Bintang-Bintang yang Gagal

Si Kerdil yang gagal menjadi bintang ini tetap merupakan misteri.
Akhir-akhir ini, berkembang isyu menarik tentang Nemesis, yaitu pasangan gelap matahari yang diduga merupakan biang keladi kematian massal di bumi (lihat AKU TAHU Agustus 1985, hal. 10). Disebut pasangan gelap karena bintang ini memang tidak kelihatan, sekalipun dengan teropong bumi paling canggih. la bukan bintang netron, bukan pula lubang hitam. Para astronom menyebut bintang-bintang jenis ini sebagai kerdil gelap (atau kerdil hitam). Mereka adalah bintang bermassa amat kecil, sehingga bahan bakar nuklir di pusatnya tidak pernah menyala. Sekalipun tidak bercahaya dan sukar dideteksi, boleh jadi ada jutaan kerdil gelap yang mengembara dalam galaksi dan ikut serta mencetak model kosmos kita.

Kisah Kelahiran Bintang
Kisah kerdil gelap dimulai bersama-sama dengan kelahiran bintang-bintang lain, dalam sebuah gumpalan awan gas raksasa di ruang antar bintang. Pada bagian yang kerapatannya tinggi, awan mulai mengerut, akibat gravitasi dirinya sendiri. Energi potensial gravitasi, yang dilepas pada proses ini, diradiasikan ke sekitarnya. Tapi karena kerapatan makin tinggi, gumpalan awan itu pun mulai kedap terhadap radiasi: sebagian besar energi terperangkap dan mulai memanasi pusat gumpalan. Sekalipun bagian luar awan masih terus runtuh, pusat pengerutan sertdiri dalam keadaan setimbang hidrostatik. Dengan kata lain, tekanan yang timbul di pusat, kini, mampu menahan bobot lapisan atas materi di atasnya; pusat berhenti mengerut. Jadilah janin bitang.

Janin ini tetap harus meradiasikan sebagian energinya, padahal sumbernya hanya energi potensial gravitasi. Suhu serta tekanan pusat pun turun lagi. Untuk mempertahankan kesetimbangan, janin kini mengerut perlahan, namun terus menerus, Proses ini menaikkan kembali tekanan dan suhu. Setelah berlangsung jutaan tahun (tergantung masa bintang), suhu pusat kini cukup tinggi untuk “membakar” deuterium (isotop hidrogen, uttinya terdiri dari 1 proton dan 1 netron; inti hidrogen terdiri dari 1 proton) dan menghasilkan energi baru yang mampu menghentikan pengerutan.

Tapi jumlah deuterium tidak banyak, hingga dalam beberapa juta tahun saja pembakaran berhenti, dan janin runtuh lagi. sumber energinya hanya energi potensial gravitasi, Tapi keruntuhan kali ini mampu meningkatkan suhu pusat, begitu rupa, hingga cukup tinggi untuk memulai pernbakaran hidrogen. Bintang seperti matahari memulai pembakaran hidrogen pada sului sekitar sepuluh juta derajat. Setelah hidrogen dibakar, janin mempunyai sumber energi dahsyat yang tidak akan habis selama puluhan juta balikan milyaran tahun, la pun genap sebagai bintang.

Nasib Janin Bermassa Kecil
Kisah kelahiran di atas tentu tidak berlaku untuk semua janin. Apabila massa janin terlalu kecil, ia tidak akan berhasil menaikkan suhu tubuhnya. Batas massa terkecil agar kelahiran bintang berlangsung normal adalah 0,085 massa mataharl. Di bawah batas ini, pengerutan tidak lagi menyebabkan suhu bertambah.

Kenapa? Karena efek kuantuin yang, memang selalu melahlrkan keanelian. Para fisikawan membedakan dua tipe zarah, yaitu boson dan ferimon. Elektron, netron dan proton masuk golongan fermion, sedang foton adalah boson. Kedua tipe zarah ini punya sifat amat berbeda: kalau sesama fermion didekatkan, mereka akan tolak-menolak, sesama boson justru tarik Menarik.

