Bintang-bintang telah memesona orang sejak dahulu kala. Berkat sains modern, kita tahu cukup banyak tentang bintang, tentang jenis dan strukturnya yang berbeda. Pengetahuan tentang topik ini terus diperbarui dan disempurnakan; ahli astrofisika berspekulasi tentang sejumlah bintang teoretis yang mungkin ada di alam semesta kita. Bersama dengan bintang teoritis, ada juga objek mirip bintang, struktur astronomi yang terlihat dan berperilaku seperti bintang, tetapi tidak memiliki karakteristik standar yang kami gambarkan sebagai bintang. Objek dalam daftar ini berada di ambang penelitian fisika dan belum diamati secara langsung …
Bintang quark
Di akhir hayatnya, sebuah bintang bisa runtuh menjadi black hole, white dwarf, atau bintang neutron. Jika bintang cukup padat sebelum menjadi supernova, sisa-sisa bintang tersebut akan membentuk bintang neutron. Saat ini terjadi, bintang menjadi sangat panas dan padat. Dengan materi dan energi seperti itu, bintang mencoba runtuh ke dalam dirinya sendiri dan membentuk singularitas, tetapi partikel fermionik di tengahnya (dalam hal ini, neutron) mematuhi prinsip Pauli. Menurutnya, neutron tidak dapat dikompresi ke keadaan kuantum yang sama, sehingga mereka ditolak dari materi yang runtuh, mencapai kesetimbangan.
Selama beberapa dekade, para astronom berasumsi bahwa bintang neutron akan tetap berada dalam kesetimbangan. Tetapi seiring berkembangnya teori kuantum, ahli astrofisika mengusulkan jenis bintang baru yang dapat muncul jika tekanan degeneratif inti neutron berhenti. Itu disebut bintang quark. Ketika tekanan massa bintang meningkat, neutron membusuk menjadi konstituennya, kuark atas dan bawah, yang, di bawah tekanan tinggi dan energi tinggi, dapat berada dalam keadaan bebas, alih-alih menghasilkan hadron seperti proton dan neutron. Dijuluki "materi aneh", sup quark ini akan sangat padat, lebih padat dari bintang neutron biasa.
Ahli astrofisika masih memperdebatkan bagaimana tepatnya bintang-bintang ini terbentuk. Menurut beberapa teori, hal ini terjadi ketika massa bintang yang runtuh berada di antara massa yang dibutuhkan untuk membentuk lubang hitam atau bintang neutron. Yang lain menyarankan mekanisme yang lebih eksotis. Teori terkemuka adalah bahwa bintang quark terbentuk ketika paket padat materi aneh yang sudah ada sebelumnya yang terbungkus dalam partikel berinteraksi lemah (WIMPs) bertabrakan dengan bintang neutron, menaburkan intinya dengan materi aneh dan memulai transformasi. Jika ini terjadi, bintang neutron akan mempertahankan "kerak" material bintang neutron, secara efektif terus terlihat seperti bintang neutron, tetapi pada saat yang sama memiliki inti materi yang aneh. Meskipun kami belum menemukan bintang quark,banyak dari bintang neutron yang diamati mungkin diam-diam.
Video promosi:
Bintang elektro lemah
Sementara bintang quark mungkin merupakan tahap terakhir dalam kehidupan bintang sebelum mati dan menjadi lubang hitam, fisikawan baru-baru ini mengusulkan bintang teoretis lain yang mungkin ada di antara bintang quark dan lubang hitam. Bintang elektro-lemah dapat mempertahankan kesetimbangan melalui interaksi kompleks antara gaya nuklir lemah dan gaya elektromagnetik yang disebut gaya elektrowak.
