Cara Menentukan Massa Bintang

Hampir segala sesuatu di alam semesta memiliki massa, dari atom dan partikel sub-atom (seperti yang dipelajari oleh Collider Hadron Besar) ke kelompok galaksi raksasa. Satu-satunya hal yang diketahui para ilmuwan sejauh ini yang tidak memiliki massa adalah foton dan gluon.

Massa penting untuk diketahui, tetapi benda-benda di langit terlalu jauh. Kita tidak dapat menyentuh mereka dan tentu saja kita tidak dapat menimbangnya melalui cara konvensional. Jadi, bagaimana para astronom menentukan massa benda di kosmos? Ini rumit.

Asumsikan bahwa a bintang khas cukup besar, umumnya jauh lebih banyak daripada planet biasa. Mengapa peduli dengan massanya? Informasi itu penting untuk diketahui karena itu mengungkapkan petunjuk tentang masa lalu, sekarang, dan masa depan evolusi bintang.

Astronom dapat menggunakan beberapa metode tidak langsung untuk menentukan massa bintang. Salah satu metode, yang disebut pelensaan gravitasi, Mengukur jalur cahaya yang tertekuk oleh tarikan gravitasi objek terdekat. Meskipun jumlah tekukan kecil, pengukuran yang cermat dapat mengungkapkan massa tarikan gravitasi objek yang melakukan tarik.

Butuh astronom hingga abad ke-21 untuk menerapkan pelensaan gravitasi untuk mengukur massa bintang. Sebelum itu, mereka harus mengandalkan pengukuran bintang yang mengorbit pusat massa yang sama, yang disebut bintang biner. Massa bintang biner (dua bintang yang mengorbit pusat gravitasi bersama) cukup mudah untuk diukur oleh para astronom. Faktanya, sistem multi bintang memberikan contoh buku teks tentang bagaimana cara mengetahui massa mereka. Agak teknis tapi layak dipelajari untuk memahami apa yang harus dilakukan para astronom.

Pertama, mereka mengukur orbit semua bintang dalam sistem. Mereka juga menghitung kecepatan orbit bintang-bintang dan kemudian menentukan berapa lama bintang tertentu melewati satu orbit. Itu disebut "periode orbitnya."

Setelah semua informasi itu diketahui, para astronom selanjutnya melakukan beberapa perhitungan untuk menentukan massa bintang-bintang. Mereka dapat menggunakan persamaan V_orbit = SQRT (GM / R) di mana SQRT adalah "akar kuadrat" a, G adalah gravitasi, M. adalah massa, dan R adalah jari-jari objek. Ini masalah aljabar untuk menarik massa dengan mengatur ulang persamaan untuk dipecahkan M..

Jadi, tanpa pernah menyentuh bintang, para astronom menggunakan matematika dan hukum fisika yang dikenal untuk mengetahui massanya. Namun, mereka tidak dapat melakukan ini untuk setiap bintang. Pengukuran lain membantu mereka mengetahui massa bintangtidak dalam sistem biner atau multi-bintang. Misalnya, mereka dapat menggunakan luminositas dan suhu. Bintang dengan luminositas dan suhu berbeda memiliki massa yang sangat berbeda. Informasi itu, ketika diplot pada grafik, menunjukkan bahwa bintang-bintang dapat diatur oleh suhu dan luminositas.

Benar-benar bintang masif adalah salah satu yang terpanas di alam semesta. Bintang dengan massa yang lebih kecil, seperti Matahari, lebih dingin daripada saudara kandungnya. Grafik suhu bintang, warna, dan kecerahan disebut Diagram Hertzsprung-Russell, dan menurut definisi, ini juga menunjukkan massa bintang, tergantung di mana letaknya pada grafik. Jika itu terletak di sepanjang kurva, panjang berliku yang disebut Urutan Utama, maka para astronom tahu bahwa massanya tidak akan menjadi raksasa juga tidak akan kecil. Massa terbesar dan bintang bermassa terkecil berada di luar Urutan Utama.

Astronom memiliki pegangan yang baik tentang bagaimana bintang dilahirkan, hidup, dan mati. Urutan hidup dan mati ini disebut "evolusi bintang." Prediktor terbesar tentang bagaimana bintang akan berevolusi adalah massa itu lahir dengan, "massa awal" nya. Bintang bermassa rendah umumnya lebih dingin dan redup daripada bermassa lebih tinggi rekan-rekan. Jadi, hanya dengan melihat warna bintang, suhu, dan di mana ia "hidup" dalam diagram Hertzsprung-Russell, para astronom bisa mendapatkan ide bagus tentang massa bintang. Perbandingan bintang serupa dari massa yang diketahui (seperti binari yang disebutkan di atas) memberi astronom gagasan bagus tentang seberapa besar bintang yang diberikan, bahkan jika itu bukan biner.

Tentu saja, bintang tidak memiliki massa yang sama sepanjang hidup mereka. Mereka kehilangan itu seiring bertambahnya usia. Mereka secara bertahap mengkonsumsi bahan bakar nuklir mereka, dan akhirnya, mengalami episode besar kehilangan massa di akhir hidup mereka. Jika mereka bintang seperti Matahari, mereka meniupnya dengan lembut dan membentuk nebula planet (biasanya). Jika mereka jauh lebih masif daripada Matahari, mereka mati dalam peristiwa supernova, di mana inti runtuh dan kemudian berkembang ke luar dalam ledakan bencana. Itu menghancurkan banyak material mereka ke ruang angkasa.

Dengan mengamati jenis-jenis bintang yang mati seperti Matahari atau mati di supernova, para astronom dapat menyimpulkan apa yang akan dilakukan oleh bintang-bintang lain. Mereka tahu massa mereka, mereka tahu bagaimana bintang-bintang lain dengan massa yang sama berevolusi dan mati, sehingga mereka dapat membuat beberapa yang cantik prediksi yang baik, berdasarkan pengamatan warna, suhu, dan aspek lain yang membantu mereka memahami mereka massa.

Ada banyak hal untuk mengamati bintang-bintang daripada mengumpulkan data. Informasi yang diperoleh para astronom dilipat menjadi model yang sangat akurat yang membantu mereka memprediksi dengan tepat apa bintang di Bima Sakti dan di seluruh alam semesta akan melakukan apa yang mereka lahirkan, usia, dan mati, semua berdasarkan pada mereka massa. Pada akhirnya, informasi itu juga membantu orang memahami lebih banyak tentang bintang, terutama Matahari kita.

• Massa bintang adalah prediktor penting bagi banyak karakteristik lainnya, termasuk berapa lama ia akan hidup.
• Para astronom menggunakan metode tidak langsung untuk menentukan massa bintang karena mereka tidak dapat langsung menyentuhnya.
• Secara umum, lebih banyak bintang masif hidup lebih pendek dari pada bintang yang kurang masif. Ini karena mereka mengkonsumsi bahan bakar nuklir mereka jauh lebih cepat.
• Bintang seperti Matahari kita memiliki massa menengah dan akan berakhir dengan cara yang jauh berbeda dari bintang masif yang akan meledak sendiri setelah beberapa puluh juta tahun.