Riwayat Hidup Bintang

Kamis, 17 Februari 2011 - Bintang, seperti objek lain di jagad raya, memiliki masa hidupnya. Matahari kita misalnya, punya waktu 5 miliar tahun lagi, sebelum wafat. Ada banyak sekali bintang, dan tiap bintang punya sejarah hidupnya sendiri. Walau begitu, secara umum mereka mengikuti tahapan yang sama : lahir > dewasa > mati. Masyarakat awam menyebutnya evolusi bintang. Ini salah kaprah, karena bintangnya itu-itu juga. Seperti kamu, lahir > main (terserah main apa aja) > mati. Apakah kamu dikatakan berevolusi? Tentu tidak. Kamu berkembang. Itulah riwayat hidupmu. Berikut bagaimana riwayat hidup dari berbagai jenis bintang.

---

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).

Gambar 1 : Awan Molekul Raksasa

Cebol coklat

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 lahir menjadi bintang. Ia tidak mati sih, tapi menjadi cebol coklat. Cebol 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.

Cebol 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.

Gambar 2 : Cebol Coklat

Cebol merah

Ada banyak jenis bintang tentunya. Cebol coklat mungkin iri melihat janin-janin yang lahir bersama dengannya hidup terang dengan berbagai ukuran. Mulai dari yang paling kecil adalah cebol merah. Ia tidak seredup cebol coklat. Ia merah. Merah dan kecil. Cantik sekali.

Cebol merah dapat hidup hingga ratusan miliar tahun. Jauh lebih lama dari cebol coklat. Padahal keduanya sama-sama cebol.

Gambar 3 : Cebol Merah

Bintang rata-rata

Sedikit lebih besar dari cebol merah adalah cebol kuning. Matahari kita tergolong cebol kuning. Sebenarnya ia tidak terlalu cebol. Ia hanya sedikit lebih kecil dari rata-rata. Sebagian astronom menggolongkan matahari sebagai bintang rata-rata. Tidak terlalu besar, tidak terlalu kecil. Usia hidupnya sekitar 10 miliar tahun.

Gambar 4 : Matahari

Raksasa

Dan yang jauh di atas rata-rata ada si raksasa. Para bintang raksasa yang 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 cebol merah yang lamban.

Gambar 5 : Aldebaran (Giant Star)

Maha raksasa

Ada bintang yang lebih raksasa lagi. Namanya maharaksasa. Bintang maharaksasa 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.

Gambar 6 : Bintang Maharaksasa

Supermaha raksasa

Tidak ada yang namanya super maha raksasa. Secara astrofisika, ada yang dinamakan batas Eddington. Batas ini adalah batas dimana sebuah bintang tidak dapat lagi menahan dorongan keluar dari radiasinya sendiri. Ia terlalu terang sehingga tidak dapat eksis dalam satu  kesatuan. Batas Eddington adalah 120 kali massa matahari. Jadi, tidak ada bintang yang lebih berat dari 120 kali massa matahari.

Main

Membosankan. Bermiliar-miliar tahun hanya bersinar dan bersinar. Tapi di beberapa tempat, planet dan kehidupan muncul. Bumi misalnya, setelah matahari berusia 2 miliar tahun, mahluk hidup mulai lahir dan sekarang, setelah 2.5 miliar tahun kemudian, akhirnya manusia menengadah ke langit.

Mati

Cebol coklat

Cebol 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 cebol coklat di luar orbit Pluto, antara tata surya, dan setumpuk bintang terdekat kita.

Cebol merah

Bintang terdekat dari matahari adalah sebuah cebol merah, Proksima Centauri. Usianya ribuan kali lebih panjang dari matahari kita. Menurut para ilmuan, cebol merah seperti Proksima Centauri dapat hidup hingga 6 triliun tahun. Bayangkan. Padahal usia alam semesta baru 13.7 miliar tahun. Karenanya, di duga belum ada satupun cebol 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, cebol merah juga akan mati. Ia sekarat setelah membakar habis seluruh hidrogennya. Ia tidak mampu membakar heliumnya dan karenanya ia menjadi bintang yang seluruhnya helium. Bersinar sebagai cebol 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. Cebol putih yang redup dan semakin redup. Tapi, pastinya tidak ada yang tahu. Belum ada kasus kematian cebol merah teramati sampai sekarang. Umurnya terlalu panjang. Para ilmuan berpendapat bahwa nyawa cebol putih benar-benar berakhir saat ia menjadi cebol hitam.

