melepaskan energi yang jauh lebih besar dari energi yang bisa dihasilkan Matahari di sepanjang hidupnya.

Para astronom juga mengetahui jika sumber panas itu merupakan supernova, maka dari jumlah energi yang ekstrim yang ia pancarkan akan mengklasifikasikan obyek baru ini sebagai supernova yang besar atau sebuah hipernova. Temperatur obyek tersebut berkisar pada 1000 K sedikit lebih panas dari permukaan planet Venus. Nah ini memang sedikit aneh. Ada apa di obyek baru tersebut yang bisa menyerap energi cahaya yang demikian besar dan menghamburkannya sebagai panas?

Jawabannya adalah debu dan jumlahnya sangat besar.

Bintang apakah itu?
Sekarang, saatnya para astronom bekerja untuk menelusuri kembali jenis bintang apakah yang bisa menghasilkan supernova dan bagaimana debu bisa meredam sebagian ledakan. Mereka pun melakukan perhitungan dan menemukan kalau bintang tersebut merupakan bintang raksasa yang setidaknya memiliki massa 50 kali lebih masif dari Matahari. Bintang masif seperti ini biasanya melontarkan debu saat mereka mendekati akhir kehidupannya.

Hasil perhitungan menunjukkan, bintang seperti ini akan memiliki 2 kali lontaran. Lontaran pertama terjadi sekitar 300 tahun sebelum supernova dan lontaran kedua terjadi sekitar 4 tahun sebelum ledakan. Gas dan debu dari kedua lontaran ini akan tetap berada disekitar bintang dan kemudian secara perlahan masing – masing mengembang menjadi cangkang yang menyelubungi bintang. Selubung bagian dalam merupakan gas dan debu yang berasal dari lontaran kedua 4 tahun sebelumnya akan berada sangat dekat dengan bintang, sedangkan selubung terluar yang berasal dari 300 tahun lalu akan berada lebih jauh dari bintang.

Selubung terluar dari debu ini hampir tak tembus cahaya, sehingga ia akan menyerap energi cahaya yang melewati cangkang bagian dalam dan mengubahnya menjadi panas. Inilah yang menyebabkan supernova ini muncul di survei Spitzer sebagai awan debu panas. Bahkan menurut Krzysztof Stanek, profesor astronomi di Ohio State, bintang mungkin lebih sering tersedak dalam debunya sendiri di masa lalu.

Peristiwa seperti ini tampaknya jauh lebih sering terjadi pada galaksi kecil dengan tingkat kandungan logam yang rendah. Atau dengan kata lain, galaksi tersebut merupakan galaksi muda dimana kala waktu keberadaannya masih belum cukup bagi bintang memiliki reaksi fusi yang mengubah hidrogen dan helium menjadi senyawa kompleks yang oleh para astronom diklasifikasi sebagai logam.

Peluang melihat Supernova dalam Selubung di masa depan

Eta Carinae sistem bintang dengan 

kecerlangan 4 juta kali Matahari. 

kredit: Nathan Smith (University of California, Berkeley), NASA

Di masa depan, dalam Wide-field Infrared Explorer (WISE), yang sudah diluncurkan NASA pada bulan Desember 2009, supernova tipe ini akan semakin banyak ditemukan. Bahkan diharapkan WISE akan dapat melihat setidaknya 100 tipe supernova seperti ini dalam 2 tahun. Akan tetapi, posisi Bumi dan Matahari (Tata Surya) yang segaris dengan galaksi tersebut, para astronom tidak akan bisa melihat peristiwa tersebut dengan mata telanjang saat ia terjadi. Para pengamat dari Bumi baru akan dapat melihatnya saat si bintang bersinar terang sekitar 1 dekade dari sekarang. Pada jangka waktu 1 dekade itulah gelombang kejut dari bintang yang meledak akan mencapai selubung debu bagian dalam dan menembusnya menuju selubung bagua luar. Pada saat itulah, pengamat di Bumi punya sesuatu yang dapat diamati.

Para pengamat juga setidaknya punya satu kesempatan untuk melihat cahaya serupa yang lebih dekat dengan Bumi. Jika Eta Carina menjadi supernova saat ini, maka peristiwa yang serupa diperkirakan akan terjadi. Eta Carina merupakan sistem bintang yang berada di Bima Sakti yang terdiri dari dua bintang Wolf Rayet pada jarak 7500 – 8000 tahun cahaya. Kedua bintang tersebut diselubungi cangkang debu Nebula Homunculus. Para astronom meyakini nebula tersebut terbentuk saat bintang terbesa dari kedua bintang itu mengalami letusan masif di tahun 1840 dan diperkirakan akan ada letusan kedua yang terjadi di masa depan.

