sBlEpuv sEllsraAlu[I
DIIsId uEsnrn{
gsnl
d"r.roba61
EJlnd uErpJV
:Jolrpg
Es 6T z-
9Z-
-L6-
6L6
BNSSI
II0Z
raqot{O
'8uepe4 SI
rr0z
[vngr{s]
SV'IVONV SVTISUENINN
VXISIC ]VNOISVN
HVNI hIgS
acle-Kr14
1
p,
I
SNXffigSffiHd
wl
mgeqas
us{srFllp
ledup 8u€lurq uee{nrurad €p"dJlt{a3a
rscll^€6
uu}ed€cJad
JoDIoA u>1eur
'rnlng
quJgIBIpel
usp
qeJ€
tu"lBp
u€n]ES
loHaA
ge4edruaruuap aa
'a
n'IIf
z @)v (r)
ua
'9.uts t\0)AzU1-
Wg-=
Wg
qelsp?
Suelurq ueuqnnuad n1r
teduel
1pm8uqreq
rp ptsualod
tulru
'e.{uuuaJuIqolo
'8ue1urq qnln>1
uet'al
ucSuap 'uY
dy
W9- I
qcpp"
rqr Suulurq
qntq
eped
pnuatod €{utu
'[ou FIIureq qnln{
qe-r"ep
p
lu8n;:ulues e"(e?
uuarex
pru!]uio
'61rped nrr Suelulq
Irefaf
(t)y
W
uvpp1ol
€ss?ur ue8uap Suulrrtq qunqes
nulurt
un:{rcpuv 'uedetat elH
- 4,
rulr.d
'Jersualodtla quraepl{el"ps Sutlutq
usPlnuuod'upr 3ue{
equg epeda4 te{op qlqal
Eu?.il?{ uu11eun?rp 4efuaq
qrqol e.(rmstlq eqJoU
lepou
ue8uaP ucl€{opued'eleJ-EIBJ
uelrduel
quppe
d
ue1uep
d.ysstzt'a
,nlre,i
-
ulnurs{Brr
lnpnsu4cdaral
uped
redccuaur
96
uu4u
leuolunbe gelbf
qntnl
uepFsfef erstug ue8rnpueqred
e,t^.quq ueqledupm uep
'rpel-ra1 ucqe eSnl
uesuequrqasal utquqmed '(JB3a1
apuoq IsPqol rc8eqes deSSuerp
Suctrrig) ueSp'ras
uuSuap 15
eqco;
I"poru cpgd 'rur
rr:ln8uu
uetudecel
suleq rudecuotu
ulnlaq?s
uullquls{epilel
rpuf:al
ue4e
uduuaeplual
(6002 .rapoury)
C?6W'0
dt*:U
=quppu
(ru8a1 epuaq rseior deSSuerp)
lnpns uerudeca{
unutr${plu
IEJIN 'r33up Sued rsetor epud
tpuftal ne8ueqruilasa-'i eusrue){euI
ueqeqrued 'utrn"lchtr
Iapou
tuup(
'rul
Ispolu enpo)i elsluelolo3u?tu
dnlinc Suud uuepoqrad
ludr:pre11 '(dutei
{epn
8ue,{ uutudu:aq) udulquqesuuduSSue.raq 8uu,{
'aqco11
lapou
dupl
uep8ue,t Sueprq
ueledere>1 deS8ueSuau Sued
'uuna1ehtr lapour qeppu e,(uqo1uo3
'uc4Srreqruarltp
qelet lsporu uderaqeq 'eue1
qefas pefutadtp
q?pns rse]o:aq 8uc,( Suelurq
epud uu8ueqtuqase{
arusrue{el4l 'Suuturq eped
qn"re?uadraq
dru1nc
ISllJor
c,!\qeq
ue4lnlunuaru
'(AOOZ
ru1
.)lp{p tuorl$lg_;
"re1od
Irulef
redrnuaru
S'I
ludrp uulqeq
ufuee,"ttlsr1n1u1
uelef'i,33ur] tsepr
f{g1uaur Sued Suerulg
'(6OOZ ':apautr1) eduqnln:1 r-rufelSurpueqm
Suelued qiqal
t'IZ tu\
pung
yuuolenbe
uulel'rselor
ieqpls
€1(qsq Inqetall61
'rung
e8nl prades isu]or ruupSueru Suarul8NYNTNHV(INfld
'sttUsoulunl'srg{ ueledere{'sliP{
