Kehidupan di Urutan Utama: Bagaimana Bintang Berkembang

Bintang adalah beberapa blok bangunan fundamental alam semesta. Mereka tidak hanya membentuk galaksi, tetapi banyak juga yang memiliki sistem planet. Jadi, memahami pembentukan dan evolusi mereka memberikan petunjuk penting untuk memahami galaksi dan planet.

Matahari memberi kita contoh kelas untuk dipelajari, di sini di tata surya kita. Hanya delapan menit cahaya, jadi kita tidak perlu menunggu lama untuk melihat fitur di permukaannya. Para astronom memiliki sejumlah satelit yang mempelajari Matahari, dan mereka telah lama mengetahui dasar-dasar kehidupannya. Untuk satu hal, itu setengah baya, dan tepat di tengah periode kehidupannya disebut "urutan utama". Selama waktu itu, ia memadukan hidrogen di intinya untuk membuat helium.

Sepanjang sejarahnya, Matahari tampak hampir sama. Bagi kami, selalu ada benda putih bercahaya kekuningan di langit ini. Sepertinya tidak berubah, setidaknya untuk kita. Ini karena ia hidup dalam skala waktu yang sangat berbeda dari manusia. Namun, itu memang berubah, tetapi dalam cara yang sangat lambat dibandingkan dengan kecepatan di mana kita menjalani hidup kita yang pendek dan cepat. Jika kita melihat kehidupan bintang pada skala usia alam semesta (sekitar 13,7 miliar tahun) maka Matahari dan bintang-bintang lainnya semuanya menjalani kehidupan yang cukup normal. Yaitu, mereka dilahirkan, hidup, berevolusi, dan kemudian mati selama puluhan juta atau milyaran tahun.

Untuk memahami bagaimana bintang berevolusi, para astronom harus mengetahui jenis bintang apa yang ada dan mengapa mereka berbeda satu sama lain dengan cara yang penting. Salah satu langkah adalah "mengurutkan" bintang-bintang ke dalam nampan yang berbeda, sama seperti orang mungkin mengurutkan koin atau kelereng. Ini disebut "klasifikasi bintang" dan memainkan peran besar dalam memahami bagaimana bintang bekerja.

Para astronom mengurutkan bintang-bintang dalam serangkaian "nampan" menggunakan karakteristik ini: suhu, massa, komposisi kimia, dan sebagainya. Berdasarkan suhu, kecerahan (luminositas), massa, dan kimia, Matahari diklasifikasikan sebagai setengah baya bintang yaitu dalam masa hidupnya disebut "urutan utama".

Hampir semua bintang menghabiskan sebagian besar hidup mereka pada urutan utama ini sampai mereka mati; terkadang dengan lembut, kadang dengan keras.

Definisi dasar dari apa yang membuat bintang urutan utama adalah ini: bintang yang menggabungkan hidrogen ke helium di intinya. Hidrogen adalah blok bangunan dasar bintang. Mereka kemudian menggunakannya untuk membuat elemen lain.

Ketika sebuah bintang terbentuk, ia melakukannya karena awan gas hidrogen mulai berkontraksi (bersatu) di bawah gaya gravitasi. Ini menciptakan protostar yang padat dan panas di tengah awan. Itu menjadi inti dari bintang.

Kepadatan dalam inti mencapai titik di mana suhu setidaknya 8 hingga 10 juta derajat Celcius. Lapisan luar protobintang menekan inti. Kombinasi suhu dan tekanan ini memulai proses yang disebut fusi nuklir. Itulah titik ketika bintang lahir. Bintang menstabilkan dan mencapai keadaan yang disebut "keseimbangan hidrostatik", yaitu ketika radiasi luar tekanan dari inti diimbangi oleh gaya gravitasi yang sangat besar dari bintang yang mencoba untuk runtuh diri. Ketika semua kondisi ini terpenuhi, bintang itu "berada di urutan utama" dan ia melanjutkan kehidupannya dengan sibuk membuat hidrogen menjadi helium di intinya.

Massa memainkan peran penting dalam menentukan karakteristik fisik bintang yang diberikan. Ini juga memberikan petunjuk untuk berapa lama bintang itu akan hidup dan bagaimana ia akan mati. Semakin besar dari massa bintang, semakin besar tekanan gravitasi yang mencoba untuk menjatuhkan bintang. Untuk melawan tekanan yang lebih besar ini, bintang membutuhkan tingkat fusi yang tinggi. Semakin besar massa bintang, semakin besar tekanan dalam inti, semakin tinggi suhunya dan karenanya semakin besar laju fusi. Itu menentukan seberapa cepat bintang akan menghabiskan bahan bakarnya.

Bintang masif akan memadukan cadangan hidrogennya lebih cepat. Ini menghilangkan urutan utama lebih cepat daripada bintang bermassa rendah, yang menggunakan bahan bakarnya lebih lambat.

Ketika bintang kehabisan hidrogen, mereka mulai menyatukan helium di inti mereka. Inilah saat mereka meninggalkan urutan utama. Bintang bermassa tinggi menjadi supergiants merah, dan kemudian berkembang menjadi supergiants biru. Ini menggabungkan helium menjadi karbon dan oksigen. Kemudian, ia mulai memadukan mereka menjadi neon dan sebagainya. Pada dasarnya, bintang menjadi pabrik pembuatan bahan kimia, dengan fusi yang terjadi tidak hanya di inti, tetapi di lapisan yang mengelilingi inti.

Akhirnya, bintang bermassa sangat tinggi mencoba melebur besi. Ini adalah ciuman kematian bagi bintang itu. Mengapa? Karena besi fusi membutuhkan lebih banyak energi daripada yang dimiliki bintang. Ini menghentikan pabrik fusi mati di jalurnya. Ketika itu terjadi, lapisan luar bintang runtuh di inti. Itu terjadi cukup cepat. Tepi luar inti jatuh terlebih dahulu, dengan kecepatan luar biasa sekitar 70.000 meter per detik. Ketika itu mengenai inti besi, semuanya mulai memantul kembali, dan itu menciptakan gelombang kejut yang merobek bintang dalam beberapa jam. Dalam prosesnya, elemen-elemen baru dan lebih berat diciptakan ketika guncangan depan melewati bahan bintang.
Inilah yang disebut sebagai supernova "inti-kolaps". Akhirnya, lapisan luar meledak ke luar angkasa, dan yang tersisa adalah inti yang runtuh, yang menjadi a bintang neutron atau lubang hitam.

Bintang dengan massa antara setengah massa matahari (yaitu, setengah massa Matahari) dan sekitar delapan massa matahari akan memadukan hidrogen menjadi helium sampai bahan bakar dikonsumsi. Pada saat itu, bintang itu menjadi raksasa merah. Bintang mulai melebur helium menjadi karbon, dan lapisan luar mengembang untuk mengubah bintang menjadi raksasa kuning yang berdenyut.

Ketika sebagian besar helium menyatu, bintang itu menjadi raksasa merah lagi, bahkan lebih besar dari sebelumnya. Lapisan luar bintang meluas ke ruang angkasa, menciptakan a Nebula planet. Inti karbon dan oksigen akan tertinggal dalam bentuk a katai putih.

Bintang yang lebih kecil dari 0,5 massa matahari juga akan membentuk katai putih, tetapi mereka tidak akan dapat melebur helium karena kurangnya tekanan dalam inti dari ukurannya yang kecil. Karena itu bintang-bintang ini dikenal sebagai helium white dwarf. Seperti bintang neutron, lubang hitam, dan supergiant, bintang-bintang ini tidak lagi berada di urutan utama.