Dalam bintang elektro-lemah, tekanan dan energi dari massa bintang akan menekan inti materi aneh bintang quark. Dengan meningkatnya energi, gaya elektromagnetik dan nuklir lemah akan bercampur sehingga tidak ada perbedaan antara kedua gaya tersebut. Pada tingkat energi ini, quark di dalam nukleus larut menjadi lepton, seperti elektron dan neutrino. Sebagian besar materi aneh akan berubah menjadi neutrino, dan energi yang dilepaskan akan memberikan kekuatan yang cukup untuk menjaga agar bintang tidak runtuh.
Ilmuwan tertarik untuk menemukan bintang elektrowak karena karakteristik intinya akan identik dengan alam semesta muda sepermiliar detik setelah Big Bang. Pada titik itu dalam sejarah alam semesta kita, tidak ada perbedaan antara gaya nuklir lemah dan gaya elektromagnetik. Ternyata cukup sulit untuk merumuskan teori tentang masa itu, sehingga penemuan dalam bentuk bintang elektrowak akan sangat membantu penelitian kosmologi.
Bintang elektro-lemah juga harus menjadi salah satu objek terpadat di alam semesta. Inti dari bintang elektro-lemah akan seukuran apel, tetapi memiliki massa sekitar dua Bumi, membuat bintang semacam itu, secara teori, lebih padat daripada bintang yang diamati sebelumnya.
Objek Thorn - Zhitkova
Pada tahun 1977, Kip Thorne dan Anna Zhitkova menerbitkan sebuah makalah yang merinci jenis bintang baru yang disebut Objek Thorn-Zhitkova (OTZ). OTZ adalah bintang hibrida yang dibentuk oleh tabrakan bintang super raksasa merah dan bintang neutron padat yang kecil. Karena supergiant merah adalah bintang yang sangat besar, dibutuhkan waktu ratusan tahun bagi bintang neutron untuk menembus atmosfer bagian dalam terlebih dahulu. Saat ia menggali ke dalam bintang, pusat orbit (barycenter) dari kedua bintang tersebut akan bergerak menuju pusat raksasa tersebut. Akhirnya, kedua bintang itu akan bergabung membentuk supernova besar dan akhirnya menjadi lubang hitam.
Saat diamati, OTZ awalnya akan menyerupai supergiant merah yang khas. Namun demikian, OTZ akan memiliki sejumlah properti yang tidak biasa untuk supergiant merah. Komposisi kimianya tidak hanya berbeda, tetapi bintang neutron yang menggali ke dalamnya akan memancarkan suar radio dari dalam. Agak sulit menemukan OTL, karena tidak jauh berbeda dengan super raksasa merah biasa. Selain itu, OTZ agak terbentuk bukan di lingkungan galaksi kita, tetapi lebih dekat ke pusat Bima Sakti, tempat bintang-bintang berkumpul lebih dekat.
Namun, hal ini tidak menghentikan para astronom untuk mencari bintang kanibal, dan pada tahun 2014 diumumkan bahwa supergiant HV 2112 kemungkinan adalah OTZ. Para ilmuwan telah menemukan bahwa HV 2112 memiliki jumlah unsur logam yang sangat tinggi untuk raksasa merah. Komposisi kimiawi HV 2112 cocok dengan asumsi Thorne dan Zhitkova pada tahun 1970-an, sehingga para astronom menganggap bintang ini sebagai kandidat kuat untuk OTG yang pertama kali diamati. Diperlukan penelitian lebih lanjut, tetapi akan menyenangkan untuk berpikir bahwa umat manusia telah menemukan bintang kanibal pertama.
Bintang beku
Bintang biasa membakar bahan bakar hidrogen, menciptakan helium dan menopang dirinya sendiri dengan tekanan dari dalam, yang lahir dalam proses tersebut. Tapi suatu hari nanti hidrogen akan habis dan akhirnya bintang perlu membakar unsur yang lebih berat. Sayangnya, energi yang keluar dari unsur-unsur berat ini tidak sebanyak hidrogen, dan bintang mulai mendingin. Ketika sebuah bintang menjadi supernova, ia menyemai alam semesta dengan unsur-unsur logam, yang kemudian berpartisipasi dalam pembentukan bintang dan planet baru. Saat alam semesta semakin matang, semakin banyak bintang yang meledak. Ahli astrofisika telah menunjukkan bahwa seiring dengan penuaan alam semesta, kandungan logam totalnya juga meningkat.
