Perbandingan Ukuran Bintang-Bintang dan Obyek Antariksa Lainya

Supernova Tipe Ia dari Galaksi Pinwheel

Seperti apa bintang yang meledak? Manusia di Bumi saat ini mungkin bisa menjadi saksi dari ledakan bintang yang dikenal sebagai supernova itu. Tapi, sayangnya supernova ini bukan sesuatu yang bisa dilihat begitu saja dengan mata telanjang.

Ledakan Bintang Langka

SN 2011fe atau PTF 11kly yang berada di galaksi Pinwheel. Kredit : Credit: BJ Fulton, LCOGT

Supernova PTF 11kly atau SN 2011fe merupakan ledakan bintang yang baru ditemukan oleh Andy Howell dari UC Santa Barbara dan para peneliti dari Las Cumbres Observatory Global Telescope Network (LCOGT).  SN 2011fe yang dilihat di Galaksi Pinwheel (M101) tersebut berada dekat dengan Bumi yaitu sekitar 21 juta tahun cahaya, jika dibanding dengan supernova sejenis dalam satu generasi.  Galaksi Pinwheel yang menjadi galaksi induk bagi SN 2011fe merupakan galaksi spiral dengan massa 10 kali galaksi Bima Sakti.

Kalau dekat apakah ledakan bintang ini berbahaya atau berpengaruh bagi Bumi? Jawabannya jelas tidak berbahaya dan tidak akan mempengaruhi Bumi.  Yang menarik dari penemuan pada tanggal 24 Agustus lalu tersebut adalah, SN 2011fe diyakini merupakan supernova yang baru meledak dalam beberapa jam. Tak pelak ini menjadi kejadian langka yang dapat disaksikan para pengamat langit.

Kesempatan ini tak disia-siakan. Bagaimana tidak, para pengamat langit bisa mendapatkan segudang informasi dari supernova yang baru berusia muda aka baru beberapa jam terjadi. Para astronom di seluruh dunia kemudian mengarahkan teleskopnya ke SN 2011fe tersebut. Tak ketinggalan juga Teleskop Hubble dan Teleskop milik UCSB yang berafiliasi dengan LCOGT.

Pengamatan PTF 11kly dari tanggal 22, 23, dan 24 Agustus. Tanggal 22 Agustus, SN 2011fe tersebut belum nampak. Ditemukan 23 Agustus dan tampak cerlang tanggal 24 Agustus. Kredit : Peter Nugent & Palomar Transient Factory

Supernova yang juga diberi identifikasi PTF 11kly mengindikasikan kalau ia ditemukan oleh Palomar Transient Factory (PTF) dan diamati menggunakan teleskop Palomar 48 inchi. Dalam pengamatan dari tanggal 22 – 24 Agustus, SN 2011fe tidak tampak pada tanggal 22 dan dilihat tanggal 23 kemudian tampak cerlang di tanggal 24 Agustus. Untuk Supernova Tipe Ia pada jarak ini akan memiliki kecerlangan puncak pada kisaran 10 magnitudo jika cahayanya tidak diserap oleh materi antar bintang di M101.  Dari pengamatan semenjak tanggal 24 Agustus, kecerlangan SN 2011fe terus meningkat yakni dari magnitudo 17,2 pada tanggal 24 Agustus dan pada tanggal 6 September lalu kecerlangannya mencapai magnitudo 9,7.

Supernova Tipe Ia

Transfer massa dalam sistem bintang ganda yang menyebabkan bintang katai putih meledak sebagai supernova tipe Ia. kredit : Harvard

Supernova PTF 11kly diklasifikasikan sebagai supernova tipe Ia yang merupakan ledakan bintang tua dengan massa kecil. Setelah meledak, ia akan mencapai kecerlangan lebih dari milyaran Matahari dalam 3 minggu pertama, karena proses ledakan itu menciptakan elemen radioaktif energetik yang kemudian meluruh dan memancarkan cahaya. Normalnya, ledakan bintang tersebut tidak dapat langsung dilihat setelah terjadi ledakan karena kecerlangannya sangat redup.