Bintang rata-rata

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. Sang bintang berdenyut keras. Semakin cepat, semakin cepat, dan …. orgasme bintang terjadi. Sebuah angin yang begitu keras terlontar dari bintang. Angin ini disebut nova.

Kini tinggal sang inti, Cebol putih. Nasib matahari kita sama dengan si cebol merah. Sama-sama menjadi cebol putih. Angin nafas terakhirnya melakukan perjalanan jauh menembus angkasa. Semakin jauh dan kehilangan energi. Dan akhirnya menjadi awan gas yang disebut nebula planeter.

Sebenarnya, tidak perlu seperti ini akhir hayatnya, seandainya ia punya teman. Dalam sistem bintang kembar, bintang rata-rata yang sekarat tidak menggelembung. Hal ini karena kembarannya akan menyedot sisi terluar dari sang bintang sekarat. Aliran massa ini akan membuat kembarannyalah yang menggembung. Tapi kembarannya masih sehat dan tidak sekarat. Hasilnya, sang bintang sekarat akan menjadi cebol putih tanpa fase menggembung. Ia akan mengorbit kembarannya seperti bulan mengorbit bumi. Kasus inilah yang terjadi pada pasangan bintang Sirius A dan si cebol putih, Sirius B.

Raksasa

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 cebol putih. Ia jauh lebih kecil lagi. Lebih kecil lagi dari cebol 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.

Maharaksasa

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 hidrogen habis, ia sudah buru-buru memburu ubur-ubur (ups, salah). Maksudnya 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).

Gambar 7 : Perbandingan Ukuran Bintang

Penutup

Hidup sebuah bintang memang sangat panjang. Ia dapat hidup jutaan tahun seperti cebol coklat yang prematur atau maharaksasa yang terlalu besar. Ia juga dapat hidup triliunan tahun seperti para cebol putih yang mungil. Sebagian sempat merasakan dari ukuran sangat kecil menjadi ukuran sangat besar. Sebagian lagi sepanjang hidupnya selalu kerdil dan merangkak dalam kesendirian dan kegelapan. Dalam masa yang sangat panjang, akhir hayatnya begitu singkat dan spektakuler. Dari nova, supernova hingga hypernova. Letupan yang cemerlangnya menerangi galaksi dan terpantau jutaan tahun cahaya. Cahaya ini hanya bertahan beberapa detik saja atau  paling panjang, hanya beberapa bulan. Hembusan nafas terakhir bintang yang sekarat, pada gilirannya akan menjadi benih bagi bintang baru. Sisa-sisa supernova dan nova kembali mengembun dan menjadi awan molekul raksasa. Matahari kita sendiri adalah bintang generasi ketiga. Namun, bahkan alam semesta yang terus bergulir dengan siklus hidup matinya, pada gilirannya akan mati. Entah itu lewat habis mendinginnya seluruh jagad raya dalam pengembangan abadi, dimana alam semesta gelap, bintang terang terlalu jauh dan cebol coklat, cebol hitam dan lubang hitam bertebaran di mana-mana, atau lewat pengerutan balik dimana segalanya teremas dalam kerkahan besar (big crunch). Bagaimana pun nasib alam semesta, manusia kemungkinan besar telah tidak ada lagi. Nasib kita dalam sejarah bintang sangat singkat. Bagi mereka para bintang, kita hanyalah kedipan kecil di langit malam, dalam malam-malam yang mereka habiskan dalam hidupnya. Sumber

Referensi :

1. Hammer, N.J. 2003. Pair Instability Supernovae and Hypernovae.,
2. Prialnik, D. 2000. An Introduction to the Theory of Stellar Structure and Evolution. Cambridge University Press.

1. Supernova Simulations Still Defy Explosions.