Starbirth

• Mungkin 20, 2024

Orang-orang pernah berpikir bahwa bintang itu abadi. Tetapi kita sekarang tahu bahwa mereka memiliki siklus hidup kelahiran dan kematian. Berikut adalah kisah tentang bagaimana bintang seperti matahari dilahirkan.

Mulailah dengan awan molekul raksasa
Meskipun kita mungkin menganggap Matahari sebagai bola raksasa gas yang menyala, pusatnya jauh lebih padat dari baja. Namun bintang-bintang dibuat nebula begitu langka sehingga, rata-rata, hanya ada 100 partikel dalam sentimeter kubik - sentimeter kubik udara yang kita hirup memiliki sekitar 100 kuadriliun kali lebih banyak.

Tampaknya sulit dipercaya bahwa sesuatu yang begitu substansial seperti bintang terbuat dari sesuatu yang tipis seperti nebula. Namun, awan raksasa itu tersebar dalam jarak puluhan tahun cahaya. Jadi meskipun mereka kurus, total massa mereka bisa sebanyak satu juta kali massa Tata Surya. Ada banyak bahan yang tersedia, tetapi apa bentuknya?

Gravitasi, pematung
Gravitasi adalah kekuatan yang memecah nebula menjadi sesuatu yang cukup padat untuk membuat bintang. Awan molekul raksasa adalah tempat yang baik untuk pembentukan bintang. Tidak hanya memiliki bahan berlimpah, itu juga cukup dingin bahwa atom-atom telah berkumpul untuk membentuk molekul, dan di beberapa tempat materi sudah mulai mengumpul.

Kekuatan gravitasi tergantung pada massa, sehingga area dengan kepadatan lebih tinggi dapat menarik lebih banyak materi ke dalamnya, menambah massa dan oleh karena itu tarikan gravitasinya. Lebih dari beberapa juta tahun, inilah bagaimana nebula bisa runtuh. Tetapi kemungkinan keruntuhan akan memiliki bantuan. Ada sejumlah pemicu yang mungkin untuk pembentukan bintang, misalnya, gelombang kejut supernova yang mendorong materi bersama untuk membentuk daerah yang lebih padat.

Nebula tidak runtuh sekaligus. Daerah yang lebih padat tumbuh dan awan memecah. Inilah sebabnya mengapa bintang terbentuk dalam kelompok. Setiap fragmen runtuh secara individual dan merupakan bintang potensial yang massa akan menandai kisah hidupnya. Gugus bintang Pleiades, yang diperlihatkan dalam gambar tajuk, adalah contoh sekelompok bintang yang terbentuk dari awan raksasa yang sama. Massa setiap bintang menentukan seberapa terang bintang itu, berapa lama ia akan hidup, dan bagaimana ia akan mati. Beberapa fragmen tidak akan memiliki cukup massa untuk membentuk bintang, tetapi bisa jadi katai coklat, bintang gagal. [Kredit foto: Greg Hogan, EarthSky]

Fragmen-fragmen
Fragmen memanas, memutar, dan terus runtuh.

Materi di luar kawasan pusat sudah energi potensial gravitasi, seperti air yang ditahan oleh bendungan. Ketika jatuh ke pusat, energi potensial menjadi kinetis (gerakan) energi, dan panas dilepaskan.

Momentum sudut adalah ukuran dari rotasi objek, dengan mempertimbangkan radius dan kecepatannya. Nebula raksasa berputar sangat lambat. Tetapi momentum sudut adalah dilestarikan - itu berarti bahwa potongan awan, yang memiliki jari-jari lebih kecil, akan berputar lebih cepat. Contoh duniawi favorit adalah skater es melakukan putaran. Dia mulai dengan tangan terentang. Jika dia menarik lengannya ke tubuhnya, jari-jari putarannya kurang, jadi dia berputar lebih cepat tanpa usaha ekstra.

Oleh karena itu ketika fragmen runtuh, putarannya meningkat. Dan bukannya bentuk fragmen asli yang tidak beraturan, pemintalan membuatnya menjadi bentuk yang lebih bulat.

Protobintang
Fragmen tersebut berisi wilayah tengah yang padat yang menjadi a protobintang dan kemudian bintang. Yang tersisa adalah debu dan gas. Saat ia berputar, debu dan gas yang lepas didorong ke dalam piringan di sekitar ekuator protostar. Tidak hanya suatu hari bintang terbentuk dari protobintang, tetapi sistem planet dapat terbentuk dari ini disk protoplanet.

Protobintang tumbuh dengan menarik material disk. Dengan bertambahnya massa, ia terus berkontraksi. Kontraksi gravitasi melepaskan banyak panas. Gas panas di inti mendorong keluar, bertindak melawan gravitasi. Oleh karena itu meskipun keruntuhan awal terjadi relatif cepat, itu melambat karena protobintang semakin panas. Diperlukan sekitar satu juta tahun untuk mendapatkan suhu hingga satu juta derajat Celcius, dan itu tidak cukup panas untuk menjadi bintang.

Sebagian besar bintang yang kita amati adalah urutan utama bintang. Panas dan cahaya mereka berasal dari fusi nuklir hidrogen dalam inti mereka. Agar fusi nuklir dapat dimulai, suhu inti harus setidaknya 10 juta ° C (18 juta ° F).

Seorang bintang telah lahir
Ketika fusi hidrogen dimulai, protobintang adalah bintang bayi yang tepat. Tetapi ada beberapa hal yang harus dilakukan sebelum bergabung dengan urutan utama.

Dalam urutan bintang utama ada keseimbangan antara tekanan luar panas dari fusi nuklir di inti dan gaya gravitasi ke dalam. Ini disebut kesetimbangan hidrostatik. Butuh beberapa saat bagi bintang untuk menyelesaikan kontrak dan untuk keseimbangan ini terjadi.

Massa bintang tidak bertambah begitu fusi nuklir dipertahankan, karena angin bintang yang kuat meniup bahan cakram. Faktanya, dalam beberapa juta tahun ia membersihkan disk berdebu sepenuhnya.

Panjang umur urutan utama bintang tergantung pada massanya. Bintang seperti matahari hidup sekitar 10 miliar tahun, jadi Matahari kita sudah setengah jalan.Katai merah dengan setengah massa Matahari dapat hidup selama 80 miliar tahun atau lebih, yang jauh lebih lama dari usia Alam Semesta saat ini. Tetapi bintang masif memiliki umur yang pendek. Sebuah bintang sepuluh kali massa Matahari hanya bertahan selama 20 juta tahun. Bintang tetap berada di urutan utama sampai bahan bakar hidrogennya habis.