Sains notesnota, bab 11

Bintang dan Galaksi dalam Alam Semesta

Notes made with reference toNota dibuat dengan rujukan kepada TextbookBuku teks Sains Tingkatan 2 (KSSM), pageshalaman 238–249

What this chapter coversMatlamat bab ini

Saya boleh mentakrifkan galaksi, menamakan tiga jenis galaksi (berpilin, elips dan tidak seragam) dengan contohnya, dan menyatakan kedudukan sistem suria dalam galaksi Bima Sakti (11.1.1)
Saya boleh menghuraikan kelahiran bintang daripada nebula dan kematian bintang yang berbeza saiz (kerdil putih, bintang neutron, lohong hitam) (11.1.1)
Saya boleh membandingkan saiz relatif Bumi, sistem suria, galaksi Bima Sakti dan alam semesta (11.1.1)
Saya boleh mengelaskan bintang berdasarkan warna, suhu, saiz, kecerahan dan jarak dari Bumi (11.1.2)
Saya boleh menghubungkaitkan warna bintang dengan suhu permukaannya, termasuk Matahari, berdasarkan pemerhatian di Bumi (11.1.2)

11.1Bintang dan galaksi dalam alam semesta

Alam semesta terdiri daripada semua benda yang wujud di sekeliling kita: galaksi, bintang, planet dan ruang di antaranya. Kajian tentang objek angkasa lepas dipanggil astronomi.

Teknologi memainkan peranan penting dalam kajian angkasa lepas. Teleskop angkasa Hubble dilancarkan pada 24 April 1990 dan begitu berkuasa sehingga dapat melihat sekeping duit syiling yang berada sejauh 725 km darinya. Dato' Dr. Sheikh Muszaphar Shukor ialah rakyat Malaysia yang pertama meneroka ke angkasa lepas (10 Oktober 2007).

Galaksi (11.1.1)

Galaksi ialah satu himpunan jasad yang terdiri daripada jutaan bintang bersama gas, debu dan habuk. Terdapat jutaan galaksi dalam alam semesta.

Galaksi wujud dalam tiga bentuk.

Jenis galaksi: berpilin (Andromeda dan Bima Sakti), elips (Ursa Mayor dan Messier 87) dan tidak seragam (Magellan kecil dan Magellan besar) — Jenis galaksi. (Gambar foto 11.2)

Rajah daripada buku teks Sains Tingkatan 2 (KSSM), m.s. 241.

Jenis galaksi	Contoh
Berpilin	Andromeda dan Bima Sakti
Elips	Ursa Mayor dan Messier 87
Tidak seragam	Magellan kecil dan Magellan besar

Galaksi Bima Sakti

Bima Sakti ialah suatu galaksi berpilin yang sederhana besar.
Sistem suria kita berada di pinggir salah satu cabang berpilin Bima Sakti.
Bima Sakti terdiri daripada lebih kurang 200 bilion bintang dan Matahari merupakan salah satu daripadanya.

Bima Sakti ialah sebuah galaksi, bukan sebuah bintang dan bukan sistem suria. Sistem suria (Matahari dan lapan buah planet) hanyalah sebahagian kecil di dalam Bima Sakti.

Perbandingan saiz relatif antara Bumi dengan alam semesta

Dalam Bima Sakti terdapat sistem suria yang terdiri daripada lapan buah planet yang mengelilingi Matahari, termasuk Bumi. Urutan saiz daripada yang kecil kepada yang besar: Bumi, sistem suria, galaksi Bima Sakti, kumpulan galaksi, gugusan galaksi dan alam semesta. Saiz Bumi lebih kecil daripada sebutir habuk di alam semesta.

Bumi di dalam sistem suria, di dalam galaksi Bima Sakti, di dalam kumpulan galaksi, gugusan galaksi dan alam semesta — Perbandingan saiz relatif antara Bumi, sistem suria, galaksi Bima Sakti dan alam semesta. (Rajah 11.2)

Rajah daripada buku teks Sains Tingkatan 2 (KSSM), m.s. 244.

Di manakah sistem suria kita terletak?

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Dalam galaksi Bima Sakti, di pinggir salah satu cabang berpilinnya.

Kitar hidup bintang (11.1.1)

Nebula ialah awan besar yang terdiri daripada debu dan gas-gas seperti hidrogen dan helium. Bintang dilahirkan daripada nebula.

Kelahiran bintang

Daya tarikan graviti yang kuat menarik gas dan zarah debu dalam nebula lalu membentuk satu gumpalan.
Gumpalan gas mengecut dan termampat menjadi sangat padat lalu membentuk satu teras. Teras menjadi kecil dan padat kerana daya tarikan yang semakin kuat.
Apabila suhu dan tekanan dalam teras menjadi terlalu tinggi, tindak balas nuklear berlaku: gas hidrogen ditukarkan kepada helium dan banyak tenaga haba dan cahaya dibebaskan.
Teras menyinar dan satu bintang dilahirkan. Bintang ini dikenali sebagai bintang muda.
Bintang muda terus berkembang menjadi bintang bersaiz sederhana seperti Matahari atau bintang besar (dan bintang super besar dalam Rajah 11.1).

Kematian bintang

Haba yang banyak dijanakan memanaskan lapisan bintang yang paling luar. Hidrogen dalam lapisan ini mula terbakar dan menyebabkan bintang itu mengembang. Bintang berwarna merah dan disebut raksasa merah. Selepas itu, nasib bintang bergantung pada saiz asalnya.