Supernova Ia terjadi bila ada bintang katai putih memiliki massa hampir sama dengan batas Chandrasekar (1,44 massa Matahari) berpasangan dengan bintang lain dalam sistem bintang ganda dekat. Bintang katai putih sendiri merupakan akhir kehidupan bintang-bintang bermassa Matahari.

Seperti halnya dalam bintang ganda, ada transfer massa antara kedua bintang. Ketika terjadi aliran materi ke bintang katai putih, massanya akan meningkat dan melampaui batas Chandrasekar. Akibatnya bintang runtuh atau mengerut dengan cepat disertai pembebasan energi yang besar yang mampu melontarkan bagian luar bintang. Terjadilah ledakan bintang yang sangat cerlang dan bersinar luar biasa terang di dalam galaksi induknya. Akibatnya, supernova jenis ini gampang dikenali dari jarak yang jauh.

Supernova tipe Ia biasanya digunakan sebagai lilin penentu jarak yang menentukan jarak pengamat dengan galaksi induknya. Ia juga digunakan untuk mengukur pengembangan alam semesta. Bisa melihat supernova jenis ini dari dekat artinya astronom bisa mendapatkan datang yang lebih banyak lagi. Karena itulah semua teleskop kemudian diarahkan ke supernova PTF 11kly.

Selain itu, bisa menyaksikan supernova yang masih muda akan memberi petunjuk mengenai lapisan terluar bintang yang terlontar keluar sehingga bisa diketahui bintang apa yang meledak sehingga dapat diketahui asal mula supernova tipe Ia.

Bagaimana Mengamati SN 2011fe ?
Kehadiran supernova PTF 11kly memberi kesempatan bagi astronom amatir untuk turut menyaksikannya dalam beberapa minggu ke depan. Waktu terbaik untuk melihat supernova ini adalah kala senja di di Bumi belahan utara pada lokasi yang tidak terkena polusi cahaya dengan sepasang binokular atau lebih baik lagi sebuah teleskop kecil. Galaksi Pinwheel dapat ditemukan tak jauh dari area ekor beruang besar atau rasi Ursa Mayor. Artinya, para pengamat di langit selatan tidak akan dapat melihat supernova tersebut.

Bintang Kaya Logam, Induk Bagi Planet Batuan

Berdasarkan data dari Teleskop Angkasa Kepler, maka astronom yang akan berburu planet batuan harus fokus pada bintang lebih kecil yang memiliki kelimpahan logam.

Hasil penemuan terbaru mengungkapkan kalau planet batuan seperti halnya planet raksasa lebih mungkin untuk ditemukan pada bintang dengan kandungan logam yang tinggi. Selain itu planet batuan juga lebih banyak terdapat di sekitar bintang bermassa rendah.

Hubungan Bintang dan Planet Gas

Ilustrasi planet Kepler 10b. Kredit : NASA

Kevin Schlaufman dan Gregory Laughlin dari University of California di Santa Cruz mempelajari 997 bintang yang memiliki kandidat planet di orbitnya dan keduanya menemukan kalau planet besar maupun kecil lebih sering ditemukan di sekitar bintang yang memiliki kelimpahan logam lebih banyak. Logam yang dimaksudkan disini adalah unsur lain selain hidrogen dan helium. Bintang dengan logam yang tinggi mengandung unsur lain dengan jumlah yang signifikan. Logam tersebut terbentuk pertama kalinya bersama bintang yang memiliki komposisi gas hidrogen dan helium mati dalam ledakan supernova dan melontarkan isinya ke ruang angkasa.

Tidak mengherankan jika planet cenderung ditemukan disekitar bintang yang memiliki lebih banyak logam. Hal ini karena planet terbentuk dari materi yang sama dengan sang bintang induk.