ul?rpee{'3uelulq Isepr :i3un:i eiex
'tnpns ucledarel
uep
ussuur m8eqreq
usp rseloJeq Suaurq-8ue1urq
rnlnquaru Suadun:uad
ue)plualtp qc1e1 'rndtutlral
edu-uo1?urpgg selsq nsle def,ue1
e.dqlrqoga gsnrlerS ueludsc.rad 'ueur18unuro1
ltdep:el unp
rut
ruupq
pr{'srur?urpouuel ueue>l?l rSueqrur8uour
8ue[
Jutol tsqr,ter8 e,{e8
rmupullo{ uu)ilssupJaq
u€{nluoltp Suelurq ruBns
squx
uenpa>I 'lursuerrdrnba
uueuusrad
uelruseproqris,;1llluallp
edurqauloa8 uu4Suupas 'ru8a1
upueq le8eqes uelnlelradrp
Suelurq
tttt uttfel
eped'oqloU
lepou rnlulau
qsslallplsrtoloq
Srtt'lurq-Suelurq uped r^run{o{il
uuguequrnesol rsern5guoy
XYUIStrV
uat7nu&
6st1sf,t1duo x1
fima :
g
np4Suag DpX unw17
Sunpuoy
'17
n1nl9uag s,:trsral.fitn
UUS!.1
untpqruad ryuS
uttt.tSot4uea\Bllas
uB,lal$ilUX
NYVOYtr)I YGVd
ISYIOUSS CNYII{IS
ITIJ,SHIOSO
t z-
6l- 9
s7-
L6-8 6
t6 NSSI
I0Z T
r?qol\io
'3ucPe6 E1
(VngNS) seppuv selrsralrull
B{rs rC leuo rsB\J
truas Sutptsor6 Jeu
e
hosiding Seminar Nasional Fisika
Universiras Andalas (SNFUA)
Padang, 15
Okober20ll
rsBN 978-9?9 -25 -1953 -2
[G"1
rr =l - -''" . +orR(p)sin. 0le,+[otn1a;sin lcoslleu. e)
5,r I n(ef "'., "l
Tscrerna von Zeipel nrenyatakan hubungan anlara fluks radiasi pada
kolatitud d
di permukaan bintang yang berotasi dengan percepatan gravitasielbktif lokal
(Maeder dan Meyner, 2000).Jika
kita tinjau
bintang yang berotasi seperti rotasi benda tegar,fluks
radiasi dapat dituliskan sebagaiF(O,d) =-ZYT({>,O),
dengan
u
_
4acT3lL
- 3rp
tr(arena bintang berada dalanr keadaan barotropilg maka
(3)
(4)
F(sr.a) =-#rrt{t,o)=-exffz"r.
(s)Dengan demikian, dari hubungan antara luminositas bintang dan fluks radiasi, didapatkan
(6)
{
dengan
( o' \
M.=M ll--::- I, tzi
\ ZnGp,, )
dan p,,, rapat massa rata-rata bahan pada permukaan bintang itu.
Pada bintang yang berotasi,
percepatar] ggavitasitotal bintang
men:pakan penjurrlahanbeberapa percepatarl
:
percepatan gravitasi mumi, percepatan sentrifugal, dan percepatan olehtekanan radiasi (Maeder dan
Meylet,
2000). Halini
dinyatakirn dalarr persamaan berikutE,u,=8"f *8rua =Es,+8,o, lEroa' dengan
g,.,,, diberikan oleh8,o,1
="L'r,^ p =
K10)F(8)
(e)
Faktor r(d)
adalah kekedapan bahan padakolatitud d.
Dengan memanfaatkan persamaan (6)dan (B) didapatkan persarnaan berikuc
(, =o l r_nelttplf
bh,r
o,rL ancGM. ).