Sumber

Bintang dan Rahasianya

Bintang merupakan benda langit yang memancarkan cahaya. Terdapat bintang semu dan bintang nyata. Bintang semu adalah bintang yang tidak menghasilkan cahaya sendiri, tetapi memantulkan cahaya yang diterima dari bintang lain. Bintang nyata adalah bintang yang menghasilkan cahaya sendiri. Secara umum sebutan bintang adalah objek luar angkasa yang menghasilkan cahaya sendiri (bintang nyata).

Menurut ilmu astronomi, definisi bintang adalah:
“ Semua benda masif (bermassa antara 0,08 hingga 200 massa matahari) yang sedang dan pernah melangsungkan pembangkitan energi melalui reaksi fusi nuklir. ”

Oleh sebab itu bintang katai putih dan bintang neutron yang sudah tidak memancarkan cahaya atau energi tetap disebut sebagai bintang. Bintang terdekat dengan Bumi adalah Matahari pada jarak sekitar 149,680,000 kilometer, diikuti oleh Proxima Centauri dalam rasi bintang Centaurus berjarak sekitar empat tahun cahaya.

Sejarah Pengamatan
Bintang-bintang telah menjadi bagian dari setiap kebudayaan. Bintang-bintang digunakan dalam praktik-praktik keagamaan, dalamnavigasi, dan bercocok tanam. Kalender Gregorian, yang digunakan hampir di semua bagian dunia, adalah kalender Matahari, mendasarkan diri pada posisi Bumi relatif terhadap bintang terdekat, Matahari.

Astronom-astronom awal seperti Tycho Brahe berhasil mengenali ‘bintang-bintang baru’ di langit (kemudian dinamakan novae) menunjukkan bahwa langit tidaklah kekal. Pada 1584 Giordano Bruno mengusulkan bahwa bintang-bintang sebenarnya adalah Matahari-matahari lain, dan mungkin saja memiliki planet-planet seperti Bumi di dalam orbitnya, ide yang telah diusulkan sebelumnya oleh filsuf-filsuf Yunani kuno seperti Democritus dan Epicurus. Pada abad berikutnya, ide bahwa bintang adalah Matahari yang jauh mencapai konsensus di antara para astronom. Untuk menjelaskan mengapa bintang-bintang ini tidak memberikan tarikan gravitasi pada tata surya, Isaac Newton mengusulkan bahwa bintang-bintang terdistribusi secara merata di seluruh langit, sebuah ide yang berasal dari teolog Richard Bentley.

Astronom Italia Geminiano Montanari merekam adanya perubahan luminositas pada bintang Algol pada 1667. Edmond Halleymenerbitkan pengukuran pertama gerak diri dari sepasang bintang “tetap” dekat, memperlihatkan bahwa mereka berubah posisi dari sejak pengukuran yang dilakukan Ptolemaeus dan Hipparchus. Pengukuran langsung jarak bintang 61 Cygni dilakukan pada 1838 olehFriedrich Bessel menggunakan teknik paralaks.

William Herschel adalah astronom pertama yang mencoba menentukan distribusi bintang di langit. Selama 1780an ia melakukan pencacahan di sekitar 600 daerah langit berbeda. Ia kemudian menyimpulkan bahwa jumlah bintang bertambah secara tetap ke suatu arah langit, yakni pusat galaksi Bima Sakti. Putranya John Herschel mengulangi pekerjaan yang sama di hemisfer langit sebelah selatan dan menemukan hasil yang sama. Selain itu William Herschel juga menemukan bahwa beberapa pasangan bintang bukanlah bintang-bintang yang secara kebetulan berada dalam satu arah garis pandang, melainkan mereka memang secara fisik berpasangan membentuk sistem bintang ganda.

Radiasi
Tenaga yang dihasilkan oleh bintang, sebagai hasil samping dari reaksi fusi nuklear, dipancarkan ke luar angkasa sebagai radiasi elektromagnetik dan radiasi partikel. Radiasi partikel yang dipancarkan bintang dimanifestasikan sebagai angin bintang (yang berwujud sebagai pancaran tetap partikel-partikel bermuatan listrik seperti proton bebas, partikel alpha dan partikel beta yang berasal dari bagian terluar bintang) dan pancaran tetap neutrino yang berasal dari inti bintang.