Di masa lalu, praktis tidak ada logam dalam bintang, tetapi di masa depan, bintang akan memiliki kelimpahan logam yang meningkat secara signifikan. Seiring bertambahnya usia alam semesta, jenis bintang logam baru dan tidak biasa akan terbentuk, termasuk bintang beku hipotetis. Bintang jenis ini diusulkan pada tahun 1990-an. Dengan banyaknya logam di alam semesta, bintang yang baru terbentuk membutuhkan suhu yang lebih rendah untuk menjadi bintang deret utama. Bintang terkecil dengan massa 0,04 bintang (dalam urutan massa Jupiter) dapat menjadi bintang deret utama, mempertahankan fusi nuklir pada suhu 0 derajat Celcius. Mereka akan membeku dan dikelilingi awan es yang membeku. Di masa depan yang sangat jauh, bintang-bintang beku ini akan menggantikan sebagian besar bintang biasa di alam semesta yang dingin dan suram.
Magnetosfer benda runtuh selamanya
Semua orang sudah terbiasa dengan fakta bahwa banyak properti dan paradoks yang tidak dapat dipahami terkait dengan lubang hitam. Untuk mengatasi masalah yang melekat dalam matematika lubang hitam, para ahli teori telah menghipotesiskan sejumlah besar objek berbentuk bintang. Pada tahun 2003, para ilmuwan menyatakan bahwa lubang hitam sebenarnya bukanlah singularitas, seperti yang biasa mereka pikirkan, tetapi merupakan jenis bintang eksotis yang disebut "benda runtuh magnetosfer selamanya" (MECO). Model MVCO adalah upaya untuk menangani masalah teoretis: masalah lubang hitam yang runtuh tampaknya bergerak lebih cepat daripada kecepatan cahaya.
Bentuk MVCO seperti lubang hitam biasa. Gravitasi melampaui materi, dan materi mulai runtuh ke dalam dirinya sendiri. Namun dalam MVCO, radiasi yang timbul dari tumbukan partikel menciptakan tekanan internal yang serupa dengan tekanan yang dihasilkan dalam proses fusi di inti bintang. Ini memungkinkan MVCO tetap stabil sepenuhnya. Itu tidak pernah membentuk cakrawala peristiwa dan tidak pernah sepenuhnya runtuh. Lubang hitam pada akhirnya akan runtuh ke dalam dirinya sendiri dan menguap, tetapi runtuhnya MVCO akan memakan waktu yang tidak terbatas. Dengan demikian, ia berada dalam kondisi keruntuhan terus-menerus.
Teori MVCO memecahkan banyak masalah lubang hitam, termasuk masalah informasi. Karena MVCO tidak pernah runtuh, tidak ada masalah penghancuran informasi, seperti dalam kasus lubang hitam. Namun, betapapun hebatnya teori MVKO, komunitas fisikawan menyambut mereka dengan sangat skeptis. Quasar diyakini sebagai lubang hitam yang dikelilingi oleh piringan akresi bercahaya. Para astronom berharap menemukan quasar dengan sifat magnetik MVCO yang tepat. Sejauh ini, belum ada yang ditemukan, tetapi mungkin teleskop baru yang akan mempelajari lubang hitam akan menjelaskan teori ini. Sementara itu, MVKO tetap menjadi solusi yang menarik untuk masalah lubang hitam, tetapi jauh dari kandidat utama.
