Bagaimana cara ilmuwan menghitung usia bintang?

Info gede Pengeluaran SGP 2020 – 2021.

Kami tahu banyak tentang bintang. Setelah berabad-abad mengarahkan teleskop ke langit malam, para astronom dan amatir sama-sama dapat mengetahui atribut utama bintang mana pun, seperti massa atau komposisinya.

Untuk menghitung massa bintang, lihat saja periode orbitnya dan lakukan sedikit aljabar. Untuk menentukan terbuat dari apa, lihat spektrum cahaya yang dipancarkan bintang. Tetapi satu variabel yang belum dipecahkan oleh para ilmuwan adalah waktu.

“Matahari adalah satu-satunya bintang yang kita ketahui usianya,” kata astronom David Soderblom dari Space Telescope Science Institute di Baltimore. “Yang lainnya di-bootstrap dari sana.”

Bahkan bintang yang dipelajari dengan baik terkadang mengejutkan para ilmuwan. Pada tahun 2019 ketika bintang super raksasa merah Betelgeuse meredup, para astronom tidak yakin apakah itu hanya melalui fase atau jika ledakan supernova sudah dekat. (Ternyata itu hanya fase.) Matahari juga mengguncang segalanya ketika para ilmuwan memperhatikan bahwa itu tidak berperilaku seperti bintang paruh baya lainnya. Ini tidak aktif secara magnetis dibandingkan dengan bintang lain dengan usia dan massa yang sama. Itu menunjukkan bahwa para astronom mungkin tidak sepenuhnya memahami garis waktu usia paruh baya.

Perhitungan berdasarkan fisika dan pengukuran tidak langsung dari usia bintang dapat memberikan perkiraan kasar para astronom. Dan beberapa metode bekerja lebih baik untuk berbagai jenis bintang. Berikut adalah tiga cara astronom menghitung usia bintang.

Diagram Hertzsprung-Russell

Para ilmuwan memiliki pegangan yang cukup baik tentang bagaimana bintang dilahirkan, bagaimana mereka hidup dan bagaimana mereka mati. Misalnya, bintang-bintang membakar bahan bakar hidrogennya, membusungkan dan akhirnya mengeluarkan gasnya ke luar angkasa, baik dengan ledakan atau rengekan. Tetapi kapan tepatnya setiap tahap siklus hidup bintang terjadi adalah di mana segala sesuatunya menjadi rumit. Tergantung pada massanya, bintang-bintang tertentu mencapai titik-titik itu setelah beberapa tahun yang berbeda. Bintang yang lebih masif mati muda, sementara bintang yang kurang masif bisa terbakar selama miliaran tahun.

Pada pergantian abad ke-20, dua astronom – Ejnar Hertzsprung dan Henry Norris Russell – secara independen muncul dengan ide untuk memplot suhu bintang terhadap kecerahannya. Pola-pola pada diagram Hertzsprung-Russell, atau HR, berhubungan dengan di mana bintang-bintang yang berbeda berada dalam siklus hidup itu. Saat ini, para ilmuwan menggunakan pola-pola ini untuk menentukan usia gugusan bintang, yang bintang-bintangnya diperkirakan terbentuk pada waktu yang sama.

Peringatannya adalah, kecuali Anda melakukan banyak matematika dan pemodelan, metode ini hanya dapat digunakan untuk bintang dalam kelompok, atau dengan membandingkan warna dan kecerahan satu bintang dengan diagram HR teoretis. “Ini tidak terlalu tepat,” kata astronom Travis Metcalfe dari Space Science Institute di Boulder, Colorado. “Namun demikian, ini adalah hal terbaik yang kami miliki.”

Mengukur usia bintang tidak semudah yang Anda pikirkan. Inilah cara para ilmuwan mendapatkan perkiraan kasarnya.

Tingkat rotasi

Pada 1970-an, astrofisikawan telah memperhatikan tren: Bintang-bintang di gugus yang lebih muda berputar lebih cepat daripada bintang di gugus yang lebih tua. Pada tahun 1972, astronom Andrew Skumanich menggunakan laju rotasi bintang dan aktivitas permukaan untuk mengusulkan persamaan sederhana untuk memperkirakan usia bintang: Laju rotasi = (Usia).

Ini adalah metode masuk untuk masing-masing bintang selama beberapa dekade, tetapi data baru telah menyodok kegunaannya. Ternyata beberapa bintang tidak melambat ketika mereka mencapai usia tertentu. Sebaliknya mereka mempertahankan kecepatan rotasi yang sama selama sisa hidup mereka.

“Rotasi adalah hal terbaik untuk digunakan untuk bintang yang lebih muda dari matahari,” kata Metcalfe. Untuk bintang yang lebih tua dari matahari, metode lain lebih baik.

Seismologi bintang

Data baru yang mengkonfirmasi tingkat rotasi bukanlah cara terbaik untuk memperkirakan usia bintang individu berasal dari sumber yang tidak terduga: teleskop ruang angkasa Kepler yang berburu planet ekstrasurya. Bukan hanya keuntungan bagi penelitian planet ekstrasurya, Kepler mendorong seismologi bintang ke garis depan hanya dengan menatap bintang yang sama untuk waktu yang sangat lama.

Menonton kerlipan bintang dapat memberikan petunjuk tentang usianya. Para ilmuwan melihat perubahan kecerahan bintang sebagai indikator apa yang terjadi di bawah permukaan dan, melalui pemodelan, secara kasar menghitung usia bintang. Untuk melakukan ini, seseorang membutuhkan kumpulan data yang sangat besar tentang kecerahan bintang — yang dapat disediakan oleh teleskop Kepler.

“Semua orang berpikir itu semua tentang menemukan planet, dan itu benar,” kata Soderblom. “Tapi saya ingin mengatakan bahwa misi Kepler adalah misi fisika bintang siluman.”

Pendekatan ini membantu mengungkap krisis paruh baya magnetik matahari dan baru-baru ini memberikan beberapa petunjuk tentang evolusi Bima Sakti. Sekitar 10 miliar tahun yang lalu, galaksi kita bertabrakan dengan galaksi kerdil. Para ilmuwan telah menemukan bahwa bintang-bintang yang ditinggalkan oleh galaksi kerdil itu lebih muda atau kira-kira seusia dengan bintang-bintang asli Bima Sakti. Dengan demikian, Bima Sakti mungkin telah berevolusi lebih cepat dari yang diperkirakan sebelumnya.

Ketika teleskop luar angkasa seperti TESS NASA dan CHEOPS Badan Antariksa Eropa mensurvei petak langit baru, astrofisikawan akan dapat mempelajari lebih lanjut tentang siklus hidup bintang dan menghasilkan perkiraan baru untuk lebih banyak bintang.

Selain rasa ingin tahu tentang bintang-bintang di halaman belakang kita sendiri, usia bintang memiliki implikasi di luar tata surya kita, dari pembentukan planet hingga evolusi galaksi — dan bahkan pencarian kehidupan di luar bumi.

“Suatu hari — mungkin akan lama — seseorang akan mengklaim bahwa mereka melihat tanda-tanda kehidupan di sebuah planet di sekitar bintang lain. Pertanyaan pertama yang akan ditanyakan orang adalah, ‘Berapa umur bintang itu?’” kata Soderblom. “Itu akan menjadi pertanyaan yang sulit untuk dijawab.”

Related posts