Bintang masif, supernova, dan sisa-sisanya

Ketika inti bintang masif berubah menjadi besi, bahan bakarnya habis dalam hitungan hari dan intinya runtuh.

Hidup singkat

NASA membagi nasib bintang pada batas massa sekitar delapan kali massa Matahari. Bintang di atas batas itu bermula seperti bintang lainnya, runtuh dari awan lalu memfusikan hidrogen di deret utama, tetapi posisinya di kiri atas diagram HR, wilayah yang panas dan terang. Bintang ini menghabiskan bahan bakarnya dengan sangat cepat. Menurut NASA, seluruh prosesnya hanya memakan waktu beberapa juta tahun, dibandingkan sekitar 10 miliar tahun untuk Matahari. Betelgeuse, yang menurut NASA bermassa sekitar 15 kali massa Matahari, berusia sekitar 10 juta tahun dan sudah menjadi maharaksasa merah.

Berlapis seperti bawang

Ketika hidrogen di inti habis, bintang masif memfusikan helium menjadi karbon, seperti bintang yang lebih kecil. Namun, intinya cukup berat untuk melanjutkan prosesnya. Setelah helium, bintang memfusikan karbon menjadi neon, lalu neon menjadi oksigen, oksigen menjadi silikon, dan akhirnya silikon menjadi besi. Setiap bahan bakar baru terbakar di inti, sementara bahan bakar sebelumnya terus terbakar dalam selubung di sekitarnya, sehingga bagian dalam bintang berlapis seperti bawang, dengan besi di pusatnya. NASA mencatat bahwa setiap bahan bakar baru memberi waktu yang makin singkat. Saat silikon berfusi menjadi besi, bahan bakar bintang habis dalam hitungan hari.

Besi adalah ujung proses ini. Fusi besi menjadi unsur yang lebih berat memerlukan energi, bukan melepaskannya, sehingga inti kehilangan dorongan yang menopangnya. Inti runtuh dalam sepersekian detik hingga inti-inti atomnya begitu rapat dan menahan pemampatan lebih lanjut, lalu inti bintang memantul kembali. Pantulan ini mendorong gelombang kejut ke luar melewati bintang. Hasilnya adalah supernova, ledakan yang untuk sesaat dapat lebih terang daripada seluruh galaksi. NASA menjelaskan bahwa materi yang terlontar memperkaya awan berikutnya, sehingga generasi bintang dan planet selanjutnya mengandung unsur yang terbentuk di dalam bintang terdahulu.

Bintang neutron dan lubang hitam

Sisa yang bertahan bergantung pada massa. Menurut NASA, bintang bermassa sekitar 8 hingga 20 kali massa Matahari menyisakan bintang neutron: massa yang lebih besar daripada Matahari dipadatkan menjadi bola yang diameternya kira-kira sepanjang Pulau Manhattan, sekitar 20 km. Massa jenisnya melampaui apa pun di Bumi; massa sebesar 1.4 Matahari dalam bola berjari-jari 10 km menghasilkan massa jenis sekitar 7 × 10¹⁷ kg per meter kubik. Banyak bintang neutron berputar cepat dan menyapukan berkas radiasi ke ruang angkasa seperti mercusuar; saat berkas itu melintasi Bumi, kita melihat pulsar. Sebagian, yang disebut magnetar, memiliki medan magnet hingga seribu kali lebih kuat daripada bintang neutron biasa.

Untuk bintang yang lebih berat daripada sekitar 20 Matahari, NASA menyatakan bahwa keruntuhannya menghasilkan lubang hitam bermassa bintang. Gravitasinya begitu kuat sehingga cahaya pun tidak dapat lolos dari dalam horizon peristiwa. Untuk lubang hitam bermassa satu Matahari, horizon itu hanya berjari-jari sekitar 3 km. Lubang hitam ditemukan melalui pengaruhnya pada materi di sekitarnya: gas yang ditarik dari bintang pendamping memanas dalam cakram berputar dan memancarkan sinar-X. NASA memperkirakan Betelgeuse akan berakhir sebagai bintang neutron atau lubang hitam, bergantung pada massa yang tersisa setelah supernovanya, mungkin sekitar 100 000 tahun lagi.