Bintang Populasi III
Kita telah membahas bintang-bintang beku yang akan muncul menjelang akhir alam semesta, ketika semuanya menjadi terlalu metalik untuk membentuk bintang-bintang panas. Tapi bagaimana dengan bintang di ujung lain spektrum? Bintang-bintang ini, yang terbentuk dari gas primordial yang tersisa dari Big Bang, disebut bintang Populasi III. Diagram populasi bintang diperkenalkan oleh Waltor Baade pada 1940-an dan mendeskripsikan kandungan logam sebuah bintang. Semakin tua populasinya, semakin tinggi kandungan logamnya. Untuk waktu yang lama, hanya ada dua populasi bintang (dengan nama logis populasi I dan populasi II), tetapi astrofisikawan modern mulai mencari bintang yang seharusnya ada segera setelah Big Bang.
Tidak ada unsur berat di bintang-bintang ini. Mereka seluruhnya terdiri dari hidrogen dan helium, diselingi dengan lithium. Bintang Populasi III sangat terang dan besar, lebih besar dari banyak bintang modern. Pekarangan mereka tidak hanya mensintesis elemen umum, tetapi juga didorong oleh reaksi pemusnahan materi gelap. Mereka juga hidup sangat sedikit, hanya beberapa juta tahun. Akhirnya, semua bahan bakar hidrogen dan helium dari bintang-bintang ini terbakar habis, mereka menggunakan elemen logam berat untuk fusi dan meledak, menyebarkan elemen berat ke seluruh alam semesta. Tidak ada yang bertahan di alam semesta muda.
Tetapi jika tidak ada yang selamat, mengapa kita harus memikirkannya? Para astronom sangat tertarik pada bintang populasi III karena mereka akan memungkinkan kita untuk lebih memahami apa yang terjadi di Big Bang dan bagaimana alam semesta muda berkembang. Dan kecepatan cahaya akan membantu para astronom dalam hal ini. Mengingat besarnya kecepatan cahaya yang konstan, jika astronom dapat menemukan bintang yang sangat jauh, mereka pada dasarnya akan melihat ke masa lalu. Sekelompok astronom dari Institut Astrofisika dan Ilmu Antariksa mencoba melihat galaksi yang terjauh dari Bumi yang kami coba lihat. Cahaya dari galaksi-galaksi ini seharusnya muncul beberapa juta setelah Big Bang dan dapat mengandung cahaya dari bintang Populasi III. Mempelajari bintang-bintang ini akan memungkinkan para astronom untuk melihat ke masa lalu. Selain itu, mempelajari bintang-bintang Populasi III juga akan menunjukkan kepada kita dari mana kita berasal. Bintang-bintang ini termasuk yang pertama menyemai alam semesta dengan unsur-unsur yang memberi kehidupan dan diperlukan untuk keberadaan manusia.
Bintang kuasi
Jangan disamakan dengan quasar (objek yang tampak seperti bintang tetapi sebenarnya bukan), bintang semu adalah jenis bintang teoretis yang hanya bisa ada di alam semesta muda. Seperti OTZ, yang kita bicarakan di atas, bintang semu itu seharusnya adalah bintang kanibal, tetapi alih-alih menyembunyikan bintang lain di tengah, ia menyembunyikan lubang hitam. Bintang kuasi seharusnya terbentuk dari bintang Populasi III yang masif. Ketika bintang biasa runtuh, mereka berubah menjadi supernova dan meninggalkan lubang hitam. Dalam bintang kuasi, lapisan luar yang padat dari bahan nuklir akan menyerap semua energi yang keluar dari inti yang runtuh, tetap di tempatnya dan tidak akan menjadi supernova. Kulit terluar bintang akan tetap utuh, sedangkan kulit bagian dalam akan membentuk lubang hitam.
Seperti bintang fusi modern, bintang kuasi akan mencapai kesetimbangan, meskipun ia didukung oleh lebih dari sekedar energi fusi. Energi yang dipancarkan dari inti, lubang hitam, akan memberikan tekanan untuk melawan keruntuhan gravitasi. Bintang kuasi akan memakan materi yang jatuh ke dalam lubang hitam bagian dalam dan melepaskan energi. Karena energi yang dipancarkan kuat ini, bintang kuasi akan menjadi sangat terang dan 7000 kali lebih besar dari Matahari.
