Apakah "Urutan Utama" adalah urutan sementara?

Bintang-bintang yang diplot oleh luminositas dan suhu permukaan masuk ke dalam pola dalam diagram Hertzsprung-Russell . Subset diagonal kasar dari plot ini disebut urutan utama. Apakah ini dalam beberapa hal urutan sementara? Ada petunjuk di bagian fisika bintang artikel wikipedia bahwa jawabannya adalah tidak, tetapi pernah dianggap demikian:

Perenungan diagram itu membuat para astronom berspekulasi bahwa itu mungkin menunjukkan evolusi bintang, saran utama adalah bahwa bintang-bintang runtuh dari raksasa merah menjadi bintang-bintang kerdil, kemudian bergerak ke bawah di sepanjang garis urutan utama dalam perjalanan masa hidup mereka.

Jadi, apakah kata "urutan" dalam kasus ini sekarang berarti hanya urutan tertentu, dan bukan kemajuan seiring waktu yang dihasilkan oleh satu bintang? Apakah urutan utama hanyalah semacam dataran tinggi dalam evolusi bintang tempat bintang menghabiskan durasi yang signifikan?

Apakah ini dalam beberapa hal urutan sementara?

Tidak juga. Setidaknya tidak dalam arti bintang meluncur di sepanjang urutan utama. Itu tidak terjadi. Alih-alih, sebuah bintang tetap kurang lebih diparkir di satu tempat pada deret utama selama masa hidupnya sebagai bintang deret utama.

Protobintang lebih bercahaya dan lebih dingin daripada bintang urutan utama usia nol itu. Begitu sebuah bintang "menyala" (mulai hidrogen peleburan (bukan deuterium)) adalah ketika sebuah bintang memasuki urutan utama. Di sinilah bintang menghabiskan sebagian besar hidupnya. Dalam kasus bintang kecil, bintang yang massanya kurang dari sekitar 40% dari massa Matahari, di sinilah bintang akan menghabiskan seluruh hidupnya sebagai bintang. Bintang-bintang kecil menjadi lebih redup dan redup seiring bertambahnya usia.

Bintang yang lebih besar tidak tercampur secara menyeluruh dari inti terdalam ke wilayah terluar. Bintang-bintang yang lebih besar ini membangun abu helium seiring bertambahnya usia. Fusi hidrogen ini akhirnya berakhir ketika semua hidrogen di inti telah menyatu menjadi helium. Saat itulah bintang meninggalkan urutan utama. Tidak seperti bintang kecil, bintang yang lebih besar menjadi lebih terang (lebih bercahaya) seiring bertambahnya usia.

Bintang yang lebih besar (bintang yang lebih besar dari 40% massa matahari) mungkin berlipat dua atau tiga dalam luminositas seiring bertambahnya usia. Itu peningkatan urutan ketiga hingga setengah, dan itu kecil dibandingkan dengan sebelas atau dua belas urutan perbedaan besarnya dalam luminositas ditunjukkan pada diagram HR antara kurcaci merah terkecil dan raksasa biru terbesar. Apakah ini berarti bahwa sekali bintang yang tidak kecil memasuki urutan utama, itu lebih atau kurang tetap di tempat itu di urutan utama sampai meninggalkan urutan utama.

Tidak, Urutan Utama lebih seperti garis awal . Sebagian besar bintang menghabiskan waktu lama di satu titik ( 10 miliar tahun untuk matahari) sementara mereka menggabungkan hidrogen menjadi helium. Kemudian mereka mengembara.

Dalam diagram ini garis hitam adalah Urutan Utama. Garis-garis berwarna menunjukkan urutan temporal. Kemajuan ini melalui waktu bintang individu disebut jalur evolusionernya .

Angka di sepanjang garis hitam adalah massa matahari (1 = matahari). Diagram ini berkembang melalui serangkaian gambar oleh pengguna Wikimedia Rursus , GAS , dan Jesusmaiz.