(t0)
145
Prosiding Semi nar Na.si onai Fisika
Universi tas Andalas (SNFUA)
Padang,
l5
Oktober 20i 1ISBN 978-979:25-19532
Pada persamaan
ini
efek rotasi muncul pada geJ dan pada ungkapan di dalam kurung. Jika kitatinjau
batasfluks
secaralokal, laitu
keadaan dengan gu,= 0
[Maeder danMeynet,
2000], trt&k? 9,,,,t- -E"f
. Batas fluks, oleh karena itu, diberikan oleh4i,"(d) =
ftys",ret.
(11)Dari
persamaanini. jika taktor Edington lokal fn(d) didefinisikan
sebagai nisbah (rasio)antara besarnya fluks sebenamya dengan besarnya fluks batas loi<al, maka didapatkan
fo(d) = K@)L{P) (t2)
ncGM(l- 0' )
2nGp_
Jika bintang tidak rnengalarni rotasi (yakni
jika f)
bernilai 0), makaf" (d)
akan sama dengan faktor Edington Globzrlf
. Persamaan (10), selanjutnya, dapat ditulis sebagaig,o,
=
E,f[t - r" tBl]
. ( 13)Persamaan
ini
mengungkapkan bahwa pada bintang yang berotasi, percepatan gravitasi totaldipengaruhi oleh percepatan gravitasi efeklif
B"y(yang melibatkan ungkapan
tentangkecepatan rotasi bintang) dan oleh luminosita.s bintang.
Melalui
ungkapan pe!:sairaan(13),
keadaan amban-e@ritical
state) dapat diperkirakan. Pada keadaankritis ini
percepatan gravita-sitorai
lenyap sehinggatidak
adalagi
percepatan atau gaya yang rnengimbangi tekanan termal dari dalam bintang.Akibatny4
bahan-bahan bintang akanlari
fbuyar).Hal ini
tentu saja mengakibatkan persarnaan (13) akan rnempunyai dua akar,yaitu g, -0atau fo(9)=1.
Keadaanini
mengakibatkan adanya batas(limit)
tertentu padakecepatan rotasi bintang, selain bergantung pada beberapa parameter lain seperti massa bintang
dan
jejari
bintang. Keadaan $uu= 0 juga akal
memberikan adanya batas pada luminositas bintang sebagaimana dijelaskandi
atas, yang disebut sebagai Batas Eddington (Meynet, 2008).Keadaan ambang
g,l = 0
akan dinamakan keadaan arnbang pertama, sedangkan keadaan padafo (d) =
1 , disebut keadaan arnbarrg kedua.Kedaan ambang
8,,, = 0
menurut persanman(2)
diperoleh hanya padawilayah
katulistiwa(0
= tr/2).
Keadaanini
rnemberikan ungkapano2
(14)dengan
R",*,u Seari-jari bintangdi
ekuatorketika
keadaankritis itu.
Keadaan bintang yang berotasi dengan berbagai kecepatan sudutiniiah
yang akan dibahas lebih lanjut.GM
=
----:-
, R"',*, uProsiding Seminar Nasional Fisika
U niversitas Andalas ( SN FUA)
Padang, 15 Oktober20ll
ISBN 97 8-979 -2s - t9 s3 _2
II.A.SIL DAN DISKUSI
Kita tinjau kenrbali
persaman permukaanbintang
sebagai claerahequipotensial, )akni
persalnaan
(i).
Persamaan tersebut dapat dituliskan sebagai(I s)
R(d)3
-AR(0)+ B =0. (l
6)R@f --3f,4 - n@\ t ?GM. =0.
()-R,, sin- d {l'sin' 0
Penamaan
ini
memperlihatkan bahwajejari bintang yang berotasi,
sebagaifungsi
sudutkolatitud,
memen'uhi persamaanpolinom pangkat tiga yang
bergantung kepada"berbagai parameter:
rempangravitasi (G),
massabintang (nD, iejari polar (Rp), sirta
parameter kecepatan rotasi bintangitu
sendiri(O).
