Apakah Akhir Hidup Matahari

"Apakah Akhir Hudup Matahari?" : Penemuan Chandrasekhar di usia 19 tahun
(pengetahuan populer akhir pekan)

Umur matahari kita sekarang diperkirakan sekitar 5 miliar tahun. Dan matahari masih akan hidup sekitar 5 miliar tahun lagi. Jadi sekarang matahari berada dalam setengah perjalanan hidupnya. Umur matahari berakhir ketika hidrogen sebagai bahan bakar reaksi fusi nuklir habis.

Reaksi fusi nuklir menghasilkan energi yang sangat besar. Energi yang dihasilkan menghasilkan gaya dorong pada materi penyusun matahari kea rah luar. Gaya dorong tersebut mengimbangi gaya gravitasi diri yang cenderung menarik materi penyusun matahari tumpah ke pusat. Kedua gaya tersebut seimbang (sama kuat) sehingga matahari dan bintang-bintang stabil.

Yang menjadi masalah adalah ketika hidrogen yang dikandung matahari habis. Tidak ada reaksi fusi dan tidak ada energi yang dihasilkan. Akibatnya gaya dorong ke luar yang dihasilkan energi tersebut hilang. Akibatnya gaya gravitasi diri dapat menarik semua materi penyusun matahari tumpah ke pusat. Lalu apa yang terjadi?

Ternyata prinsip eksklusi Pauli (larangan Pauli) berperan. Karena suhu yang sangat tinggi (puluhan juta celcius) maka materi penyusun matahari bukan dalam bentuk atom netral tetapi dalam bentuk inti dan elektron-elektron bebas. Elektron adalah fermion yang memenuhi prinsip eksklusi Pauli. Karena prinsip ini maka elektron tidak bisa didekatkan sedekat-dekatnya karena akan tolak-menolak (tolak-menolak Pauli). Gaya tolak Pauli ini yang akan mengambil alih peran sebagai penyeimbang gravitasi diri ketika reaksi fusi nuklir pada matahari berhenti.

Namun, kemampuan tolakan Pauli ada batasnya. Jika massa bintang cukup kecil maka kekuatan gravitasi diri masih kecil. Gaya tolak Pauli masih sanggup menahan bintang agar tidak runtuh ke pusat. Teapi jika massa bintang sangat besar maka gaya tolak Pauli tidak sanggup menahan gravitasi diri sehingga materi bintang tumpah ke pusat. Jadi ada batas massa sehingga bintang masih bisa menahan gravitasi diri. Batas massa ini disebut limit Chandrasekhar yang nilainya sama dengan 1,44 massa matahari.

Limir Chandrasekhar diprediksi secara teliti oleh ahli astrofisika India, Subrahmanyan Chadrasekhar tahun 1930 saat masih berumur 19 tahun. Chandrasekhar mendapat hadiah Nobel tahun 1983. Jika massa bintang kurang dari limit Chandrasekhar maka di akhir hayatnya bintang menjadi katai putih (white dwarf). Tetapi jika massa bintang lebih besar dari limir Chandrasekhar maka di akhir hayatnya bitang akan ambruk dan berubah menjadi bintang neutron atau black hole.

Karena massa matahari kurang dari limit Chadrasekhar maka di akhir hayatnya matahari menjadi bintang katai putih. Dalam 5 miliar tahun ke depan tata surya kita menjadi tempat yang sunyi di alam semesta dengan cahaya matahari yang sangat redup.