Akhirnya, bagaimanapun, bintang kuasi akan kehilangan kulit terluarnya setelah sekitar satu juta tahun, hanya menyisakan lubang hitam besar. Ahli astrofisika menyatakan bahwa bintang kuasi kuno adalah sumber lubang hitam supermasif di pusat sebagian besar galaksi, termasuk galaksi kita. Bima Sakti mungkin dimulai dengan salah satu bintang kuno yang eksotis dan tidak biasa ini.
Bintang Preon
Para filsuf telah berdebat selama berabad-abad tentang pembagian materi sekecil mungkin. Dengan mengamati proton, neutron, dan elektron, para ilmuwan mengira mereka telah menemukan struktur dasar alam semesta. Tapi seiring kemajuan ilmu pengetahuan, partikel-partikel yang ditemukan semakin sedikit, dan konsep alam semesta kita harus direvisi. Secara hipotesis, pembagian bisa berlangsung selamanya, tetapi beberapa ahli teori menganggap preon sebagai partikel alam terkecil. Preon adalah partikel titik yang tidak memiliki ekspansi spasial. Fisikawan sering menggambarkan elektron sebagai partikel titik, tapi ini adalah model tradisional. Elektron sebenarnya mengalami ekspansi. Secara teori, preon tidak memilikinya. Mereka bisa menjadi partikel subatom paling dasar.
Sementara penelitian preon saat ini sudah ketinggalan zaman, itu tidak menghentikan para ilmuwan untuk mendiskusikan seperti apa bentuk bintang preon. Bintang preon akan sangat kecil, ukurannya antara kacang polong dan bola sepak. Massa yang dikemas dalam volume kecil ini akan sama dengan massa Bulan. Bintang Preon akan menjadi cahaya menurut standar astronomi, tetapi jauh lebih padat daripada bintang neutron, objek terpadat yang diamati.
Bintang-bintang kecil ini akan sangat sulit dilihat, berkat lensa gravitasi dan sinar gamma. Karena sifatnya yang tidak mencolok, beberapa ahli teori menganggap bintang preon yang diusulkan menjadi kandidat materi gelap. Namun para ilmuwan di akselerator partikel sebagian besar lebih mementingkan Higgs boson, daripada mencari preon, jadi keberadaan mereka akan atau mungkin tidak segera dikonfirmasi.
Bintang Planck
Salah satu pertanyaan terbesar tentang lubang hitam adalah: seperti apa mereka dari dalam? Buku, film, dan artikel yang tak terhitung jumlahnya telah diterbitkan tentang topik ini, mulai dari spekulasi fantastis hingga sains yang paling sulit dan pasti. Dan belum ada konsensus. Seringkali pusat lubang hitam digambarkan sebagai singularitas dengan kerapatan tak terhingga dan tanpa dimensi spasial, tapi apa artinya ini sebenarnya? Para ahli teori modern mencoba untuk menyiasati deskripsi yang tidak jelas ini dan mencari tahu apa yang sebenarnya terjadi di dalam lubang hitam. Dari semua teori tersebut, salah satu yang paling menarik adalah anggapan bahwa ada bintang di tengah lubang hitam yang disebut bintang Planck.
Bintang Planck yang diusulkan pada awalnya disusun untuk menyelesaikan paradoks informasi lubang hitam. Jika kita menganggap lubang hitam sebagai titik singularitas, hal itu memiliki efek samping yang tidak menyenangkan: informasi akan dihancurkan, menembus lubang hitam, melanggar hukum kekekalan. Namun, jika ada bintang di tengah lubang hitam, itu akan menyelesaikan masalah dan membantu pertanyaan tentang cakrawala peristiwa lubang hitam juga.