Jikajejari
bintang1R(d))
dievahr:rsi pada semua sudut kolatitud maka akan didapatkan trentuk penampang bintang yang berotasi.Memanfeatkan
beberapadata yang
menyebutkantentang
parameter-parameterdi
atas,penampang membujur sebuah bintang dengan kecepatan rotasi teftentu akan
dapatdigambarkan dengan
terletrih dahulu
menyelesaikan persamaanpangkat tiga untuk jejari
bintang, persaman (15). Penamaan (15) dapat dirulis dalam bentukdengan
^
2GM^=-o?;Jin'?
d D=-.^ zGM
Cl'sin'd
dan
Persamaan
ini
merupakan persamaanpolinom
pangkattiga
dengan paramateryang
lebihsederhana, yang
jika
diselesaikan dengan metode Nen'ton-Raphson dan dengan ,rrenggi,nat andata pada Tabel 1, akan didapatkan
jejari
bintangR(9)
pada kolatitudd. pJr6tungi"dengan
cara itu rnenghasilkan Tabel 2, dengan
Rjl G
=
3,Bxi0-7 M,' S2rabel 1. Parameter-parameter Bintang Berotasi clengan Massa I
M.
[Roxburg 20041!04
n
t.0 3.tl 4.t) .{.6 d.6ts.4{-l
O"uDlu ftp
t.{IJ0trrn fr,r
r
{}Ll4
0.?r:,f*,'trc
0'91'lllrllt,:,
(J"gi.tfj.0l0 il-105
0.*5 it.0t0
t.i{Js
t"l-}?&r :0t
lri8il.?os 0.6J0
0"599o.9
i9 c1964
r.035CI.t(ll
fi.$?I
0.83?0-901
t.o0t8[..1T0
t.5 t9838i
3950.56i
0.5595t.
t89
t.?26r0.HF)
0"8{K?Prosiding Seminar Na^si onal Fisika Universitas Andalas (SNFUA) Padang, 15 Okrober 201
I
ISBN 978-979 :25 -19 53 -2
'fabet 2. Jejari Bintang I
M-
denganfl
10+ rad/s.o'
Rp e rinl O AI
Rx
Y1.Oiit-sB Lr.90g Iti 0. Cirl14 2774.rt98 2521.8';&a 0"9081 0.15?8 0,8954
1,0&i-$6 rj,909 2D *.1 1 696 714"8?13 649,7726 0.91 c.3112 o8ss1
1"0c1.-N,8 0,909 ti 1c. 334,433d 304,0000 0.911: $,.1556 0,7891
1,0ci, t 8 c,909 ,xs O, q1rq17 302,S50? 183,9454 0,9t27 0"5867 0"6991
1,o$!-0$ 0,909 o 55676 t4?,d9:6 l'iq (1q.? 0,9143 0.7004 s.5870
I.OA[-fiti n qnq b0 $.7!1996 1.11.4844 101,J393 o.9158 0.7911 o,4579
i.r-16; ' 1ig Cr.9fig G.gs30? 94.5844 66,068: 0.9171 c,8618 0,3136
1,1ril.[-DS L-r,9fl9 O.5 b98l 86.f,O91 78..16{f o.91,?9 c"5039 o.t593
r ,'rft! n 0 c_g0g{ gi"'I I 81,6t)8'r 16.00':11 0,9x82 r1.918? 0.0000
Dari Tabel 2 diperoleh
tampangbujur bintang tenetrut.
sebagaimuna diperliharkan pada Gambar 1.{l
t tri
r-rlI
M-
dengan'I ?
x
f)
=l0+
rad/s.Gambar 1. Tampang bujur Bintang berotasi
Hasil
perhitunganuntuk bintang
bermassai M., dalarn
berbagai kecepatansudut
rotasidiberjkan oleh Gambar 2. Untuk
Bintang 1 M.,
dengzur kecepatan sudutrotasi O
= 4,6x
IOarad/s
didapatkanbentuk
penampargbujur yang melancip
sepanjanglingkar
katulistiwa,kecepatan
rotasi ini
merupakan kecepatanyang
mendekati kecepatan sudutlsitis.
