Klasifikasi Bintang Berdasarkan Spektrum Bintang dan Luminositas Bintang : Pembentukan Spektrum, Hukum Kirchoff, Deret Balmer dan Kelas MK


Spektroskopi bintang berkaitan erat dengan sistem klasifikasi atau penggolongan kelas-kelas bintang. Dalam pembahasan artikel ini akan dipelajari mengenai bagaimana spektrum cahaya terbentuk, deret Balmer, pembentukan spektrum bintang, dan klasifikasi spektrum bintang yang tidak lain adalah digunakan untuk menggolongkan bintang-bintang berdasarkan spektrumnya. Baiklah, mari kita simak penjelasannya...

PEMBENTUKAN SPEKTRUM CAHAYA

Apabila seberkas cahaya putih dilalukan ke dalam prisma, maka cahaya tersebut akan terurai dalam beberapa warna (panjang gelombang).
Klasifikasi Bintang Berdasarkan Spektrum Bintang dan Luminositas Bintang : Pembentukan Spektrum, Hukum Kirchoff, Deret Balmer dan Kelas MK
Gambar 1. Penguraian cahaya putih oleh prisma menghasilkan spektrum cahaya kontinyu
Selain dengan prisma, spektrum cahaya juga dapat diuraikan oleh kisi-kisi.
Klasifikasi Bintang Berdasarkan Spektrum Bintang dan Luminositas Bintang : Pembentukan Spektrum, Hukum Kirchoff, Deret Balmer dan Kelas MK
Gambar 2. Penguraian cahaya putih oleh kisi-kisi juga menghasilkan spektrum cahaya kontinyu

HUKUM KIRCHOFF (1859)

1. Bila suatu benda cair atau gas bertekanan tinggi dipijarkan, benda tadi akan memancarkan energi dengan spektrum pada semua panjang gelombang.
2. Gas bertekanan rendah bila dipijarkan akan memancarkan energi hanya pada warna, atau panjang gelombang tertentu saja. Spektrum yang diperoleh berupa garis-garis terang yang disebut garis pancaran atau garis emisi. Letak setiap garis atau panjang gelombang garis tersebut merupakan ciri gas yang memancarkannya.
Klasifikasi Bintang Berdasarkan Spektrum Bintang dan Luminositas Bintang : Pembentukan Spektrum, Hukum Kirchoff, Deret Balmer dan Kelas MK
Gambar 3. Garis-garis terang yang disebut garis pancaran atau garis emisi dari spektrum gas bertekanan rendah yang dipijarkan
3. Bila seberkas cahaya putih dengan spektrum kontinu dilewatkan melalui gas yang dingin dan renggang (bertekanan rendah), gas tersebut tersebut akan menyerap cahaya tersebut pada warna atau panjang gelombang tertentu. Akibatnya akan diperoleh spektrum kontinu yang berasal dari cahaya putih yang dilewatkan diselang-seling garis gelap yang disebut garis serapan atau garis absorpsi.
Klasifikasi Bintang Berdasarkan Spektrum Bintang dan Luminositas Bintang : Pembentukan Spektrum, Hukum Kirchoff, Deret Balmer dan Kelas MK
Gambar 4. Spektrum kontinu yang berasal dari cahaya putih yang dilewatkan diselang-seling garis gelap yang disebut garis serapan atau garis absorpsi dari gas dingin dan renggang (bertekanan rendah)

DERET BALMER

Apabila seberkas gas hidrogen dipijarkan akan memancarkan sekumpulan garis terang atau garis emisi dengan jarak antar satu dan lainnya yang memperlihatkan suatu keteraturan tertentu. Menurut Balmer (ahli fisika dari Swiss), panjang gelombang garis emisi tersebut mengikuti hukum :
Klasifikasi Bintang Berdasarkan Spektrum Bintang dan Luminositas Bintang : Pembentukan Spektrum, Hukum Kirchoff, Deret Balmer dan Kelas MK
Keterangan :
n = bilangan bulat 3, 4, 5, . . . .
R = tetapan Rydberg
Untuk n = 3 maka deret Balmer pertama : Hα pada  λ = 6563 Å
Untuk n = 4 maka deret Balmer kedua : Hβ pada λ = 4861 Å
Untuk n = 5 maka deret Balmer ketiga : Hγ pada λ = 4340 Å
Untuk n = 6 maka deret Balmer keempat : Hδ pada λ = 4101 Å
Dan seterusnya ...
hingga n = ~  maka limit deret Balmer pada λ = 3650 Å
Klasifikasi Bintang Berdasarkan Spektrum Bintang dan Luminositas Bintang : Pembentukan Spektrum, Hukum Kirchoff, Deret Balmer dan Kelas MK
Gambar 5. Sekumpulan garis terang atau garis emisi dengan jarak antar satu dan lainnya yang memperlihatkan suatu keteraturan tertentu disebut Deret Balmer