Janin bintang bermassa kecil berharap dapat meningkatkan suhu pusat melalui pengerutan gravitasi seperti rekan-rekannya yang normal. Maka ia pun mengerut hebat sampai-sampai materinya tertekan. Elektron dipaksa berdekatan, padahal ini bertentangan dengan sifat asli fermion. Akibatnya, seluruh energi termal yang dilepas pada proses pengerutan tersedot, hanya untuk memaksa elektron-elektron “menempel”. Bahkan energi dalam janin sendiri terpakai untuk itu. Kini janin tidak bisa mengharap kenaikan suhu lagi: makin lama pengerutan berlangsung elektron harus semakin dipaksa, dan suhu janin akan semakin menurun. Elektron yang berdesakan hingga tumpang tindih scperti ini disebut elektron terdegenerasi, dan jelas-jelas melanggar larangan Pauli (lihat AKU TAI1U/April 1985, hal 54).

Pengerutan berhenti kalau tekanan elektron yang terdegenerasi sudah: mampu melawan gragitasi. Selanjutnya. janin yang gagal menyulut bahan bakar nuklirnya itu, meradiasikan sisa energi termalnya ke sekitar dan mendingin perlahan-lahan. Pendinginan int berlangsung selama ratusan juta tahun. Selama itu ia bersinar redup, dan para astronom menyebutnya kerdil merah tipe-M (tipe M adalah bintang dingin berwarna merah: lihat AKU TAHU/ Oktober 1984 hal. 53). Lalu ia padam, meninggalkan bangkai “kerdil gelap” yang tak bisa dideteksi.

Beberapa Kandidat
Mencari kerdil-M bisa membuat para astronom putus harapan. Soalnya mereka harus mencari bintang bermassa lebih kecil dari 0,085 massa matahari, menentukan massa bintang, apalagi sekecil itu, bukan soal gampang. Misainya pasangan ganda kerdil-M Luyten 726-8 yang berjarak 8,4 tahun cahaya. Lima belas tahun lalu, para astronom yakin, bahwa massa masing-masing bintang dalam sistem ini hanya 0,04 massa matahari. Tapi penyelidikan ulang pada 1973 membuktikan, bahwa massa masing-masing bintang itu 3 kali lebih besar daripada dugaan semula.

Bagaimanapun, ada beberapa kandidat yang sejak lama dicurigai. Misalnya bintang yang ditemukan oleh George van Biesbroeck 40 tahun lalu, VB 10. Bintang berjarak 18,8 tahun cahaya ini kira-kira 330,000 kali lebih redup daripada matahari. Kalau kita pindahkan ke tempat matahari sekarang, ia hanya akan terlihat sedikit lebih terang daripada sinar bulan purnama.

Tahun 1981, astronom Neill Reid dan Gerard Gilmore menemukan bintang RG 0050- 2722 yang berjarak 81 tahun cahaya. Bintang ini 1,5 kali lebih redup daripada VB 10, tapi komposisi kimiawinya hampir sama; berarti mereka merupakan obyek serupa. Dan tahun 1983, Ronald Probst dan James Liebert menemukan LHS 2924 yang suhunya rendah sekali, sehingga mereka meramalnya sebagai kerdil gelap. Jarak bintang itu, yang sampai saat ini merupakan bintang paling redup yang pernah ditemukan, adalah 28 tahun cahaya.

Peluncuran Satelit Infra Merah (IRAS) tahun lalu, dan Teropong Antariksa tahun int, diharap akan membantu kerja keras para astronom. Bintang-bintang gagal ini soalnya memancarkan energi paling banyak pada daerah infra merah. sementara teropong antariksa mampu menembus bintang-bintang sbermagnitudo +26 (kira-kira 150 kali lebih redup danpada VB 10 tadi),

Para astronom yakin. bahwa kerdil-M memang banyak di galaksi. Umur mereka rata-rata mencapai ratusan juta tahun, padahal umur galaksi kita sudah lebih tua dari sepuluh milyar tahun. Pasti banyak di antara kerdil-kerdil itu yang sudah mendingin sampal di bawah ambang pengamatan kita (kerdil gelap). Jadi, bila mereka juga terbentuk bersama dengan bintang-bintang normal lain sejak galaksi lahir, tentu untuk setiap satu kerdil-M yang ditemukan, ada sepuluh sampai dua puluh rekan kerdil gelap yang tidak ketahuan.
Batasan Kumar
Pada tahun 1963, astronom Peter van de Kamp menyimpulkan, bahwa bintang tunggal terdekat dengan matahari, bintang Barnard, mempunyai sistem planet. Pengamatan van de Kamp, yang dilakukan selama seperempat abad, menunjukkan bahwa planet seukuran Yupiter membutuhkan 24 tahun untuk sekali edar mengelilingi bintang induknya. Enam tahun kemudian ia menemukan lagi sebuah planet pada bintang Barnard yang mempunyai perioda 12 tahun. Pengamatan van de Kamp ini banyak menimbulkan perdebatan. Soalnya, massa “planet” pada bintang-bintang dekat lainnya yang diamati van de Kamp kebanyakan sekitar 0,01 massa matahari. Ukuran ini terlalu besar untuk sebuah planet (si raksasa Yupiter saja hanya 0,001 massa matahari).