Bintang terbentuk dari kompresi gravitasi gas dan debu, sedangkan planet terbentuk dari sisa materi pembentukan bintang yang ada dalam piringan yang mengelilingi bintang.

Sebelum Kepler, para astronom sudah menyelidiki kemungkinan dimana planet gas raksasa ditemukan. Dan mereka memang menemukan adanya keterkaitan antara keberadaan gas raksasa dan bintang yang kaya logam. Tapi, kondisi yang sama belum diterapkan pada planet batuan karena pada saat itu baru beberapa planet batuan yang ditemukan.

Menantikan Satu Siklus Bintang
Semua berubah di bulan Februari ketika NASA mengumumkan penemuan 68 kandidat planet seukuran Bumi dan 288 super Bumi. Tambang planet yang baru ini jelas akan memperkaya pemahaman manusia dan jumlah yang ada juga cukup untuk bisa dianalisa korelasi apa yang dimiliki oleh planet bermassa rendah dan tipe bintang yang dihuni.

Semua tipe planet tampaknya berada pada bintang dengan tingkat kandungan logam yang tinggi. Akibatnya agak sulit untuk menentukan kapan pertama kali planet terbentuk di galaksi. Selain itu mereka juga harus menunggu sampai bintang generasi pertama melalui masa hidupnya dan meledak sehingga bisa menyediakan bahan logam yang cukup untuk pembentukan planet. Satu siklus hidup  bintang akan membentuk lebih banyak logam, sehingga planet juga lebih mudah berkoalisi.  Proses tersebut akan memakan waktu beberapa milyar tahun. Karena itu, planet dan juga kehidupan di dalamnya tidak akan terbentuk pada masa awal alam semesta.

Selain hubungan dengn komposisi Bintang, Schlaufman dan Laughlin juga menemukan kalau planet kebumian lebih banyak ditemukan di bintang bermassa rendah. Alasannya sederhana : planet gas raksasa membutuhka lebih banyak massa untuk terbentuk.

Piringan debu di sekeliling bintang yang besar akan lebih sering membentuk planet masif sedangkan bintang yang lebih kecil dan piringannya akan cenderung membentuk planet yang kurang masif dalam hal ini, planet batuan.

Bintang dan Potensi Kehidupan
Selain meneliti hubungan keberadaan planet batuan dengan tipe bintang baik komposisi maupun massa bintang, Schlaufman juga memberi pejabaran hubungan potensi kehidupan di planet dan tipe bintang.

Bintang yang leih masif dari Matahari hanya akan menjalani hidup selama beberapa milyar tahun sementara bintang yang lebih kecil memiliki masa hidup yang lebih panjang. Kondisi pada bintang yang lebih kecil ini memungkinkan planet untuk membentuk kehidupan di dalamnya dan kemudian membiarkan kehidupan itu berevolusi membentuk peradaban yang lebih tinggi sebelum kematian bintang induknya.

Kejanggalan lainnya dalam hal mencari kehidupan lain mungkin akan muncul dengan semakin banyaknya planet yang ditemukan, terutama planet batuan seperti Bumi. Konfirmasi dari  diberikan Keppler yang menunjukkan kalau planet batuan lebih sering terbentuk di bintang dengan kandungan logam tinggi jelas akan sangat membantu pencarian tersebut

Masa Depan Bumi Saat Matahari Berevolusi

Perubahan iklim dan pemanasan global yang terjadi akhir-akhir ini menjadi salah satu efek yang sangat signifikan dalam perubahan kondisi Bumi selama beberapa dekade dan abad ke depan. Namun, bagaimana dengan nasib Bumi jika terjadi pemanasan bertahap saat Matahari menuju masa akhir hidupnya sebagai bintang katai putih? Akankah Bumi bertahan, ataukah masa tersebut akan menjadi masa akhir kehidupan Bumi?