Hampir semua informasi yang kita miliki mengenai bintang yang lebih jauh dari Matahari diturunkan dari pengamatan radiasi elektromagnetiknya, yang terentang dari panjang gelombang radio hingga sinar gamma. Namun tidak semua rentang panjang gelombang tersebut dapat diterima oleh teleskop landas Bumi. Hanya gelombang radio dan gelombang cahaya yang dapat diteruskan oleh atmosfer Bumi dan menciptakan ‘jendela radio’ dan ‘jendela optik’. Teleskop-teleskop luar angkasa telah diluncurkan untuk mengamati bintang-bintang pada panjang gelombang lain.

Banyaknya radiasi elektromagnetik yang dipancarkan oleh bintang dipengaruhi terutama oleh luas permukaan, suhu dan komposisikimia dari bagian luar (fotosfer) bintang tersebut. Pada akhirnya kita dapat menduga kondisi di bagian dalam bintang, karena apa yang terjadi di permukaan pastilah sangat dipengaruhi oleh bagian yang lebih dalam.

Dengan menelaah spektrum bintang, astronom dapat menentukan temperatur permukaan, gravitasi permukaan, metalisitas, dankecepatan rotasi dari sebuah bintang. Jika jarak bisa ditentukan, misal dengan metode paralaks, maka luminositas bintang dapat diturunkan. Massa, radius, gravitasi permukaan, dan periode rotasi kemudian dapat diperkirakan dari pemodelan. Massa bintang dapat juga diukur secara langsung untuk bintang-bintang yang berada dalam sistem bintang ganda atau melalui metode mikrolensing. Pada akhirnya astronom dapat memperkirakan umur sebuah bintang dari parameter-parameter di atas.

Fluks pancaran
Kuantitas yang pertama kali langsung dapat ditentukan dari pengamatan sebuah bintang adalah fluks pancarannya, yaitu jumlahcahaya atau tenaga yang diterima permukaan kolektor (mata atau teleskop) per satuan luas per satuan waktu. Biasanya dinyatakan dalam satuan watt per cm2 (satuan internasional) atau erg per detik per cm2 (satuan cgs).

Luminositas

Di dalam astronomi, luminositas adalah jumlah cahaya atau energi yang dipancarkan oleh sebuah bintang ke segala arah per satuan waktu. Biasanya satuan luminositas dinyatakan dalam watt (satuan internasional), erg per detik (satuan cgs) atau luminositas Matahari. Dengan menganggap bahwa bintang adalah sebuah benda hitam sempurna, maka luminositasnya adalah,

dimana L adalah luminositas, σ adalah tetapan Stefan-Boltzmann, R adalah jari-jari bintang dan Te adalah temperatur efektif bintang.

Jika jarak bintang dapat diketahui, misalnya dengan menggunakan metode paralaks, luminositas sebuah bintang dapat ditentukan melalui hubungan

dengan E adalah fluks pancaran, L adalah luminositas dan d adalah jarak bintang ke pengamat.

Magnitudo
Secara tradisi kecerahan bintang dinyatakan dalam satuan magnitudo. Kecerahan bintang yang kita amati, baik menggunakan mata bugil maupun teleskop, dinyatakan oleh magnitudo tampak (m) atau magnitudo semu. Secara tradisi magnitudo semu bintang yang dapat dilihat oleh mata bugil dibagi dari 1 hingga 6, di mana satu ialah bintang paling cerah, dan 6 sebagai bintang paling redup. Terdapat juga kecerahan yang diukur secara mutlak, yang menyatakan kecerahan bintang sebenarnya. Kecerahan ini dikenal sebagaimagnitudo mutlak (M), dan terentang antara +26.0 sampai -26.5. Magnitudo adalah besaran lain dalam menyatakan fluks pancaran, yang terhubungkan melalui persamaan,

dimana m adalah magnitudo semu dan E adalah fluks pancaran.

