Seminar Fisika "Planetary Nebula"

Nebula memiliki banyak bentuk, ukuran, dan penyusunnya. Terdapat beberapa jenis nebula antara lain Emmision Nebula, Reflection Nebula, Dark Nebula, dan Planetary Nebula. Emmision Nebula merupakan  awan dengan  gas yang bersuhu tinggi. Emmision Nebula biasanya berwarna merah, dikarenakan Hidrogen yang memancarkan warna merah tersebut.

Reflection Nebula yaitu awan debu yang hanya memantulkan cahaya dari bintang terdekat. Reflection Nebula biasanya berwarna biru karena cahaya biru lebih mudah terhambur. Pada beberapa nebula, daerah pembentukan bintang nampak padat dan tebal, sehingga tidak dapat dilalui cahaya. Nebula ini disebut Dark Nebula. Tipe lain dari nebula, yakni Planetary Nebula, merupakan hasil dari kematian sebuah bintang (Sloan Digital Sky Survey/SkyServer).

Nama Planetary Nebula pertama kali dibuat oleh William Herschel (1738-1822) pada abad ke-18. Herschel mempelajari seluruh objek samar dari katalog yang diterbitkan oleh Charles Messier pada tahun 1784 (sekarang dikenal sebagai katalog Messier). Herschel meyakini bahwa sebagian objek samar dalam Katalog Messier dapat dipelajari dari bintang dan objek samar tersebut merupakan bagian dari galaksi. Herschel menyebut objek tersebut Planetary Nebula karena objek tersebut serupa dengan Uranus (Salas, 2003:1).

Mitton (2007:270) menjelaskan bahwa Planetary Nebula merupakan selubung gas yang mengelilingi sebuah bintang di tahap akhir evolusi bintang. William Herschel yang menciptakan istilah tersebut. Menurut Herschel, perputaran beberapa nebula tampak seperti lempengan pada planet-planet yang terlihat di teleskop. Tidak ada hubungan antara planet dan Planetary Nebula. Dalam kaitannya dengan evolusi bintang, ketidakstabilan dapat terjadi pada tahap pembakaran Helium. Beberapa bintang mulai berdenyut, saat atmosfer paling luar terlontar ke angkasa. Pada proses akhir, selubung gas bergerak dengan kecepatan 20-30 km/s akan membentuk bintang berukuran kecil dan bersuhu panas sekitar 50.000-100.000 K (inti bintang semula) (Karttunen, et al., 2006:331).

Menurut Matzner (2001), Planetary Nebula merupakan selubung yang dilontarkan bintang dari hasil pembakaran Helium dan Hidrogen, sehingga menyisakan Karbon dan Oksigen di intinya. Website Sloan Digital Sky Survey/SkyServer memaparkan bahwa Planetary Nebula nampak seperti planet gas raksasa dari pengamatan melalui teleskop, sehingga Planetary Nebula merupakan selubung gas bercahaya yang mengelilingi inti kecil.

Berdasarkan beberapa definisi di atas, dapat digarisbawahi bahwa Planetary Nebula merupakan selubung gas yang dikeluarkan bintang dari hasil pembakaran Hidrogen dan Helium di tahap akhir evolusi bintang.

Proses Terbentuknya Planetary Nebula

Semua bintang di deret utama memiliki inti yang cukup panas untuk menggabungkan empat atom Hidrogen menjadi satu atom Helium, dan inti satu atom Helium 0,7 % lebih ringan dari 4 atom Hidrogen. Massa yang hilang diubah menjadi energi, dan energi yang dilepaskan memberikan cahaya pada bintang.

Selama miliaran tahun, sisa Helium di inti bintang terkumpul. Helium yang terkumpulmengalami reaksi nuklir. Pada reaksi tersebut, tiga atom Helium diubah menjadi satu atom Karbon. Reaksi nuklir pembakaran Helium hanya dapat terjadi ketika inti bintang mencapai suhu yang lebih tinggi, dan suhu tinggi tersebut menyebabkan permukaan luar bintang meluas ke ukuran yang jauh lebih besar namun tetap di deret utama. Inti bintang yang terbentuk suhunya lebih panas dan permukaan bintang lebih dingin. Hal ini yang menyebabkan bintang tampak lebih merah.

Gambar  Sebuah diagram Hertzsprung-Russell

 menunjukkan evolusi bintang seperti Matahari.

( sumber : Sloan digital Sky survey/Sky server )

Seiring berjalannya waktu, bintang menjadi raksasa merah, bergerak dari deret utama di tengah diagram Hertzsprung-Russell ke daerah raksasa merah di kanan atas diagram. Evolusi bintang dari deret utama menuju raksasa merah terjadi pada waktu yang berbeda untuk bintang yang berbeda. Bintang yang bermassa lebih berat dan bersuhu lebih panas, menjadi raksasa merah hanya dalam 10 juta tahun. 

Contoh dari bintang tersebut adalah bintang O. Matahari memiliki massa sebesar 1,99 x 1030 kg, bersuhu sebesar 5785 K, dan termasuk di kelas G pada diagram Hertzsprung-Russell. Matahari memiliki masa hidup yang lebih lama dibandingkan dengan bindang O (Matzner, 2001). Profesor Zirbel (2004) menjelaskan bahwa usia Matahari saat ini sekitar 5 milyar tahun dan masih memiliki waktu sekitar 5 milyar tahun lagi untuk menghabiskan masa hidupnya di deret utama

Saat semua Helium di inti bintang habis, proses yang terjadi selanjutnya tergantung pada massa bintang. Bintang-bintang berukuran raksasa, lebih dari enam sampai delapan kali massa Matahari, memiliki tekanan yang cukup besar di inti bintang untuk memulai penggabungan Karbon. Setelah Karbon habis, bintang akan meledak sebagai supernova dan meninggalkan bintang-bintang neutron atau lubang hitam.

Pada bintang berukuran sedang, bintang hanya membakar luarnya saja, melepas lapisan luar sehingga bintang menjadi Planetary Nebula yang indah dan inti bintang berubah menjadi katai putih yang panas. Katai putih terletak di sudut kiri bawah dari diagram Hertzsprung-Russell, sebuah tempat terakhir untuk bintang mati (Sloan Digital Sky Survey/SkyServer).

Gambar Diagram Evolusi Bintang

(sumber: S. Eka Gautama, 2010)

Gambar tersebut diagram proses evolusi bintang secara keseluruhan. Diawali dengan adanya protobintang yang mengalami evolusi, dan dari hasil evolusinya protobintang bisa mengalami beberapa proses evolusi lanjutan sesuai dengan massa bintangnya. Titik Katai Kuning dengan massa bintang kurang dari 1,44 massa Matahari merupakan proses lanjutan dari protobintang yang selanjutkan akan mengalami fase Planetary Nebula.

Pembahasan Tentang Fase planetary nebula dan pembahasan Lengkap tentang Kajian planetary Nebula dalam Diagram HertzSprung-Russell dibahas dalam makalah eksperimen Fisika yang disusun oleh Lutfiatun Nur jannah , mahasiswa FKIP UNS  yang dapat kalian download
Via Google Drive atau download via solidfiles

Sekian , semoga bermanfaat