Bentuk Bintang dan Planet

Mengapa Bintang dan Planet Bentuknya Bulat?

Mengapa bintang dan planet bentuknya bulat? Apakah semua planet atau bintang di alam semesta kita berbentuk bulat,kalo ada yang lain selain itu berikan contohnya. terima kasih

Oleh: Yunus Adiantor

Jawaban singkatnya semua bintang dan planet bentuknya memang bulat. Tidak ada bentuk lain dari bintang dan planet. Untuk urusan bentuk planet, International Astronomical Union (IAU) menjadikannya bagian definisi planet, yakni memiliki kesetimbangan hidrostatik untuk mempertahankan bentuk bulat.

Tapi bagaimana bintang dan planet bisa berbentuk bulat? Mari kita telusuri.

Di alam semesta, kita akan menemukan berbagai benda yang punya berbagai bentuk. Ada debu, asteroid, komet yang bentuknya tidak beraturan, benda-benda berbentuk bulat laksana kentang, benda bulat sempurna, piringan / cakram dan halo.

Gravitasi merupakan penanggung jawab dari bentuk bulat benda-benda tersebut.

Proses pembentukan bintang dan planet

Matahari sebagaimana bintang – bintang lainnya terbentuk dalam awan gas molekul yang disusun oleh 99% gas dan hanya 1% debu. Awan molekul ini merupakan awan yang punya kerapatan tinggi. Matahari juga terbentuk dalam awan serupa yang dikenal dengan sebutan Nebula Matahari.

Awan molekul ini sebenarnya cukup stabil, tapi keruntuhan bisa terjadi jika ada gangguan yang datang dari luar, misalnya gelombang kejut dari ledakan bintang maha dasyat atau ketika terjadi tabrakan antara dua awan molekul. Saat mengalami keruntuhan, awan yang tadinya berbentuk tidak beraturan mengalami perubahan bentuk. Momentum sudut mengubah bentuk awan yang tidak beraturan jadi cakram yang berotasi.

Ketika keruntuhan terjadi pada awan molekul, gas berakumulasi membentuk protobintang. Setelah protobintang terbentuk, ia akan menarik lebih banyak materi gas di awan untuk bergabung. Semakin banyak materi yang ditarik, gravitasi juga semakin besar. Selama proses ini, protobintang berotasi semakin cepat dan temperatur pun meningkat.

Proses berlangsung sampai protobintang memiliki energi yang cukup untuk memulai reaksi pembakaran hidrogen menjadi helium. Maka dimulailah reaksi termonuklir yang melepaskan energi sangat besar. Inilah proses kelahiran bintang yang salah satunya kita kenal sebagai Matahari yang massanya 99.8% dari massa awan.

Sementara itu, piringan awan yang diisi sisa debu dan gas kemudian menjadi materi pembentukan planet-planet di sekeliling bintang yang baru terbentuk.

Cara kerjanya mirip juga dengan bintang. Partikel-partikel debu yang ada di piringan saling bergabung dan membentuk cikal bakal planet. Proses bergabung ini tentu saja karena materi yang ada punya massa, dan setiap benda bermassa akan punya gaya tarik. Ketika protoplanet sudah terbentuk, ia akan terus menarik materi di sekelilingnya. Semakin banyak materi yang ditarik, semakin besar massa planet dan artinya semakin besar pula gaya gravitasinya.

Bintang dan planet yang terbentuk juga berotasi pada sumbunya.

Bentuk Bintang & Planet

Lantas mengapa bentuk bintang dan planet bulat dan bukan kotak atau bentuk lainnya?

Sederhananya, bintang dan planet itu bisa terbentuk dan terikat karena adanya gravitasi. Semakin besar sebuah benda, semakin besar massanya maka semakin besar juga gravitasinya.

Contoh kekekalan momentum sudut saat peluncur es berputar. Ia berputar lambat saat tangan terentang dan kecepatan sudut rendah. Tapi ketika tangan ditarik ke badan, momen inersia berkurang dan kecepatan sudut makin tinggi. Kredit: 

Pada benda-benda berpilin ini, ada dua gaya yang bekerja. Yang pertama gaya gravitasi yang menarik semua materi ke pusat massa.

Tapi, ada yang menahannya.

Ketika sebuah benda berputar pada porosnya, berlaku kekekalan momentum sudut. Contohnya peluncur es yang berputar. Ketika kedua tangannya terentang, ia akan berputar lebih lambat sementara untuk berputar lebih cepat ia harus menarik tangannya ke arah badan. Di sini hukum kekekalan momentum berlaku selama tidak ada gaya luar yang dimasukkan ke dalam sistem.