Satuan pengukuran
Kebanyakan parameter-parameter bintang dinyatakan dalam satuan SI, tetapi satuan cgs kadang-kadang digunakan (misalnya luminositas dinyatakan dalam satuan erg per detik). Penggunaan satuan cgs lebih bersifat tradisi daripada sebuah konvensi. Seringkali pula massa, luminositas dan jari-jari bintang dinyatakan dalam satuan Matahari, mengingat Matahari adalah bintang yang paling banyak dipelajari dan diketahui parameter-parameter fisisnya. Untuk Matahari, parameter-parameter berikut diketahui:
massa Matahari: kg
luminositas Matahari: watt
radius Matahari: m


Skala panjang seperti setengah sumbu besar dari sebuah orbit sistem bintang ganda seringkali dinyatakan dalam satuan astronomi(AU = astronomical unit), yaitu jarak rata-rata antara Bumi dan Matahari.

Klasifikasi
Berdasarkan spektrumnya, bintang dibagi ke dalam 7 kelas utama yang dinyatakan dengan huruf O, B, A, F, G, K, M yang juga menunjukkan urutan suhu, warna dan komposisi-kimianya. Klasifikasi ini dikembangkan oleh Observatorium Universitas Harvard danAnnie Jump Cannon pada tahun 1920an dan dikenal sebagai sistem klasifikasi Harvard. Untuk mengingat urutan penggolongan ini biasanya digunakan kalimat "Oh Be A Fine Girl Kiss Me". Dengan kualitas spektrogram yang lebih baik memungkinkan penggolongan ke dalam 10 sub-kelas yang diindikasikan oleh sebuah bilangan (0 hingga 9) yang mengikuti huruf. Sudah menjadi kebiasaan untuk menyebut bintang-bintang di awal urutan sebagai bintang tipe awal dan yang di akhir urutan sebagai bintang tipe akhir. Jadi, bintang A0 bertipe lebih awal daripada F5, dan K0 lebih awal daripada K5

Pada tahun 1943, William Wilson Morgan, Phillip C. Keenan, dan Edith Kellman dari Observatorium Yerkes menambahkan sistem pengklasifikasian berdasarkan kuat cahaya atau luminositas, yang seringkali merujuk pada ukurannya. Pengklasifikasian tersebut dikenal sebagai sistem klasifikasi Yerkes dan membagi bintang ke dalam kelas-kelas berikut :

• 0 Maha maha raksasa
• I Maharaksasa
• II Raksasa-raksasa terang
• III Raksasa
• IV Sub-raksasa
• V deret utama (katai)
• VI sub-katai
• VII katai putih

Umumnya kelas bintang dinyatakan dengan dua sistem pengklasifikasian di atas. Matahari kita misalnya, adalah sebuah bintang dengan kelas G2V, berwarna kuning, bersuhu dan berukuran sedang.

Diagram Hertzsprung-Russell adalah diagram hubungan antara luminositas dan kelas spektrum (suhu permukaan) bintang. Diagram ini adalah diagram paling penting bagi para astronom dalam usaha mempelajari evolusi bintang.

Penampakan dan Distribusi
Karena jaraknya yang sangat jauh, semua bintang (kecuali Matahari) hanya tampak sebagai titik saja yang berkelap-kelip karena efek turbulensi atmosfer Bumi. Diameter sudut bintang bernilai sangat kecil ketika diamati menggunakan teleskop optik landas Bumi, hingga diperlukan teleskop interferometer untuk dapat memperoleh citranya. Bintang dengan ukuran diameter sudut terbesar setelah Matahari adalah R Doradus, dengan 0,057 detik busur.

Sebuah katai putih yang sedang mengorbitSirius (konsep artis). citra NASA. 

Telah lama dikira bahwa kebanyakan bintang berada pada sistem bintang ganda atau sistem multi bintang. Kenyataan ini hanya benar untuk bintang-bintang masif kelas O dan B, dimana 80% populasinya dipercaya berada dalam suatu sistem bintang ganda atau pun multi bintang. Semakin redup bintang, semakin besar kemungkinannya dijumpai sebagai sistem tunggal. Dijumpai hanya 25% populasi katai merah yang berada dalam sebuah sistem bintang ganda atau sistem multi bintang. Karena 85% populasi bintang di galaksi Bimasakti adalah katai merah, maka tampaknya kebanyakan bintang di dalam Bimasakti berada pada sistem bintang tunggal.

Sistem yang lebih besar yang disebut gugus bintang juga dijumpai. Bintang-bintang tidak tersebar secara merata mengisi seluruh ruang alam semesta, tetapi terkelompokkan ke dalam galaksi-galaksi bersama-sama dengan gas antarbintang dan debu. Sebuah galasi tipikal mengandung ratusan miliar bintang, dan terdapat lebih dari 100 miliar galaksi di seluruh alam semesta teramati.