Bintang Raksasa Merah. Impresi artis. source : Universetoday

Milyaran tahun lagi, Matahari akan mengembang menjadi bintang raksasa merah. Saat itu, ia akan membesar dan menelan orbit Bumi. Akankah Bumi ditelan oleh Matahari seperti halnya Venus dan Merkurius? Pertanyaan ini telah menjadi diskusi panjang di kalangan astronom. Akankah kehidupan di Bumi tetap ada saat matahari menjadi Katai Putih?

Berdasarkan perhitungan yang dilakukan K.-P. Schr¨oder dan Robert Connon Smith, ketika Matahari menjadi bintang raksasa merah, ekuatornya bahkan sudah melebihi jarak Mars. Dengan demikian, seluruh planet dalam di Tata Surya akan ditelan olehnya. Akan tiba saatnya ketika peningkatan fluks Matahari juga meningkatkan temperatur rata-rata di Bumi sampai pada level yang tidak memungkinkan mekanisme biologi dan mekanisme lainnya tahan terhadap kondisi tersebut.

Saat Matahari memasuki tahap akhir evolusi kehidupannya, ia akan mengalami kehilangan massa yang besar melalui angin bintang. Dan saat Matahari bertumbuh (membesar dalam ukuran), ia akan kehilangan massa sehingga planet-planet yang mengitarinya bergerak spiral keluar. Lagi-lagi pertanyaannya bagaimana dengan Bumi? Akankah Matahari yang sedang mengembang itu mengambil alih planet-planet yang bergerak spiral, atau akankah Bumi dan bahkan Venus bisa lolos dari cengkeramannya?

Perhitungan yang dilakukan oleh K.-P Schroder dan Robert Cannon Smith menunjukan, saat Matahari menjadi bintang raksasa merah di usianya yang ke 7,59 milyar tahun, ia akan mulai mengalami kehilangan massa. Matahari pada saat itu akan mengembang dan memiliki radius 256 kali radiusnya saat ini dan massanya akan tereduksi sampai 67% dari massanya sekarang. Saat mengembang, Matahari akan menyapu Tata Surya bagian dalam dengan sangat cepat, hanya dalam 5 juta tahun. Setelah itu ia akan langsung masuk pada tahap pembakaran helium yang juga akan berlangsung dengan sangat cepat, hanya sekitar 130 juta tahun. Matahari akan terus membesar melampaui orbit Merkurius dan kemudian Venus. Nah, pada saat Matahari akan mendekati Bumi, ia akan kehilangan massa 4.9 x 10²⁰ ton setiap tahunnya (setara dengan 8% massa Bumi).

Perjalanan evolusi Matahari sejak lahir sampai menjadi bintang katai putih.

Setelah mencapai tahap akhir sebagai raksasa merah, Matahari akan menghamburkan selubungnya dan inti Matahari akan menyusut menjadi objek seukuran Bumi yang mengandung setengah massa yang pernah dimiliki Matahari. Saat itu, Matahari sudah menjadi bintang katai putih. Bintang kompak ini pada awalnya sangat panas dengan temperatur lebih dari 100 ribu derajat namun tanpa energi nuklir, dan ia akan mendingin dengan berlalunya waktu seiring dengan sisa planet dan asteroid yang masih mengelilinginya.

Zona Laik Huni yang Baru
Saat ini Bumi berada di dalam zona habitasi / laik huni dalam Tata Surya. Zona laik huni atau habitasi merupakan area di dekat bintang di mana planet yang berada di situ memiliki air berbentuk cair di permukaannya dengan temperatur rata-rata yang mendukung adanya kehidupan. Dalam perhitungan yang dilakukan Schroder dan Smith, temperatur planet tersebut bisa menjadi sangat ekstrim dan tidak nyaman untuk kehidupan, namun syarat utama zona habitasinya adalah keberadaan air yang cair.

Terbitnya bintang raksasa merah. Impresi artis. Sumber: Jeff Bryant's Space Art.