Bintang asal	Peringkat	Hasil akhir
Bersaiz sederhana (contoh: Matahari)	Nebula, bintang, raksasa merah	Kerdil putih
Besar	Nebula, bintang, raksasa merah, super raksasa, supernova	Bintang neutron
Super besar	Nebula, bintang, raksasa merah, super raksasa, supernova	Lohong hitam

Kitar hidup bintang: nebula menjadi bintang bersaiz sederhana, raksasa merah dan kerdil putih; bintang besar menjadi raksasa merah, super raksasa, supernova dan bintang neutron; bintang super besar menjadi raksasa merah, super raksasa, supernova dan lohong hitam — Kitar hidup bintang (hipotesis nebula). (Rajah 11.1)

Rajah daripada buku teks Sains Tingkatan 2 (KSSM), m.s. 242.

Supernova ialah letupan besar yang amat cerah dan boleh dilihat pada waktu siang. Raksasa merah yang sangat besar mengecut dengan cepat dan menghasilkan letupan ini.
Lohong hitam ialah ruang yang tidak membolehkan sebarang jirim terlepas darinya, termasuk cahaya.

Matahari ialah bintang bersaiz sederhana, jadi ia akan menjadi kerdil putih. Matahari tidak akan meletup sebagai supernova dan tidak akan menjadi lohong hitam.

Ingat susunan: bersaiz sederhana, besar, super besar = kerdil putih, bintang neutron, lohong hitam (urutan yang sama).

Apakah yang berlaku kepada bintang raksasa merah yang tidak begitu besar?

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Bintang kerdil putih akan terbentuk. Hanya raksasa merah yang sangat besar akan meletup sebagai supernova.

Cetusan Minda: ramalkan kesan yang akan berlaku jika Matahari kehabisan hidrogen dalam terasnya.

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Matahari ialah bintang bersaiz sederhana. Ia akan mengembang menjadi raksasa merah dan akhirnya menjadi kerdil putih (jawapan ini disimpulkan daripada Rajah 11.1, bukan daripada teks buku).

Satu catatan menarik: supernova yang terakhir berlaku lebih kurang 400 tahun dahulu tetapi hanya dapat dikesan pada tahun 1987. Setiap letupan menghasilkan lebih daripada 100 kali ganda tenaga cahaya yang dikeluarkan oleh Matahari sejak kewujudannya selama 10 bilion tahun.

Ciri-ciri bintang (11.1.2)

Bintang boleh dijelaskan berdasarkan lima ciri: warna, suhu, saiz, kecerahan dan jarak dari Bumi.

Warna dan suhu permukaan

Bintang mempunyai warna mengikut suhu permukaannya, daripada suhu yang rendah kepada suhu yang lebih tinggi. Bintang biru paling panas dan bintang merah paling sejuk. Suhu diukur dalam kelvin (K).

Jadual warna dan suhu bintang: merah kurang daripada 3 500 K, jingga 3 500 hingga 5 000 K, kuning 5 000 hingga 6 000 K, kuning-putih 6 000 hingga 7 500 K, putih 7 500 hingga 11 000 K, biru-putih 11 000 hingga 25 000 K, biru lebih daripada 25 000 K — Pengelasan bintang berdasarkan warna dan suhu. (Jadual 11.1 dan Rajah 11.4)

Rajah daripada buku teks Sains Tingkatan 2 (KSSM), m.s. 245.

Warna	Suhu permukaan (K)
Merah	kurang daripada 3 500
Jingga	3 500 – 5 000
Kuning	5 000 – 6 000
Kuning-putih	6 000 – 7 500
Putih	7 500 – 11 000
Biru-putih	11 000 – 25 000
Biru	lebih daripada 25 000

Contoh

Suhu permukaan sebuah bintang ialah 9 000 K. Apakah warna bintang itu?
9 000 K berada antara 7 500 K dengan 11 000 K, maka bintang itu berwarna putih.

Dalam kehidupan harian, merah dikaitkan dengan panas. Bagi bintang, merah ialah yang paling sejuk dan biru ialah yang paling panas. Suhu bintang dapat ditentukan daripada warnanya apabila diperhatikan dari Bumi.

Saiz dan kecerahan

Saiz bintang secara perbandingan: super raksasa, raksasa dan kerdil — Saiz bintang secara perbandingan. (Rajah 11.5)

Rajah daripada buku teks Sains Tingkatan 2 (KSSM), m.s. 246.

Saiz bintang yang sangat besar disebut bintang super raksasa, yang besar disebut raksasa dan yang sangat kecil disebut bintang kerdil.
Kecerahan sesuatu bintang yang dicerap bergantung pada saiz, jarak dari Bumi dan suhu permukaan bintang tersebut.
Bintang yang paling cerah di langit ialah Sirius dan Rigel.

Bintang yang kelihatan cerah belum tentu bintang yang sebenarnya cerah. Bintang kecil yang sangat dekat dengan Bumi boleh kelihatan lebih cerah daripada bintang besar yang sangat jauh. Matahari kelihatan besar dan cerah kerana ia ialah bintang yang paling dekat dengan Bumi.

Ciri	Maklumat
Warna	Menunjukkan suhu permukaan bintang
Saiz	Kerdil, raksasa atau super raksasa
Jarak dari Bumi	Bintang yang lebih dekat kelihatan lebih cerah
Kecerahan	Bergantung pada saiz, jarak dan suhu permukaan

Bintang P berwarna biru dan bintang Q berwarna merah. Bintang yang manakah lebih panas? Bolehkah kita tahu bintang yang lebih besar daripada warna sahaja?

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

P (biru) lebih panas daripada Q (merah). Tidak boleh. Warna hanya menunjukkan suhu permukaan, bukan saiz.

Aktiviti 11.1 dan 11.2 (kerja kumpulan): kumpulkan maklumat tentang ciri-ciri bintang melalui laman web Skychart dan Stellarium, dan lawat Balai Cerap atau Planetarium Negara untuk mengetahui tentang pembentukan dan kematian bintang serta jenis galaksi.