Astronom memperkirakan terdapat 70 sekstiliun (7×1022) bintang di seluruh alam semesta yang teramati. Ini berarti 70 000 000 000 000 000 000 000 bintang, atau 230 miliar kali banyaknya bintang di galaksi Bimasakti yang berjumlah sekitar 300 miliar.

Bintang terdekat dengan Matahari adalah Proxima Centauri, berjarak 39.9 triliun (1012) kilometer, atau 4.2 tahun cahaya. Cahaya dari Proxima Centauri memakan waktu 4.2 tahun untuk mencapai Bumi. Jarak ini adalah jarak antar bintang tipikal di dalam sebuah piringan galaksi. Bintang-bintang dapat berada pada jarak yang lebih dekat satu sama lain di daerah sekitar pusat galasi dan di dalam gugus bola, atau pada jarak yang lebih jauh di halo galaksi.

Karena kerapatan yang rendah di dalam sebuah galaksi, tumbukan antar bintang jarang terjadi. Namun di daerah yang sangat padat seperti di inti sebuah gugus bintang atau lingkungan sekitar pusat galaksi, tumbukan dapat sering terjadi . Tumbukan seperti ini dapat menghasilkan pengembara-pengembara biru yaitu sebuah bintang abnormal hasil penggabungan yang memiliki temperatur permukaan yang lebih tinggi dibandingkan bintang deret utama lainnya di sebuah gugus bintang dengan luminositas yang sama. Istilah pengembara merujuk pada jejak evolusi yang berbeda dengan bintang normal lainnya pada diagram Hertzsprung-Russel.

Evolusi
Struktur, evolusi, dan nasib akhir sebuah bintang sangat dipengaruhi oleh massanya. Selain itu, komposisi kimia juga ikut mengambil peran dalam skala yang lebih kecil.

Terbentuknya bintang
Bintang terbentuk di dalam awan molekul; yaitu sebuah daerah medium antarbintang yang luas dengan kerapatan yang tinggi (meskipun masih kurang rapat jika dibandingkan dengan sebuah vacuum chamber yang ada di Bumi). Awan ini kebanyakan terdiri darihidrogen dengan sekitar 23–28% helium dan beberapa persen elemen berat. Komposisi elemen dalam awan ini tidak banyak berubah sejak peristiwa nukleosintesis Big Bang pada saat awal alam semesta.

Gravitasi mengambil peranan sangat penting dalam proses pembentukan bintang. Pembentukan bintang dimulai dengan ketidakstabilan gravitasi di dalam awan molekul yang dapat memiliki massa ribuan kali Matahari. Ketidakstabilan ini seringkali dipicu oleh gelombang kejut dari supernova atau tumbukan antara dua galaksi. Sekali sebuah wilayah mencapai kerapatan materi yang cukup memenuhi syarat terjadinya instabilitas Jeans, awan tersebut mulai runtuh di bawah gaya gravitasinya sendiri.

Berdasarkan syarat instabilitas Jeans, bintang tidak terbentuk sendiri-sendiri, melainkan dalam kelompok yang berasal dari suatu keruntuhan di suatu awan molekul yang besar, kemudian terpecah menjadi konglomerasi individual. Hal ini didukung oleh pengamatan dimana banyak bintang berusia sama tergabung dalam gugus atau asosiasi bintang.

Begitu awan runtuh, akan terjadi konglomerasi individual dari debu dan gas yang padat yang disebut sebagai globula Bok. Globula Bok ini dapat memiliki massa hingga 50 kali Matahari. Runtuhnya globula membuat bertambahnya kerapatan. Pada proses ini energi gravitasi diubah menjadi energi panas sehingga temperatur meningkat. Ketika awan protobintang ini mencapai kesetimbangan hidrostatik, sebuah protobintang akan terbentuk di intinya. Bintang pra deret utama ini seringkali dikelilingi oleh piringan protoplanet. Pengerutan atau keruntuhan awan molekul ini memakan waktu hingga puluhan juta tahun. Ketika peningkatan temperatur di inti protobintang mencapai kisaran 10 juta kelvin, hidrogen di inti 'terbakar' menjadi helium dalam suatu reaksi termonuklir. Reaksi nuklir di dalam inti bintang menyuplai cukup energi untuk mempertahankan tekanan di pusat sehingga proses pengerutan berhenti. Protobintang kini memulai kehidupan baru sebagai bintang deret utama.

