katai gelap, katai putih VS bintang ganda

Banyak astronom berpendapat, katai putih sebenarnya bintang lanjut yang tak mampu lagi membangkitkan tenaga di terasnya. Dalam astrofisika, bintang di jagat raya ini mengawali masa hidup dengan reaksi nuklir di teras bintang. Dalam reaksi termonuklir itu terjadi pembakaran hidrogen menjadi berton-ton helium setiap detik. Pembakaran inti hidrogen berlangsung miliaran tahun. Ketika hidrogen habis, di teras bintang bertumpuk abu helium.

Namun suhu belum begitu tinggi untuk memulai reaksi termonuklir tahap kedua, yaitu mengubah helium jadi karbon yang lebih dikenal sebagai reaksi siklus karbon. Akibatnya, di teras bintang tak lagi ada tenaga yang mampu menahan pengerutan gravitasi, dan bintang pun runtuh lagi.

Bintang katai putih (G2 star)

Brown Dwarf (kedua dari kiri)

Tingkat terang cahaya bintang

Sebagian energi yang dilepas pada pengerutan dipakai untuk memanasi pusat (inti), sehingga helium terbakar. Bintang pun berhenti mengerut, karena sumber tenaga baru sudah bangkit. Suhu pusat minimum agar reaksi kedua bisa berlangsung sekitar 100 juta derajat Kelvin. Ketika bintang mengerut, energi yang dilepaskan sangat dahsyat sehingga angkasa bintang terdorong keluar dan mengembang menjadi raksasa merah.

Pada tahap itu keseimbangan bintang terganggu. Tubuhnya berdenyut secara periodik. Beberapa juta tahun berikutnya, bintang kehilangan sebagian massa melalui proses angin bintang. Sementara itu reaksi termonuklirnya terus berlangsung membentuk unsur-unsur berat dan bintang terus melontarkan sebagian besar selubung, sehingga yang tinggal teras panas yang mengerut dikelilingi lingkaran materi. Suhu permukaan sisa bintang itu sekitar 10.000 derajat Kelvin.

Sekarang bintang itu berada pada tahap planetary nebulae. Lingkaran materi mengembang cepat, meninggalkan pusat yang terus ambruk. Pengerutan baru berhenti ketika tekanan degenerasi elektron sudah kuat menahan tubuhnya.

Kini, bintang menjadi katai putih yang tenang. Selama periode ribuan juta tahun sesudah itu tak ada lagi kejadian fisis istimewa yang menimpa. Perlahan-lahan suhu bintang menurun dan setelah beberapa puluh miliar tahun meredup menjadi benda dingin, padat, dan gelap yang dikenal dengan sebutan katai gelap.

Bintang Ganda

Lain lagi riwayat bintang ganda atau berpasangan, misalnya pasangan katai putih dan bintang normal. Jika jarak kedua bintang cukup dekat, evolusi salah satu anggota itu bisa memengaruhi nasib pasangannya. Misalnya, Alpha Centauri, bintang ganda paling benderang di Rasi Centaurus,  Albereo di Rasi Cygnus, dan Epsilon Auriga.

Katai putih bermedan gravitasi besar mampu menyedot materi bintang pasangannya (katai merah), sehingga menumpuk di permukaan yang kecil dan panas. Karena bintangnya normal, tentu materi itu terdiri atas hidrogen segar. Makin tebal tumpukan materi, kian besar pula tekanan. Jadi hidrogen itu terpanasi dan permukaan katai putih menjadi dapur reaktor nuklir kedua.

Reaksi fusi nuklir (penggabungan inti atom) itu menghasilkan selubung gas cemerlang yang mengembang cepat, ibarat ledakan bom hidrogen yang menyebabkan materi bintang berhamburan. Ledakan nuklir bintang itu menghasilkan nova (bintang meledak). Nova terjadi berulang-ulang pada pasangan bintang ganda jenis itu. Contohnya, Nova Scorpii 2007a (atau V1280 Scorpii) yang ditemukan astronom amatir Jepang, 4 Februari 2007, di konstelasi Scorpio. Selama beberapa hari, objek itu jadi terang dan makin terang sehingga mencapai maksimal pada 17 Februari. Pada saat itu, kecerlangannya membuatnya jadi nova paling terang selama 35 tahun terakhir. Selama masa itu, nova tersebut gampang dikenali hanya dengan mata telanjang.

Ketika materi habis terbakar, penumpukan materi berulang, kemudian dibakar lagi, terus meledak, dan seterusnya. Jika penyedotan berlangsung cepat, hidrogen diubah cepat menjadi helium tanpa ledakan. Sebaliknya, helium masih dibakar menjadi abu karbon. Itu berarti massa katai putih bertambah pelan-pelan. Limit Chandrasekhar makin ditekan, tetapi karbon dibakar. Suhu pun terus meningkat dan memanasi pusat bintang.

Pembakaran karbon berlangsung makin cepat dan terus memanasi pusat. Ketika suhu pusat bintang mencapai 4 miliar derajat, degenerasi lenyap, dan bintang meledak dengan kecepatan puluhan ribu kilometer per detik. Proses ledakan yang mahadahsyat itu dikenal sebagai supernova.

Bintang ganda (berpasangan)  yang sangat menarik bagi astronom adalah Bintang Sirius. Bintang Sirius B tua biasa berpasangan dengan Sirius A yang biru dan masih sangat muda. Padahal, sebagai bintang biru yang masif, ia harus berevolusi cepat. Jadi sudah mati lebih dulu daripada Sirius B. Satu-satunya penjelasan adalah mula-mula B lebih masif dari A, mungkin dua atau tiga kali masa matahari kita. Maka ia berevolusi cepat sekali sampai menjadi planetary nebulae.

Waktu itu boleh jadi ia memuntahkan massa amat besar, sehingga hanya tersisa satu kali massa matahari, teramati sebagai Sirius B. Sirius A tentu menelan sedikit massa yang dibuang B, sehingga bertambah besar seperti sekarang ini.

Kini, para astronom sudah menemukan ratusan bintang katai putih di jagat raya. Namun masih ada miliaran bintang katai putih lain yang belum diketahui. Bagi astronom, kehadiran bintang katai putih masih merupakan misteri alam semesta yang belum terungkap sepenuhnya.

Mereka masih terus terkesima ketika berhasil mendeteksi keberadaan bintang neutron dan Lubang Hitam yang ribuan kali lebih padat dan lebih masif, tetapi ratusan ribu kali lebih kecil daripada si Kerdil Putih. Jadi bintang katai putih, bintang neutron, dan Lubang Hitam merupakan fenomena eksotik alam semesta, yang menarik diteliti dan ditelaah lebih lanjut.