Tak dapat dipungkiri, saat Matahari jadi Raksasa Merah, zona habitasi akan lenyap dengan cepat. Saat Matahari melampaui orbit Bumi dalam beberapa juta tahun, ia akan menguapkan lautan di Bumi dan radiasi Matahari akan memusnahkan hidrogen dari air. Saat itu Bumi tidak lagi memiliki lautan. Tetapi, suatu saat nanti, ia akan mencair kembali. Nah saat Bumi tidak lagi berada dalam area habitasi, lantas bagaimana dengan kehidupan di dalamnya? Akankah mereka bertahan atau mungkin beradaptasi dengan kondisi yang baru tersebut? Atau itulah akhir dari perjalanan kehidupan di planet Bumi?

Yang menarik, meskipun Bumi tak lagi berada dalam zona habitasi, planet-planet lain di luar Bumi akan masuk dalam zona habitasi baru milik Matahari dan mereka akan berubah menjadi planet layak huni. Zona habitasi yang baru dari Matahari akan berada pada kisaran 49,4 SA – 71,4 SA. Ini berarti areanya akan meliputi juga area Sabuk Kuiper, dan dunia es yang ada disana saat ini akan meleleh. Dengan demikian objek-objek disekitar Pluto yang tadinya mengandung es sekarang justru memiliki air dalam bentuk cairan yang dibutuhkan untuk mendukung kehidupan. Bahkan bisa jadi Eris akan menumbuhkan kehidupan baru dan menjadi rumah yang baru bagi kehidupan.

Bagaimana dengan Bumi?
Apakah ini akhir perjalanan planet Bumi? Ataukah Bumi akan selamat? Berdasarkan perhitungan Schroder dan Smith Bumi tidak akan bisa menyelamatkan diri. Bahkan meskipun Bumi memperluas orbitnya 50% dari orbit yang sekarang ia tetap tidak memiliki pluang untuk selamat. Matahari yang sedang mengembang akan menelan Bumi sebelum ia mencapai batas akhir masa sebagai raksasa merah. Setelah menelan Bumi, Matahari akan mengembang 0,25 SA lagi dan masih memiliki waktu 500 ribu tahun untuk terus bertumbuh.

Matahari yang menjadi raksasa merah akan mengisi langit seperti yang tampak dari bumi. Gambar ini menunjukan topografi Bumi yang sudah meleleh menjadi lava. Tampak siluet bulan dengan latar raksasa merah. Copyright William K. Hartmann

Saat Bumi ditelan, ia akan masuk ke dalam atmosfer Matahari. Pada saat itu Bumi akan mengalami tabrakan dengan partikel-partikel gas. Orbitnya akan menyusut dan ia akan bergerak spiral kedalam. Itulah akhir dari kisah perjalanan Bumi.

Sedikit berandai-andai, bagaimana menyelamatkan Bumi? Jika Bumi berada pada jarak 1.15 SA (saat ini 1 SA) maka ia akan dapat selamat dari fasa pengembangan Matahari tersebut. Nah bagaimana bisa membawa Bumi ke posisi itu?? Meskipun terlihat seperti kisah fiksi ilmiah, namun Schroder dan Smith menyarankan agar teknologi masa depan dapat mencari cara untuk menambah kecepatan Bumi agar bisa bergerak spiral keluar dari Matahari menuju titik selamat tersebut.

Yang menarik untuk dikaji adalah, umat manusia seringkali gemar berbicara tentang masa depan Bumi milyaran tahun ke depan, padahal di depan mata, kerusakan itu sudah mulai terjadi. Bumi saat ini sudah mengalami kerusakan awal akibat ulah manusia, dan hal ini akan terus terjadi. Bisa jadi akhir perjalanan Bumi bukan disebabkan oleh evolusi matahari, tapi oleh ulah manusia itu sendiri. Tapi bisa jadi juga manusia akan menemukan caranya sendiri untuk lolos dari situasi terburuk yang akan dihadapi.