Tentang Fusi Nuklir di Bintang

Fusi nuklir adalah sumber kehidupan bintang, dan proses penting dalam memahami cara kerja alam semesta. Proses inilah yang memberi kekuatan pada Matahari kita sendiri, dan karena itu merupakan sumber akar dari semua energi di Bumi. Misalnya, makanan kita didasarkan pada makan tumbuhan atau memakan sesuatu yang memakan tumbuhan, dan tumbuhan menggunakan sinar matahari untuk membuat makanan. Lebih jauh lagi, hampir semua yang ada di tubuh kita terbuat dari unsur-unsur yang tidak akan ada tanpa fusi nuklir.

Fusi adalah tahap yang terjadi selama pembentukan bintang. Ini dimulai pada keruntuhan gravitasi awan molekul raksasa. Awan ini dapat menjangkau beberapa lusin tahun cahaya kubik ruang dan mengandung sejumlah besar materi. Saat gravitasi meruntuhkan awan, ia pecah menjadi potongan-potongan yang lebih kecil, masing-masing berpusat di sekitar konsentrasi materi. Ketika konsentrasi ini meningkat dalam massa, gravitasi yang sesuai dan dengan demikian seluruh proses dipercepat, dengan keruntuhan itu sendiri menciptakan energi panas. Akhirnya, potongan-potongan ini mengembun di bawah panas dan tekanan menjadi bola gas yang disebut protobintang. Jika protobintang tidak mengkonsentrasikan massa yang cukup, ia tidak pernah mencapai tekanan dan panas yang diperlukan untuk fusi nuklir, dan menjadi katai coklat. Energi yang meningkat dari fusi yang terjadi di pusat mencapai keadaan keseimbangan dengan berat materi bintang, mencegah keruntuhan lebih lanjut bahkan pada bintang supermasif.

Sebagian besar dari apa yang membentuk bintang adalah gas hidrogen, bersama dengan beberapa helium dan campuran elemen jejak. Tekanan dan panas yang sangat besar di inti Matahari cukup untuk menyebabkan fusi hidrogen. Fusi hidrogen menjejalkan dua atom hidrogen bersama-sama, menghasilkan penciptaan satu atom helium, neutron bebas, dan banyak energi. Ini adalah proses yang menciptakan semua energi yang dilepaskan oleh Matahari, termasuk semua panas, cahaya tampak, dan sinar UV yang akhirnya mencapai Bumi. Hidrogen bukan satu-satunya elemen yang dapat menyatu dengan cara ini, tetapi elemen yang lebih berat membutuhkan tekanan dan panas yang lebih besar secara berturut-turut.

Akhirnya bintang mulai kehabisan hidrogen yang menyediakan bahan bakar dasar dan paling efisien untuk fusi nuklir. Ketika ini terjadi, energi yang meningkat yang menopang keseimbangan mencegah kondensasi lebih lanjut dari bintang yang keluar, menyebabkan tahap baru keruntuhan bintang. Ketika keruntuhan memberi tekanan yang cukup besar pada inti, babak fusi baru mungkin terjadi, kali ini membakar elemen helium yang lebih berat. Bintang dengan massa kurang dari setengah Matahari kita tidak memiliki kemampuan untuk melebur helium, dan menjadi katai merah.

Ketika sebuah bintang mulai menggabungkan helium di intinya, output energi meningkat melebihi hidrogen. Output yang lebih besar ini mendorong lapisan luar bintang lebih jauh, meningkatkan ukurannya. Ironisnya, lapisan luar ini sekarang cukup jauh dari tempat fusi berlangsung untuk sedikit mendingin, mengubahnya dari kuning menjadi merah. Bintang-bintang ini menjadi raksasa merah. Fusi helium relatif tidak stabil, dan fluktuasi suhu dapat menyebabkan pulsasi. Ini menciptakan karbon dan oksigen sebagai produk sampingan. Pulsasi ini berpotensi meledakkan lapisan luar bintang dalam ledakan nova. Sebuah nova pada gilirannya dapat menciptakan nebula planetary. Inti bintang yang tersisa secara bertahap akan mendingin dan membentuk katai putih. Ini kemungkinan akhir bagi Matahari kita sendiri.

Bintang yang lebih besar memiliki lebih banyak massa, yang berarti bahwa ketika helium habis, mereka dapat memiliki yang baru putaran keruntuhan dan menghasilkan tekanan untuk memulai putaran fusi baru, menciptakan yang lebih berat elemen. Ini berpotensi dapat berlangsung sampai zat besi tercapai. Besi adalah unsur yang membagi unsur yang dapat menghasilkan energi peleburan dari yang menyerap energi peleburan: besi menyerap sedikit energi dalam penciptaannya. Sekarang fusi terkuras, alih-alih menciptakan energi, meskipun prosesnya tidak merata (fusi besi tidak akan terjadi secara universal di inti). Ketidakstabilan fusi yang sama pada bintang supermasif dapat menyebabkan mereka mengeluarkan kulit terluarnya dengan cara yang mirip dengan bintang biasa, dengan hasil yang disebut supernova.

Pertimbangan penting dalam mekanika bintang adalah bahwa semua materi di alam semesta yang lebih berat daripada hidrogen adalah hasil dari fusi nuklir. Unsur-unsur yang benar-benar berat, seperti emas, timah atau uranium, hanya dapat diciptakan melalui ledakan supernova. Oleh karena itu, semua zat yang kita kenal di Bumi adalah senyawa yang terbentuk dari puing-puing kematian bintang di masa lalu.