Hal yang sama berlaku pada bintang dan planet yang berotasi pada porosnya. Menurut hukum kekekalan momentum sudut, saat gravitasi menarik massa ke pusat, kecepatan sudut akan bertambah agar tercapai kekekalan momentum. Saat kecepatan sudut bertambah maka tekanan yang bekerja dari dalam bintang atau planet juga bertambah. Akibatnya tekanan yang bekerja dari dalam ke luar dan gaya gravitasi yang menarik massa ke pusat massa akan bekerja berlawanan dan pada satu titik akan saling menetralkan, sehingga terjadi kesetimbangan yang kita kenal sebagai kesetimbangan hidrostatik.

Ketika kesetimbangan hidrostatik terjadi maka benda fluida seperti bintang dan planet yang dipuntir terus menerus akan mencapai bentuk paling efisien yang akan memiliki gaya sama besar ke segala arah. Gravitasi adalah gaya isotropik atau gaya yang besarnya sama ke segala arah. Karena itu benda-benda yang massanya besar cenderung bulat karena ditarik oleh gaya gravitasi yang besarnya sama pada arah manapun.

Pada akhirnya, bintang dan planet akan menjadi bola berputar dengan kecepatan rotasi yang tetap. Untuk benda yang rotasinya lambat, bentuknya akan bulat sempurna. Contohnya adalah Matahari. Ada juga bintang yang rotasinya 100 kali lebih cepat dari Matahari, yakni VFTS 102 di nebula Tarantula. Jika bintang ini berputar lebih cepat lagi, maka ia akan hancur berantakan.

Semakin cepat rotasi sebuah benda, maka benda akan memipih di kutub atau pada ekuator akan tampak memiliki tonjolan sehingga planet tidak akan bulat sempurna. Contohnya Bumi yang bulat pepat.

Rotasi yang sangat cepat pada benda juga bisa membuat bentuk bulat tadi berubah sehingga bentuknya jadi lebih lonjong meskipun massanya juga cukup besar dan seharusnya bisa berbentuk bulat. Contohnya adalah planet katai Haumea.

Itu bintang dan planet. Benda-benda kecil di Tata Surya seperti asteroid, komet dan sebagian satelit atau bulan justru bentuknya tidak beraturan. Ini karena benda-benda tersebut memiliki massa yang kecil sehingga gravitasinya pun kecil. Akibatnya, tekanan dari dalam benda lebih besar. Tidak tercapai kesetimbangan dan gravitasi tidak bisa memaksa benda tersebut untuk memiliki bentuk bola. Akibatnya benda akan memiliki ukuran yang tidak beraturan.

Selama tidak ada pengaruh gravitasi dari benda di sekitarnya, benda-benda antariksa akan cenderung mempunyai bentuk berupa bola. Ketidaksempurnaan bentuk bola itu menjadi petunjuk bahwa pengaruh gravitasi itu ada dan mempengaruhi rupa benda-benda antariksa yang kita kenal saat ini.

Demikian penjelasan singkat mengapa bintang dan planet, termasuk juga Bumi berbentuk bulat, bukan datar atau tidak beraturan.

Read More

Rotasi Benda Langit

Mengapa Benda Langit Berotasi?

Mengapa benda langit berotasi atau bergerak berputar mengitari sumbunya?

Apa yang terjadi jika benda langit tersebut diam?

Oleh: Yunus Adiantor

Semua benda di alam semesta ini berotasi. Bumi kita berotasi. Matahari yang jadi pusat Tata Surya juga berotasi. Demikian juga planet, bulan, bintang, asteroid, komet, lubang hitam, awan gas dan debu di alam semesta.

Rotasi bisa dipahami sebagai perputaran sebuah benda pada sumbunya. Tapi mengapa benda-benda ini berotasi dan apa penyebabnya?

Menurut Dr. Hakim L. Malasan dari Astronomi ITB, “Alam semesta itu isinya tidak ada yang awet muda dan diam. Bergerak dan menjadi tua adalah keniscayaan di alam semesta dan rotasi menjaga benda tetap pada tempatnya dan juga menjaga bentuknya”.

Sederhananya, berotasi atau berputar pada sumbu adalah cara sebuah benda untuk bertahan pada kedudukannya di ruang hampa. Selain itu, dengan berotasi, sebuah benda bisa mempertahankan bentuknya.

Semua benda yang bergerak memiliki momentum. Untuk benda yang bergerak lurus ia akan memiliki momentum linier, sedangkan untuk benda yang bergerak melingkar atau berotasi, ia akan memiliki momentum sudut yang menentukan laju dan arah putarannya.

Ketika sebuah benda berputar pada porosnya, dan tidak ada resultan momen gaya luar yang bekerja pada sistem, maka berlaku kekekalan momentum sudut.