Astronom Shiv Kumar menunjukkan, bahwa bila sebuah bintang mempunyai pasangan gelap, maka cara untuk mendefinisikan benda itu adalah dengan melihat kelonjongan orbitnya. Seperti dalam keluarga matahari, planet-planet cenderung mengedari bintang induknya dalam orbit lingkaran. Sementara bintang dalam sistem ganda mempunyai orbit yang amat lonjong. Jadi, bila benda gelap di dekat bintang itu bermassa “besar”. dan orbitnya lonjong sekali. bisa dipastikan ia adalah kerdil gelap.

Massa yang Hilang
Walaupun tidak nampak, pengaruh kerdil gelap bisa dirasakan oleh bintang lain. Pada tahun 1965, astronom Jan Oort menghitung rapat massa galaksi di sekitar matahari. Sebuah pola yang berpusat di matahari, misalnya, yang berjari-jari 10 tahun cahaya, akan mampu menampung massa sebanyak 18 massa matahari. Tapi, kalau kita menjumlahkan semua materi yang bisa kita deteksi di sekitar daerah itu, hasilnya hanya sedikit di atas setengah harga hitungan Oort. Kemana pergi sisa massa lainnya?

Ketika tahun 1970-an diketahui bahwa kerdil-M jauh lebih banyak daripada yang pernah disangka, para astronom menduga bahwa “massa yang hilang” itu adalah massa kerdil-M yang selama ini tidak terhitung. Tapi harapan ini juga sia-sia, karena beberapa tahun kemudian terbukti, bahwa jumlah kerdil-M dalam galaksi tidak mampu mengisi kekurangan massa itu. Kunei massa yang hilang itu boleh jadi dipegang lubang hitam dan bintang netron. Tapi, karena kedua jenis ini terlalu “unik”, rasanya mereka tak cukup banyak tersebar di sekitar matahari. Satu-satunya kemungkinan tinggal kerdil gelap. Kalau saja pada setiap 2 tahun cahaya ada 1 kerdil gelap, maka massa yang hilang ini akan terisi.

Penemuan selubung galaksi, yang ternyata membentang jauh di luar daerah yang terlihat (Iihat AKU TAHU/ Agustus 1984 hal 56), memperkuat keyakinan para astronom bahwa galaksi memang kaya akan kerdil gelap. Apalagi yang bermassa amat kecil itu boleh jadi bisa: melarikan diri dari galaksi induknya, seperti atom ringan hidrogen melepaskan diri dari angkasa bumi. Mereka pun berenang di kekosongan ruang antar galaksi, membentuk selubung galaksi.

Si kerdil yang seolah tak berarti lagi ini, sebenarnya, mampu mempengaruhi evolusi seluruh kosmos. Gerak memuai kosmos sejak Dentuman Besar (Big Bang) akan berhenti kalau jumlah massa di dalamnya cukup besar. Tapi, jumlah yang diamati sekarang, ternyata, tidak mampu menahan gerak kosmos, sehingga kosmos akan terus memuai. Tambahan lubang hitam, bintang netron dan kerdil gelap terhadap massa yang ada sekarang diduga mampu “menutup” kosmos kita, sehingga suatu ketika kosmos bakal runtuh lagi menuju waktu “nol” Dentuman Besar.

Sayangnya, si kerdil yang gagal jadi bintang ini tetap meruplikan misteri. Ia mungkin hanya beberapa tahun eahaya saja dari kita, atau bahkan ada yarig menjadi pasangan matahari. Namun, seperti biasa, alam senantiasa bisu dan menyerahkannya pada usaha manusia.

Oleh Karlina Leksono

Sumber: Majalah Aku Tahu Desember 1985