Meneliti kejadian bintang.(3)

Tahap terang bintang. (English-stellar brightness)

Dua faktor utama yang mempengaruhi tahap terang bintang ialah:
a) Kemilauan (English-luminosity): jumlah tenaga yang dibebaskan oleh bintang dalam satu saat (kuasa bintang). Contoh mudah, lampu suluh mengeluarkan lebih banyak tenaga cahaya berbanding pen cahaya dalam satu saat. Maka kemilauan lampu suluh adalah lebih tinggi. Kuasa bintang dipengaruhi oleh suhu dan luas permukaannya.
b) Jarak: jarak bintang dari pemerhati

Berikut adalah hubungan antara ketiga-tiga pembolehubah di atas:
Kuasa bintang = tahap terang x 12.57 x (jarak dari pemerhati)^2
maka,
Tahap terang bintang = Kuasa bintang/ (12.57 x (jarak dari pemerhati)^2)

Bagi memudahkan pengiraan tahap terang bintang, maka ahli astronomi telah menetapkan jarak semua bintang yang ingin diukur tahap terangnya itu sebagai pemalar. Ini bermakna, bintang-bintang ini dianggap sama jarak dari pengukur. Oleh itu, nilai tahap terang hanya bergantung kepada kemilauan atau kuasa bintang sahaja. Nilai tahap terang bintang yang tidak dipengaruhi oleh jaraknya dari pemerhati ini dikenali dengan nama magnitud mutlak*. (English-absolute magnitude)

Mengelaskan bintang.
Sejarah pengelasan bintang mengikut sistem moden (Sistem Pengelasan Harvard) bermula pada 1860-an apabila paderi berbangsa Itali bernama Angelo Secchi mengelaskan bintang-bintang mengikut jalur hidrogen(seperti Balmer, Paschen dan sebagainya (sila rujuk Kimia A-Level)). Kemudian, pada awal 1900-an, Annie Jump Cannon menyusun kembali pengelasan Secchi mengikut turutan tertentu. Kemudian Cecilia Paine menjelaskan bahawa turutan yang dibuat oleh Annie itu sebenarnya mengikut turutan suhu permukaan bintang. Kedua-dua wanita ini ialah antara para saintis wanita yang bekerja di Balai Cerap Harvard mengkaji sifat-sifat bintang.

Pada tahun 1911, Ejnar Hertzsprung memetakan graf magnitud mutlak bintang melawan warnanya. Dua tahun kemudian Henry Norris Russell memetakan graf magnitud mutlak melawan spektrum gelombang tenaga yang dipancarkan oleh bintang. Graf-graf ini dikenali dengan nama Rajah Hertzsprung-Russell atau rajah H-R. Berikut ditunjukkan rajah-rajah H-R:

Klik gambar untuk imej lebih besar
Rajah H-R dalam bentuk yang lebih mudah. Rajah H-R memberikan taburan kasar bintang-bintang yang memiliki magnitud mutlak dengan suhu tertentu.

Klik gambar untuk imej lebih besar
Apabila hasil kerja Ejnar Hertzsprung dan Henry Norris Russell digabungkan, maka terhasillah rajah di atas. Dari rajah tersebut, didapati wujud perkaitan antara spektrum dengan warna bintang. Disebabkan spektrum boleh menentukan suhu permukaan bintang, maka secara tidak langsung, warna bintang juga sudah pasti dapat menentukannya.

Sebuah kesimpulan baru dapat dihasilkan mengikut algoritma berikut:
Warna bintang dapat menentukan suhu bintang;
Suhu bintang menentukan magnitud mutlaknya;

Maka warna bintang juga menentukan magnitud mutlaknya.

Warna bintang yang dilihat dengan mata kasar tidak semestinya sama dengan warnanya yang sebenar. Misalnya, Matahari tampak berwarna kuning jika dilihat dengan mata kasar, namun ia sebenarnya berwarna putih. Warna yang dilihat ini dikenali sebagai warna ketara (English-apparent color) sementara warna sebenar bintang ialah warna konvensional (English-convensional color). Oleh itu, kaedah dan alatan pencerapan yang lebih canggih diperlukan bagi menentukan warna sebenar bintang.

Sekian dahulu untuk kali ini. IA akan bersambung pada bahagian seterusnya.

*Magnitud mutlak dalam astronomi ialah tahap terang bintang. Ukuran magnitud mutlak adalah ukuran sebenar (English-intrinsic measurement) keamatan atau tahap terang sebuah bintang tanpa dipengaruhi oleh jaraknya dari pemerhati. Nilai ini hanya dipengaruhi oleh kuasa bintang tersebut (rujuk peta minda di bawah). Mengukur magnitud mutlak bintang adalah sama seperti mengambil kedua-dua bintang yang ingin dibandingkan tahap terangnya dan diletakkan di suatu jarak yang sama dari pengukur, iaitu 10 parsek* atau 1 unit samawi (English-astronomical unit, AU). Rajah H-R memberikan taburan kasar bintang-bintang yang memiliki warna dan nilai magnitud mutlak tertentu.