Terlihat bahwa peningkatan kecepatan sudut rotasi akan menybabkan terjadinya perubahan penampang bintang, sebagaimana diperlihatkan pada Gambar 2.lCR
c
Prosiding Seminar Nasional Hsika
Universitas Andalas (SNFUA )
Padang, 15 Oktober 201 1
rsBN 97 8-979 -25 -t 9 53 -7
i;;'o-",*, li
{'
+ll=5<104
radb+
i3.1'{1if4 r.:#:-t.t
-1.2 -0.8 €r'
0oA 0.8
12Ganrbar 2. Penampang Bintang I
M..
dengan variasi nilaiCl O
Untuk bintang
berotasi dengan massayang
yarrglain
did:rpatkanbentuk
tar,..:lpangtiujur
sebagaimana pada gambar 3 dan gambar 4.5
! 4 ;r-.r l r -r l-r-r r-rr r-r-r-r i r r-- I l-t-."1-I-.|-r.i l"l--t-. I-l -l-r't-1- I-.1.
-1,-1., l-,i-..1-U--f,-1 _l-]l,Ll_ 1... l -l-,.1-r_,t_.
i..1.--l--.t., l.- LL. L -l- -)- I t -i-1, J-l -l--t-
..1 .? 4
-1gr2x4
x
o
t
+
Ll-ldxlU4radls+
O =0.DxlO4 racf r*L-
i;-1rr i[r 'iaril:+
fF1,7xt0{ridit
+
rF1.&lnltroraflsL-- --
Gambar 3. Penampang bintang
5 M-
untuk beberapa QProsiding Seminar Na-si onal Frsika Universita-s Andalas (SNFUA) Padang, 15 Oktober 201 I ISBN 978-979-25-1953-2
+
f:=1x104 md/s-*
i:1. I .3< I 0r r..r ;r:;Garntrar 4, Penampang bintang
l0 M,.
untuk beberapanilai fl
Dari
beberapa gambar diatai;terlihat
bahwa, meningkatnya kecepatanrotasi
akan merubah kesetirnbangan bintang, yang ditandai dengan penurunanjejari polar
dan meningkatnyajejari katulistiwa.
Pada Gzrnrbar(3) dan (4),
didapatkanbentuk pena*pang
Uu3ur Uintang Vongsemakin rnelancip di katulisti*a kalena seiring peningkatan kecepatin
sudut -rotasi.Penampang
bintang
yangpaling
lTrelancip pada ujung-ujungnyaini
merupakan penampang bintang dengan kecepatan rotasi yang sudah mencapai kecepatankritis, ini oapaidibuktikun
dengan riilai perbandingan antaraiejali
equatorial dan.iejari polar yang telah rnencap ai 3/2.Geometri Bintang Pada Kecepatan Sudut Ambang
Meningkatnya kecepatan
rotasi akan menengaruhi
kesetirnbanganbintang. Jika
kecepatanrotasi
mencapainilai
ambang, makajejari bintang
dikatakanjuga
pada keadaan ornLung.Persamaan
jejari
bintang pada kecepatan ambang dapat ditutiskan menjadi&(d)'- o;Rp.r 2GM
sin2
o R,(olt-
f,\ / ?.GM. =o
Qjsin'zg
(17)( 18)
dengan Rr(d) jejari jejru-i biniang
pada keadaanhitis, k
kecepatan sudutbintang
pada keadaan ambang,sefta
R,,.rjejari polar
pacla keadaan amb:mg.Jika kita
gunakan ungkapanpada persamaan (14), naka persamaan (17), dapat dituliskan rnenjadi
" 27R2, 27R3.
R, ( 0
)' _ __4rn,
1 91 a_ ____J:!_=
114sin- 0 4sin2 0
Persamaan
ini
diselesaikan clengan rnetodeyang
sama denganyang
sebelunrnya, dengan terlebih dairuiu me.nenlukanniiai Rn*.
Ungkapanuntuk
Ro.r clidapatkan dari penamaan (14)+
{}1.45-110{r;]1/sr50
&
Prosiding Scminar Nasional Esika
Uni vcrsiras Andalas (SNFUA)
Padang, 15 Oktober 201 I lsBN 978-979 -25 _1953 _2
dan bantuiur data-data yang diperoleh tlari (Meynet and Maeder, 1996).
Hasil-5asujperhitungan untuk beberapa variasi massa bintang diperlihatkan pada Gambar -5, 6, dan 7.
it
:4:/ /
/: {
""-'l"':...'.