Setelah ditemukan deret Balmer ditemukan deret hidrogen lainnya, dan persamaan deret Balmer masih tetap berlaku dengan mengubah 2 kuadrat menjadi m kuadrat dimana m adalah bilangan bulat mulai dari 1, 2, 3, . . . .
Klasifikasi Bintang Berdasarkan Spektrum Bintang dan Luminositas Bintang : Pembentukan Spektrum, Hukum Kirchoff, Deret Balmer dan Kelas MK
Keterangan :
R = Konstanta Rydberg
Apabila λ dinyatakan dalam cm maka R = 109.678
Untuk :
m = 1 berlaku deret Lyman
m = 2 berlaku deret Balmer
m = 3 berlaku deret Parshen
m = 4 berlaku deret Brackett

Perlu Diingat Tentang Hukum Planck!

Klasifikasi Bintang Berdasarkan Spektrum Bintang dan Luminositas Bintang : Pembentukan Spektrum, Hukum Kirchoff, Deret Balmer dan Kelas MK
Keterangan :
E = Energi tiap foton
h = tetapan Planck
Klasifikasi Bintang Berdasarkan Spektrum Bintang dan Luminositas Bintang : Pembentukan Spektrum, Hukum Kirchoff, Deret Balmer dan Kelas MK


f = frekuensi dari foton
c = kecepatan cahaya
Klasifikasi Bintang Berdasarkan Spektrum Bintang dan Luminositas Bintang : Pembentukan Spektrum, Hukum Kirchoff, Deret Balmer dan Kelas MK



λ = panjang gelombang foton

Klasifikasi Bintang Berdasarkan Spektrum Bintang dan Luminositas Bintang : Pembentukan Spektrum, Hukum Kirchoff, Deret Balmer dan Kelas MK
Gambar 6. Garis-garis Spektrum Hidrogen

PEMBENTUKAN SPEKTRUM BINTANG

Atmosfer bintang memiliki temperatur yang lebih dingin sehingga akan menyebabkan foton terserap oleh atmosfer bintang. Spektrum kontinyu yang dihasilkan oleh bintang berasal dari bagian fotosfer bintang.
Klasifikasi Bintang Berdasarkan Spektrum Bintang dan Luminositas Bintang : Pembentukan Spektrum, Hukum Kirchoff, Deret Balmer dan Kelas MK
Gambar 7. Atmosfer bintang menyerap foton karena temperaturnya yang lebih dingin
Klasifikasi Bintang Berdasarkan Spektrum Bintang dan Luminositas Bintang : Pembentukan Spektrum, Hukum Kirchoff, Deret Balmer dan Kelas MK
Gambar 8. Spektrum kontinyu bintang dihasilkan dari bagian fotosfer bintang

KLASIFIKASI SPEKTRUM BINTANG

Pola spektrum bintang umumnya berbeda-beda, pada tahun 1863 seorang astronom bernama Angelo Secchi mengelompokan spektrum bintang dalam 4 golongan berdasarkan kemiripan susunan garis spektrumnya.

Miss A. Maury dari Harvard Observatory menemukan bahwa klasifikasi Secchi dapat diurutkan secara kesinambungan hingga spektrum suatu bintang dengan bintang urutan sebelumnya tidak berbeda banyak.

Klasifikasi yang dibuat oleh Miss Maury selanjutnya diperbaiki kembali oleh Miss Annie J. Cannon. Hingga sekarang klasifikasi Miss Cannon ini digunakan.