Klik gambar untuk imej lebih besar

Skala dan kesan akibat daripada perubahannya.

Perhatikan gambar di bawah:



Gambar di atas menunjukkan sebuah galaksi yang penuh dengan bintang-bintang. Jika dilihat dari pandangan sebegini, kita beranggapan bahawa semua planet akan mendapat haba yang cukup dan bersuhu panas. Ini kerana, dari pandangan ini, kita menyangkakan dengan berjuta bahkan berbilion bintang yang ada dalam galaksi tersebut, tidak ada planet yang ‘kesejukan’ atau ‘planet ais’ kerana di mana-mana sahaja ada bintang yang membekalkan haba. Pernyataan ini seolah-olah benar. Namun jika kita memandang dari sudut sebuah planet seperti Bumi yang hanya sebesar kuman dalam galaksi tersebut, didapati pernyataan tersebut tidak semestinya benar. Bahkan di Bumi sendiri, ada kawasan yang sejuk sehingga 45 darjah Celsius di bawah paras beku (Rusia). Tambahan, wujud berjuta-juta planet ais. Dalam sistem suria kita sendiri yang merupakan salah satu sistem mengelilingi Matahari (sebuah bintang) dari berjuta bintang, terdapat beberapa planet ais seperti Pluto dan Neptun. Oleh itu pernyataan awal tadi adalah bercanggah apabila pandangan dari skala yang lebih khusus atau kecil digunakan.

Mengapa bercanggah dan bagaimana ia berlaku? Ini kerana jarak antara bintang ke bintang atau antara dua buah bintang pun sudah bertahun-tahun cahaya. Maka haba dari sebuah bintang akan tercapah selama melalui jarak yang sangat jauh ini untuk sampai ke sebuah sasaran planet atau jasad samawi.

Oleh yang demikian, untuk skala besar, kita dapat menyimpulkan bahawa haba terbebas secara cukup dari semua bintang untuk memanaskan seluruh galaksi. Namun untuk skala kecil, haba tidak semestinya sampai ke planet-planet tertentu. Jadi pernyataan ‘semua planet panas’ tidak semestinya benar apabila kita bergerak ke skala yang lebih khusus.

Satu lagi contoh ialah ketika mencampurkan kordial dengan air sejuk. Kita sangat yakin bahawa kordial tersebut telah bercampur sebati dengan air sejuk, pada skala pukal atau skala besar. Namun pernyataan ini tidak semestinya benar apabila kita pergi ke skala yang lebih kecil atau skala molekul. Pada skala molekul, kordial tidak bergabung dengan molekul air. Jadi kordial hanya bercampur secara fizik sahaja dengan air dan tidak pada skala kecil.

Dalam bidang kejuruteraan kimia, jurutera merekabentuk menara penyulingan untuk menyuling bendalir hasil tindak balas. Dalam rekabentuk menara penyulingan, dulang digunakan bagi memaksimumkan hasil sulingan yang dikehendaki. Untuk mendapatkan hasil sulingan, maka ‘equilibrium condition’ perlu dicapai oleh bendalir dalam menara penyulingan. Apakah tujuan dulang-dulang ini dipasang? Dulang-dulang ini adalah bagi membolehkan ‘equilibrium condition’ dilakukan pada skala bendalir yang lebih kecil. Jika dulang-dulang ini tidak dipasang, maka ‘equilibrium’ hanya berlaku secara pukal dalam seluruh bahagian menara, menyebabkan hanya sedikit sahaja hasil yang dimahukan berjaya diekstrak. Dengan mengkhususkan bendalir dalam menara penyulingan kepada bahagian-bahagian yang lebih kecil dan banyak, maka ‘equilibrium condition’ dapat dicapai pada skala yang paling minimum dan banyak, seterusnya memaksimumkan hasil. Di sini terdapat satu maklumat yang amat penting kepada jurutera dan saintis iaitu:
“Untuk memaksimumkan manfaat dari sesuatu perkara, usaha perlu dilakukan ke atas bahagiannya yang paling kecil dan khusus”
Pelbagai usaha telah dilakukan oleh para saintis bertujuan memanfaatkan skala kecil sesuatu teknologi. Contoh paling terkini ialah NANOTEKNOLOGI. Namun usaha sebegini sebenarnya telah lama dilakukan oleh saintis seperti Kolmogoroff, seorang saintis Russia yang mengkaji pencampuran bendalir pada peringkat molekul.