Seperti yang sudah Anda duga, bintang Planck adalah benda aneh, yang didukung oleh fusi nuklir konvensional. Namanya berasal dari fakta bahwa bintang semacam itu akan memiliki kerapatan energi yang mendekati Planck. Kepadatan energi adalah ukuran energi yang terkandung di suatu wilayah ruang, dan kepadatan Planck adalah angka yang sangat besar: 5,15 x 10 ^ 96 kilogram per meter kubik. Ini banyak energi. Secara teoritis, energi sebanyak itu bisa berada di alam semesta tepat setelah Big Bang. Sayangnya, kita tidak akan pernah melihat bintang Planck jika terletak di dalam lubang hitam, tetapi asumsi ini memungkinkan kita untuk memecahkan sejumlah paradoks astronomi.
Bola berbulu
Fisikawan senang memberikan nama yang lucu untuk ide yang kompleks. Fluffy Ball adalah nama terlucu yang dapat Anda pikirkan untuk wilayah ruang mematikan yang dapat membunuh Anda secara instan. Teori bola halus bermula dari upaya mendeskripsikan lubang hitam dengan menggunakan gagasan teori string. Pada dasarnya, bola halus tersebut bukanlah bintang sungguhan dalam arti bahwa ia bukanlah racun plasma berapi yang dipicu oleh fusi. Sebaliknya, ini adalah wilayah rangkaian energi yang terjerat yang didukung oleh energi batin mereka sendiri.
Seperti disebutkan di atas, masalah utama lubang hitam adalah mencari tahu apa yang ada di dalamnya. Masalah yang mendalam ini merupakan teka-teki eksperimental dan teoretis. Teori lubang hitam standar menyebabkan sejumlah kontradiksi. Stephen Hawking menunjukkan bahwa lubang hitam menguap, yang berarti semua informasi di dalamnya akan hilang selamanya. Model lubang hitam menunjukkan bahwa permukaannya adalah "firewall" berenergi tinggi yang menguapkan partikel yang masuk. Yang terpenting, teori mekanika kuantum tidak berfungsi jika diterapkan pada singularitas lubang hitam.
Bola berbulu halus memecahkan masalah ini. Untuk memahami apa itu bola berbulu, bayangkan kita hidup di dunia dua dimensi, seperti di selembar kertas. Jika seseorang meletakkan silinder di atas kertas, kita akan melihatnya sebagai lingkaran dua dimensi, meskipun benda ini sebenarnya ada dalam tiga dimensi. Kita dapat membayangkan bahwa struktur arogan ada di alam semesta kita; dalam teori string mereka disebut bran. Jika bran multidimensi ada, kita hanya akan melihatnya dengan indra 4D dan matematika kita. Ahli teori string telah menyarankan bahwa apa yang kita sebut lubang hitam sebenarnya adalah persepsi dimensi rendah kita tentang struktur string multidimensi yang melintasi ruangwaktu empat dimensi kita. Maka lubang hitam tidak akan menjadi singularitas; itu hanya akan menjadi persimpangan ruang-waktu kita dengan string multidimensi. Persimpangan ini adalah bola halus.
Semua ini tampak esoterik dan menimbulkan banyak pertanyaan. Namun, jika lubang hitam benar-benar kusut, mereka akan memecahkan banyak paradoks. Mereka juga akan memiliki karakteristik yang sedikit berbeda dari lubang hitam. Alih-alih singularitas satu dimensi, bola halus memiliki volume tertentu. Namun, meskipun volume tertentu, tidak memiliki cakrawala peristiwa yang tepat, perbatasannya "halus". Ini juga memungkinkan fisikawan untuk mendeskripsikan lubang hitam menggunakan prinsip mekanika kuantum. Bagaimanapun, bola halus adalah nama lucu yang mengencerkan bahasa ilmiah kita yang ketat.
Berdasarkan materi dari listverse.com
Ilya Khel