Urutan utama sebagian besar adalah dataran tinggi yang mencapai bintang setelah itu sepenuhnya terbentuk tetapi sebelum mulai kehabisan hidrogen untuk memicu reaksi fusi normal. Dan ya, urutannya sebagian besar merupakan urutan - berdasarkan massa, bukan usia. Saya katakan sebagian besar karena usia memang memiliki efek (lihat bagian dari artikel Wikipedia pada urutan utama mengenai variasi suhu-luminositas ). Hasilnya adalah bintang yang lebih tua sedikit lebih panas dan lebih terang daripada bintang yang lebih muda.

Bagi kebanyakan bintang, sebagian besar cahaya yang dipancarkannya adalah radiasi benda hitam . Jumlah energi yang dihasilkan oleh suatu bintang rumit (seperti yang dijelaskan pada halaman untuk hubungan massa-luminositas ) tetapi intinya adalah bahwa untuk bintang-bintang dengan massa yang lebih besar, output energi meningkat secara signifikan relatif terhadap luas permukaannya dan karenanya lebih panas . Halaman tentang radiasi benda hitam memiliki penjelasan yang bagus termasuk grafik suhu yang menunjukkan bagaimana suhu permukaan bintang-bintang kecil berwarna merah dan ketika massa bertambah, oranye, kuning, hijau, dan biru.

Laju fusi yang lebih tinggi (relatif terhadap ukuran) menjelaskan mengapa bintang yang lebih besar kehabisan hidrogen lebih cepat daripada bintang yang lebih kecil.

Jawaban singkat

Jawabannya adalah tidak. Urutan utama adalah urutan massa (dan bukan urutan waktu).

Bintang-bintang paling masif terletak di kiri atas (karena mereka adalah yang paling terang dan terpanas / paling biru). Bintang massa terendah terletak di kiri bawah (karena mereka redup dan lebih dingin / lebih merah).

Mengikuti urutan utama dari kiri atas ke kanan bawah dengan demikian urutan dari massa tinggi ke rendah.

Latar belakang sedikit lebih

Para astronom Hertzsprung dan Russel adalah yang pertama mencatat bahwa kecerahan dan warna bintang tidak hanya acak, tetapi sebagian besar bintang menunjukkan hubungan sempit antara kecerahan dan warna. Bintang yang paling terang biasanya lebih biru (= lebih panas) dan bintang yang lebih redup biasanya lebih merah (= lebih dingin).

Ketika merencanakan sifat-sifat bintang dalam diagram yang menunjukkan kecerahan pada sumbu vertikal dan warna (atau suhu) pada sumbu horizontal, ternyata sebagian besar bintang terletak pada strip yang cukup sempit dalam diagram ini. Kami menyebut ini sebagai urutan utama, hanya karena sebagian besar bintang berada di atasnya. (Ada pengecualian, misalnya raksasa merah dan kurcaci putih tidak berbohong pada urutan ini, tetapi ini lebih jarang terjadi). Kami sekarang menyebut diagram ini diagram Hertzsprung-Russel.

Sebagian besar bintang terletak pada urutan ini karena mereka menghabiskan sekitar 90% waktu hidup mereka di sana, tanpa banyak berubah. Matahari juga merupakan salah satu dari banyak bintang di deret utama. Semua bintang pada urutan utama ditenagai oleh fusi nuklir hidrogen di pusat panas mereka. Ini adalah sumber bahan bakar yang efisien untuk sebuah bintang, yang dapat bertahan hingga 90% dari hidupnya.

Model komputer membantu para astronom untuk memahami bagaimana bintang bergerak melalui diagram Hertzsprung-Russel ketika mereka bertambah tua. Ketika bintang kehabisan bahan bakar hidrogen di pusat mereka, mereka mulai berubah dan mereka meninggalkan urutan utama. Saat itulah mereka bisa tumbuh menjadi raksasa merah. Perubahan ini relatif cepat. Inilah sebabnya mengapa kita tidak melihat banyak bintang dari urutan utama. Jejak bagaimana bintang bergerak melalui diagram saat mereka bertambah tua disebut jejak evolusi. Jejak evolusi ini dapat dianggap sebagai urutan waktu.