Contoh kekekalan momentum sudut saat peluncur es berputar. Ia berputar lambat saat tangan terentang dan kecepatan sudut rendah. Tapi ketika tangan ditarik ke badan, momen inersia berkurang dan kecepatan sudut makin tinggi. Kredit: 

Contohnya peluncur es yang berputar.

Ketika kedua tangannya terentang, ia akan berputar lebih lambat sementara untuk berputar lebih cepat ia harus menarik tangannya ke arah badan. Di sini hukum kekekalan momentum berlaku selama tidak ada gaya luar yang dimasukkan ke dalam sistem.

Demikian juga dengan benda-benda langit.

Berdasarkan hukum kekekalan momentum sudut, untuk benda dengan massa tertentu, jika radius orbit berubah, maka benda harus mengubah kecepatan rotasinya agar besar momentum sudut tetap konstan. Semakin besar radius orbit maka semakin lambat laju rotasinya, dan sebaliknya, jika radius orbit makin kecil justru laju rotasi semakin cepat.

Rotasi benda-benda langit

Ketika planet dan bintang terbentuk, semuanya sudah berputar mengelilingi sumbunya. Rotasi ini bukan muncul setelah bintang atau planet terbentuk, melainkan sejak masih berupa awan gas dan debu.

Sekilas mari kita telusuri pembentukan benda-benda di alam semesta.

Semua benda yang kita kenal di alam semesta terbentuk sebagai akibat gaya gravitasi yang menarik dan menyatukan materi.

Ambil contoh pembentukan bintang.

Awan molekul raksasa mengalami keruntuhan gravitasi. Meskipun rotasi awan ini lambat, namun karena kekekalan momentum sudut, rotasi akan tetap terjaga dan bahkan akan semakin cepat seiring dengan makin mengkerutnya awan. Ketika awan mengalami keruntuhan gravitasi, materi akan ditarik ke pusat dan membentuk cikal bakal bintang yang pada akhirnya melahirkan bintang baru. Pada saat itu terjadi perubahan kecepatan sudut dan laju rotasi pun meningkat drastis.

Materi yang yang tidak terakresi atau tidak ditarik jadi bintang akan membentuk piringan gas dan debu yang kerapatannya tinggi. Akibatnya partikel-partikel gas dan debu di dalam piringan ini akan saling tarik menarik, bertabrakan dan bergabung satu sama lainnya sehingga membentuk planet dan satelit yang mengelilingi planet. Interaksi antara materi di dalam piringan akan menghasilkan gangguan yang bisa mengubah momentum sudut.

Implikasi lain dari kekekalan momentum sudut, bintang, planet, komet, asteroid dan benda-benda yang terbentuk dari awan yang sama akan memiliki arah yang sama. Jika ada arah rotasi yang berbeda maka itu karena ada gaya lain yang bekerja dari luar atau mengganggu benda tersebut. Di Tata Surya contoh arah rotasi berbeda bisa dilihat pada Venus dan Uranus.

Jadi, benda-benda yang terbentuk ini sudah berotasi sejak awal karena awan molekular yang jadi cikal bakal materinya sudah berotasi dan materi ini harus menjaga kekekalan momentum sudut.

Di Tata Surya, planet-planet gas raksasa berotasi cepat karena dipengaruhi faktor pembentukannya. Jadi ketika inti batuan terbentuk, cikal bakal planet raksasa ini menarik gas yang ada di sekelilingnya. Gas yang ditarik ini sudah memiliki momentum sudut yang besar sejak awal sehingga ketika bergabung dengan inti planet, rotasinya pun semakin cepat.

Bagaimana jika benda di alam semesta tidak berotasi?

Sebelum berandai-andai, satu hal yang pasti, semua benda di alam semesta itu berotasi dan memiliki momentum sudut meskipun sangat kecil.

Seandainya benda langit tidak berotasi dan tidak memiliki momentum sudut, maka awan molekular yang runtuh masih bisa membentuk bintang. Ketiadaan momentum sudut diperkirakan justru mempermudah material runtuh secara radial dan membentuk bintang. Yang sulit adalah pembentukan planet-planet, terutama planet gas, karena fragmentasi tidak akan terjadi.

Ketiadaan momentum sudut memang tidak akan mencegah pembentukan bintang. Untuk itu dibutuhkan nebula yang bentuknya bola sempurna dengan distribusi massa yang betul-betul seragam. Sedikit saja ketidakseragaman bisa menghasilkan momentum sudut. Jadi gerak tangensial itu pasti akan selalu ada karena distribusi material yang tidak seragam dalam nebula.

Akan tetapi, kasus seperti ini hampir pasti tidak akan terjadi di alam semesta.

Read More