Klasifikasi Bintang Berdasarkan Spektrum Bintang dan Luminositas Bintang : Pembentukan Spektrum, Hukum Kirchoff, Deret Balmer dan Kelas MK
Gambar 9. Tabel perjalanan Klasifikasi Spektrum Bintang
Klasifikasi Bintang Berdasarkan Spektrum Bintang dan Luminositas Bintang : Pembentukan Spektrum, Hukum Kirchoff, Deret Balmer dan Kelas MK
Gambar 10. Klasifikasi spektrum bintang yang umum digunakan saat ini

Berikut ini penjelasan dari masing-masing kelas spektrum bintang :

1. Kelas O

Klasifikasi Bintang Berdasarkan Spektrum Bintang dan Luminositas Bintang : Pembentukan Spektrum, Hukum Kirchoff, Deret Balmer dan Kelas MK
Gambar 11. Spektrum Bintang Kelas O

  • Kelas Spektrum : O
  • Warna : Biru
  • Temperatur : > 30.000 K
  • Ciri utama : Garis absorpsi yang tampak sangat sedikit. Garis helium terionisasi, garis nitrogen terionisasi dua kali, garis silikon terionisasi tiga kali dan garis atom lain yang terionisasi beberapa kali tampak, tapi lemah. Garis hidrogen juga tampak, tapi lemah.
  • Contoh : Bintang 10 Lacerta

2. Kelas B

Klasifikasi Bintang Berdasarkan Spektrum Bintang dan Luminositas Bintang : Pembentukan Spektrum, Hukum Kirchoff, Deret Balmer dan Kelas MK
Gambar 12. Spektrum Bintang Kelas B

  • Kelas Spektrum : B
  • Warna : Biru
  • Temperatur : 11.000 – 30.000 K
  • Ciri utama : Garis helium netral, garis silikon terionisasi satu dan dua kali serta garis oksigen terionisasi terlihat. Garis hidrogen lebih jelas daripada kelas O
  • Contoh : Bintang Rigel dan Spica

3. Kelas A

Klasifikasi Bintang Berdasarkan Spektrum Bintang dan Luminositas Bintang : Pembentukan Spektrum, Hukum Kirchoff, Deret Balmer dan Kelas MK
Gambar 13. Spektrum Bintang Kelas A
  • Kelas Spektrum : A
  • Warna : Biru
  • Temperatur : 7.500 – 11.000 K
  • Ciri utama : Garis hidrogen tampak sangat kuat. Garis magnesium silikon, besi, titanium dan kalsium terionisasi satu kali mulai tampak. Garis logam netral tampak lemah.
  • Contoh : Bintang Sirius dan Vega

4. Kelas F

Klasifikasi Bintang Berdasarkan Spektrum Bintang dan Luminositas Bintang : Pembentukan Spektrum, Hukum Kirchoff, Deret Balmer dan Kelas MK
Gambar 14. Spektrum Bintang Kelas F
  • Kelas Spektrum : F
  • Warna : Biru keputihan
  • Temperatur : 6.000 – 7.500 K
  • Ciri utama : Garis hidrogen tampak lebih lemah daripada kelas A, tapi masih jelas. Garis-garis kalsium, besi dan chromium terionisasi satu kali dan juga garis besi dan chromium netral serta garis logam lainnya mulai terlihat.
  • Contoh : Bintang Canopus dan Procyon

5. Kelas G

Klasifikasi Bintang Berdasarkan Spektrum Bintang dan Luminositas Bintang : Pembentukan Spektrum, Hukum Kirchoff, Deret Balmer dan Kelas MK
Gambar 15. Spektrum Bintang Kelas G
  • Kelas Spektrum : G
  • Warna : Putih kekuningan
  • Temperatur : 5.000 – 6.000 K
  • Ciri utama : Garis hidrogen lebih lemah daripada kelas F. Garis kalsium terionisasi terlihat. Garis-garis logam terionisasi dan logam netral tampak. Pita molekul CH (G-Band) tampak sangat kuat.
  • Contoh : Matahari dan bintang Capella