Jika seseorang ahli cendekiawan mengeluarkan pernyataan atau ‘quotation’, sebelum beliau mengeluarkannya, beliau perlu mengambil kira kesahihan pernyataan tersebut pada skala kecil atau khusus. Ini kerana semua ‘quotation’ mesti bersifat umum. Jika terdapat salah satu kes khusus yang menyahsahihkannya, maka secara automatiknya ‘quotation’ itu diiktiraf tidak sahih dan tidak boleh dijadikan hujah dalam perbahasan. Corak pemikiran sebegini dinamakan sebagai pemikiran deduksi dalam penaakulan mantik. Oleh itu seseorang yang mahu mengeluarkan kata-kata hikmah atau falsafah mestilah seseorang yang benar-benar berilmu dan memiliki pengalaman dan pengetahuan yang luas dalam bidang yang diceburinya. Jika pernyataan yang dikeluarkan bercanggah dengan kes-kes khusus, beliau boleh dituduh menyesatkan pemikiran orang ramai.

Politik yang mantap ialah politik tanpa rasuah. Bagi memaksimumkan integriti atau ketelusan dan meningkatkan keberkesanan kepimpinan, maka rasuah perlu dibanteras hingga ke akar umbi atau SKALA KECIL dan bukannya hanya melibatkan skala besar atau GOLONGAN ORANG BESAR-BESAR sahaja.

Pendek kata, aplikasi perubahan skala ini wujud dalam pelbagai bidang. Saya petik semula kesimpulan saintis yang telah dinyatakan dalam perenggan sebelum ini
“Untuk memaksimumkan manfaat dari sesuatu perkara, usaha perlu dilakukan ke atas bahagiannya yang paling kecil dan khusus”. Kesimpulan ini memberitahu bahawa kajian mendalam perlu dalam meningkatkan kualiti. Inilah yang menyebabkan saintis Barat kerapkali muncul dengan keputusan kajian yang pelik-pelik kerana tujuan mereka ialah untuk meningkatkan kualiti hidup melalui kajian mendalam. Namun kita harus kritikal dalam menerima hasil kajian mereka kerana kadangkala dalam kalangan mereka terdapat satu golongan yang disebut sebagai 'doom merchant'.

Wallahualam.

Meneliti kejadian bintang.(2)

Kelahiran dan kematian bintang
Bintang bermula di suatu kawasan yang penuh dengan awan, debu, gas dan plasma yang dikenali sebagai nebula. Kemudian kesemua bahan-bahan ini bergabung dalam proses yang telah dijelaskan secara panjang lebar dalam rencana sebelum ini. Setelah proses pembentukan dilakukan oleh-Nya, maka bintang yang baru yang dikenali dengan nama bintang bayi atau bintang muda (English-protostar) akan lahir. Bintang bayi lahir sebaik sahaja tindak balas nuklear bermula dalam teras bebola gas yang terbentuk. Bintang bayi berwarna putih dan bermagnitud mutlak 1. Suhu permukaannya ialah separuh daripada suhu permukaan matahari dan saiznya lebih kecil berbanding matahari. Ketika ini usianya ialah kira-kira 20 juta tahun.

Kira-kira umurnya mencecah 1.05 bilion tahun, bintang bayi akan berkembang kepada dua kemungkinan ciri fizikal, iaitu sama ada menjadi bintang sederhana seperti Matahari atau bintang raksasa.

Bagi bintang sederhana, ia akan bernyala dan terus bernyala untuk suatu jangka masa. Apabila ajalnya hampir tiba iaitu kira-kira 11.05 bilion tahun, bintang sederhana akan mengembang dan bertukar warna menjadi bintang raksasa yang berwarna merah dan dikenali sebagai ‘Gergasi Merah’. Jika terdapat planet-planet yang mengelilinginya, maka planet-planet ini akan disedut memasuki medan graviti bintang. Mungkin inilah nasib yang bakal dialami Bumi apabila Matahari hampir kepada ajalnya.

Kemudian, bintang raksasa ini akan meletup. Letupan ini dikenali sebagai Letupan Nebula. Dari letupan ini, tersisa teras bintang raksasa tadi yang dikenali sebagai kerdil putih iaitu bintang berwarna putih yang kecil. Dan kerdil putih ini akan terus bernyala dan menjadi sisa sejarah bintang tersebut buat selama-lamanya.

Jika bintang bayi berkembang kepada bintang gergasi, maka ia akan terus bernyala untuk berjuta-juta tahun sehingga apabila hampir kepada ajalnya, akan membentuk bintang gergasi lampau besar (bintang ini lebih besar dari Gergasi Merah), dikenali dengan nama Supergergasi Merah. Kemudian ia meletup dan letupan ini dikenali dengan nama Letupan Supernova. Selepas letupan ini berlaku, terdapat dua kemungkinan yang akan terjadi iaitu, sama ada akan tersisa daripadanya lohong hitam yang mampu menyedut apa sahaja termasuk alur cahaya, atau bintang neutron.

Berikut ialah laman interaktif untuk pemahaman tentang kejadian bintang:
http://lcogt.net/files/flash/hr-diagram/main.html

Bahagian seterusnya akan membincangkan bagaimana bintang-bintang dikelaskan.