Apa Tahapan Akhir Kehidupan Bintang yang Ukurannya Sama dengan Matahari?

Untuk memahami apa yang terjadi pada akhir kehidupan bintang yang mirip dengan matahari, ada baiknya untuk memahami bagaimana bintang terbentuk dan bagaimana mereka bersinar. Matahari adalah bintang berukuran rata-rata dan, tidak seperti raksasa seperti Eta Carinae, tidak akan keluar sebagai supernova dan meninggalkan lubang hitam di belakangnya. Sebaliknya, matahari akan menjadi katai putih dan menghilang begitu saja.

Bintang lahir dari debu antargalaksi. Saat awan yang dipenuhi debu dan gas hidrogen dan helium perlahan mulai berputar di sekitar inti pusat, inti menarik lebih banyak materi, dan tekanan yang meningkat memanaskannya sampai menjadi cukup panas untuk gas hidrogen melebur dalam reaksi nuklir. Energi yang dihasilkan oleh reaksi fusi mencegah keruntuhan lebih lanjut, dan inti menjadi bintang deret utama. Bintang masif menggunakan bahan bakar hidrogen mereka dengan cepat dan dapat terbakar hanya dalam waktu 3 juta tahun. Urutan utama bintang yang mirip dengan matahari, bagaimanapun, adalah sekitar 10 miliar tahun.

Ketika bintang seukuran matahari menggunakan hidrogen di intinya, fusi berhenti, dan suhu tidak cukup tinggi untuk memulai fusi helium. Kurangnya tekanan radiasi ke luar memungkinkan inti berkontraksi. Karena inti berkontraksi dan tarikan gravitasi melemah, lapisan luar mendingin, berubah menjadi merah dan mulai mengembang, dan bintang berubah menjadi raksasa merah. Raksasa merah biasanya tumbuh 10 hingga 100 kali diameter bintang deret utama. Ketika matahari memasuki fase raksasa merahnya, yang akan berlangsung dari 1 hingga 2 miliar tahun, ia bisa tumbuh cukup besar untuk menelan Bumi.

Sebagai inti dari kontrak raksasa merah, elektron dikemas begitu erat sehingga prinsip mekanika kuantum menjadi penting. Prinsip Pengecualian Pauli menyatakan bahwa tidak ada dua elektron yang dapat menempati keadaan yang sama, dan gaya tolak menjadi lebih kuat daripada tekanan termal dan tidak bergantung pada suhu. Materi dalam keadaan ini dikatakan mengalami degenerasi, dan memungkinkan terjadinya reaksi eksplosif. Helium di inti mulai melebur menjadi karbon sementara hidrogen di lapisan yang mengelilingi inti juga mulai melebur menjadi helium. Reaksi-reaksi ini menghasilkan lebih banyak tekanan ke luar, menyebabkan bintang semakin membesar. Ini adalah fase raksasa merah kedua, dan berlangsung selama sekitar satu juta tahun.

Inti raksasa merah akhirnya mencapai titik di mana, karena prinsip mekanika kuantum, ia tidak dapat lagi runtuh, dan mulai terbakar dengan cahaya putih kebiruan, menjadi katai putih. Pada saat ini, massanya mirip dengan bintang aslinya, tetapi diameternya seukuran Bumi, sehingga sangat padat. Akhirnya mendingin, berubah menjadi katai hitam dan menjadi gelap. Saat masih bintang katai putih, gas yang membentuk lapisan luar bintang mendingin dan menjauh dari inti dalam formasi yang dikenal sebagai nebula planet. Contoh terkenal termasuk Nebula Cincin dan Mata Kucing.