6. Kelas K

Klasifikasi Bintang Berdasarkan Spektrum Bintang dan Luminositas Bintang : Pembentukan Spektrum, Hukum Kirchoff, Deret Balmer dan Kelas MK
Gambar 16. Spektrum Bintang Kelas K
  • Kelas Spektrum : K
  • Warna : Jingga kemerahan
  • Temperatur : 3.500 – 5.000 K
  • Ciri utama : Garis logam netral tampak mendominasi. Garis hidrogen lemah sekali. Pita molekul TiO mulai tampak.
  • Contoh : Bintang Acturus dan Aldebaran

7. Kelas M

Klasifikasi Bintang Berdasarkan Spektrum Bintang dan Luminositas Bintang : Pembentukan Spektrum, Hukum Kirchoff, Deret Balmer dan Kelas MK
Gambar 17. Spektrum Bintang Kelas M
  • Kelas Spektrum : M
  • Warna : Merah
  • Temperatur : 2.500 – 3.000 K
  • Ciri utama : Pita molekul TiO ( titanium oksida) terlihat sangat mendominasi, garis logam netral juga tampak dengan jelas.
  • Contoh : Bintang Betelgeuese dan Antares

Klasifikasi Bintang Berdasarkan Spektrum Bintang dan Luminositas Bintang : Pembentukan Spektrum, Hukum Kirchoff, Deret Balmer dan Kelas MK
Gambar 18. Spektrum bintang dari berbagai kelas spektrum

SUBKELAS SPEKTRUM BINTANG

Klasifikasi spektrum bintang O, B, A, F, G, K, M masih dibagi lagi dalam subkelas, yaitu :
B0, B1, B2, B3, . . . . . . . . ., B9
A0, A1, A2, A3, . . . . . . . . ., A9
F0, F1, F2, F3, . . . . . . . . . ., F9
.
.
. dst

Semakin besar angka yang menyatakan menunjukkan suhu bintang semakin rendah pula. Penggunaan subkelas ini dimaksudkan agar pengklasifikasian spektrum bintang menjadi lebih spesifik sehingga lebih jelas dan tepat.

KLASIFIKASI LUMINOSITAS BINTANG (KELAS MK)

Bintang dalam kelas spektrum tertentu ternyata dapat mempunyai luminositas yang berbeda. Pada tahun 1913 Adam dan Kohlscutter di Observatorium Mount Wilson menunjukkan ketebalan beberapa garis spektrum dapat digunakan untuk menentukan luminositas bintang.

Berdasarkan kenyataan ini pada tahun 1943 Morgan dan Keenan dari Observatorium Yerkes membagi bintang dalam kelas luminositas, yaitu :
Klasifikasi Bintang Berdasarkan Spektrum Bintang dan Luminositas Bintang : Pembentukan Spektrum, Hukum Kirchoff, Deret Balmer dan Kelas MK
Gambar 19. Kelas luminositas bintang (Kelas MK)

Kelas Luminositas Bintang dari Morgan-Keenan (MK) digambarkan dalam diagram Hertzprung-Russell (diagram H-R).
Klasifikasi Bintang Berdasarkan Spektrum Bintang dan Luminositas Bintang : Pembentukan Spektrum, Hukum Kirchoff, Deret Balmer dan Kelas MK
Gambar 20. Diagram Hertzprung-Russell (diagram H-R) yang menggambarkan kelas luminositas bintang
Klasifikasi spektrum bintang sekarang ini merupakan penggabungan dari kelas spektrum dan kelas luminositas.
Contoh :
G2 V : Bintang deret utama kelas spektrum G2
G2 Ia : Bintang maharaksasa yang sangat terang kelas spektrum G2
B5 III : Bintang raksasa kelas spektrum B5
B5 IV : Bintang subraksasa kelas spektrum B5


Daftar Pustaka :
Gunawan, Hans. 2006. Modul Persiapan Menuju Olimpiade Sains Nasional Bidang Astronomi. Tidak Dipublikasikan.

BAGIKAN ARTIKEL KE :

BACA ARTIKEL LAINNYA :


Subscribe untuk mendapatkan artikel terbaru :

KOMENTAR KAMU :

Posting Komentar