Deret Utama
Bintang menghabiskan sekitar 90% umurnya untuk membakar hidrogen dalam reaksi fusi yang menghasilkan helium dengan temperatur dan tekanan yang sangat tinggi di intinya. Pada fase ini bintang dikatakan berada dalam deret utama dan disebut sebagai bintang katai.

Akhir sebuah bintang
Ketika kandungan hidrogen di teras bintang habis, teras bintang mengecil dan membebaskan banyak panas dan memanaskan lapisan luar bintang. Lapisan luar bintang yang masih banyak hidrogen mengembang dan bertukar warna merah dan disebut bintang raksaksa merah yang dapat mencapai 100 kali ukuran Matahari sebelum membentuk bintang kerdil putih. Sekiranya bintang tersebut berukuran lebih besar dari matahari, bintang tersebut akan membentuk superraksaksa merah. Superraksaksa merah ini kemudiannya membentukNova atau Supernova dan kemudiannya membentuk bintang neutron atau Lubang hitam.

Sumber

Apa itu "Quasar"?

Quasar. Kredit : ESA

Sudah diketahui secara umum kalau di pusat galaksi hampir semua galaksi ada sebuah lubang hitam bermassa besar yang sangat kuat. Tapi ternyata di beberapa galaksi, daerah pusatnya sangat terang, melebihi bagian lain dari galaksi itu. Inti yang sangat terang ini disebut sebagai inti galaksi aktif ( active galactic nuclei / AGN). Inti galaksi aktif biasanya ditemukan di pusat galaksi dimana lubang hitam bermassa super besar berada. Karena lubang hitam inilah yang jadi pembangkit energi bagi inti galaksi aktif.

Quasar atau quasi stellar radio source merupakan inti galaksi aktif yang berada jauh dan merupakan obyek yang sangat terang, sangat energetik dan sangat kuat. Obyek ini memancarkan energi yang sangat besar. Kalau dilihat di teleskop, quasar akan tampak seperti sebuah titik yang mirip dengan bintang. Tapi ternyata titik itu bukan sebuah bintang melainkan sebuah inti galaksi yang sangat terang yang berada jauh dari kita. Dari mana kita tahu quasar ini berada sangat jauh?

Hasil pengamatan menunjukkan kalau quasar memiliki pergeseran merah yang besar sebagai efek dari memuainya alam semesta. Yang artinya jarak antara Bumi dan quasar itu akan semakin bertambah seiring dengan semakin besarnya pergeseran merah si quasar.

Quasar ditenagai oleh lubang hitam bermassa sangat besar di pusat galaksi yang mengakresi materi yang mampat di sekitarnya dan memancarkan energi gravitasi yang sangat besar. Lubang hitam itu selalu melahap materi yang ada di sekelilinginya untuk masuk ke dalam dirinya. Seperti raksasa yang lahap memakan apapun yang ada di sekelilingnya.

Ketika lubang hitam mengakresi materi di sekitarnya, materi-materi tersebut berputar semakin cepat dan mulai memanas. Semua partikel saling bergesekan sehingga melepaskan sejumlah besar cahaya dan juga radiasi sinar X. Nah ketika materi ini kemudian dilahap oleh si lubang hitam, maka bagian kutub utara dan selatan lubang hitam akan melepaskan energi yang sangat besar yang oleh astronom disebut sebagai jet kosmik. Pernah liat pesawat jet melesat di udara? Sangat cepat dan menyisakan sebaris jejak di angkasa kan? Kira-kira seperti itulah jet kosmik. Energi yang dilepaskan melesat sangat cepat dan energinya pun sangat kuat.

Quasar sendiri tidak selalu berasal dari penggabungan galaksi, karena memang ia bukan hasil dari gabungan dua galaksi. Quasar bisa berada di galaksi apa saja yang lubang hitamnya bisa membangkitkan quasar di dalamnya. Tapi ketika dua buah galaksi bergabung, lubang hitam super masif di dalamnya memang akan membentuk quasar. Karena lubang hitam adalah pembangkit energi bagi inti galaksi aktif.

Jika quasarnya terbentuk setelah penggabungan dua galaksi itu dari galaksi galaksi apa? Nah, ini bisa dari galaksi apa saja karena semua galaksi yang punya lubang hitam dengan massa super besar bisa menghasilkan quasar. Diperkirakan ketika Bimasakti dan Andromeda bergabung kelak juga akan membentuk quasar.

Sumber