:\
:
-t'
:_+_20?4x
Garnbsr 5. Penampang binrang
9 M,, rlengan
Or = 1,6g4 xl$a
rad/s!F ,t
-4
E
-z
-4
.t { -{ { I r .{ E Ir
Gamtr:rr 6. Penampang bintang Z0
M,: dengan
Or = i,2g xl0+
rad/sv
Prosiding Seminar Na^si onal Fisika Universita"s Andalas (SNFUA) Padang, 15 Olaober 201
I
rsBN 978-979-25-19s3-2'ttr b'
x tI
Gambar 7. Penampang bintang 60
M- dengan
Qr = 8,26x
10-5 racllsDari
beberapa gambarterlihat
bahwa pada keadaankritis,
dengan kecepatanrolasi
bintang yangjuga
trerada pada kecepatan ambang. bentuk penampang bintang akan memipih. dengan ujung-ujung pada daerah khatulistiwa berbentukl:ncip.
Keadaan sepertiini
disebabkan karenapada
keadaankritis. Di
daerahkatulistiwa gravitasi ef'ektif yang bernilai nol,
sehinggamateriai
daiam bintang yang sebelumnya berada dalam kesetimbanganhidrostatik
(tekananhidrostatik diimbangi oleh gravitasi), akan menuju keiuar, karena tidak ada
lagi
gaya gravitasi yang menahannya.Keadaan Ambang Kedua
Keadaan Ambang kedua didapatkan
ketika
nisbah Eddingtonlocal, ln,r,,,
pada persamaan(13)
bernilai
1. Sehingga persamaan (12) dapat dituliskan menjadi '!s-15 -10 f
Melalui
penamaanini. dapat ditunjukkan bahwa
luminositas pada bintangbergantung pada suku kedua ruas kanan persamaan
(19),
sehingga kecepatan memenuhi*"o"'
fJ2Dengan menggunakan ungkapan p,,, = M
lV
, dapat ditunjukkan bahwaK\e)Lg)
4ncGM
62
_l
ZnGp,,
(1e)
yang
berotasi rotasi bintanga
*
(20)
Prosiding Seminar Nasional Fisika
Uni versitas Andaias (SNFUA)
Padang, 15 Olrtober 201 I ISBN 978-97925:1953-2
s)'<_
2nGMv Q1)
Persamaan
(2i)
menunjukkanbahwa, untuk menjamin
keberlangsunganluminositas
padabintang yang berotasi, maka kecepatan rotasi bintang tersebut harus lebih
kecil
dari hasil kzrliantara besaran
2r
dengan tetapan gravitasi umum G dan kerapatan rata-rata pennukaan bintangyang ditinjau. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa
kecepatarirotasi bintang
jugamemengaruhi luminositas atau kecerlangan
bintang, nilai
kecepatanrotasi ini
dibatasi oleh suku kedua ruas kanan persamaan (21). Inilah yang disebut sebagai keadaankritis
kedua.KESIMPULAFI
Kecepatan sudut
rotasi
bintang berpengaruh besar padabentuk
tampangbujur bintang
itu.Terdapat dua macam ambang
bagi
kecepatan sudut rotasi bintang. Tampangbujur
bintang pada kecepatan ambang pertama sangat khas. Jika kecepatan sudut rotasi bintang melampaui kecepatan ambangpenama,
maka kesetimbangan hidrostatis padabintang akan
dilanggar,yakni tidak
adalagi
kesetimbanganhidrostatik.
Keadaan ambang kedua dicapai pada saatkecepatan rotasi bintang sebanding dengan
2idlNW.
Jika kecepatankritis
pada keadaankritis
kedua dilarnpaui, maka bintang akan "padam", yakni luminositasnya nol.
DAFTAR PUSTAKA
Ekstronr, S, Meynet G, Maeder,
A,
Barblan F. 2008. Evolution Towards theCritical Limit
and theOrigin
of Be Stilrs. arXiv :07 I I. 173 5vl.
Ivlaeder.
A.
2009. Physics, Fonnatiott an.d Evoluticn oJ'Rotating Slrzrs. Springer. VerlagBerlin
Heidelberg, Germany. Pp. 22-80.
Maeder, A,
Meynet,G.
2000. The Eddington andO-Limits.
the rotational mass lossfor
OB andLBV
stars. Asfronorn-v & A,strophrysics, 361159-1ffi
(2000).Meyret, G.
Maeder,A. i996. The
ComputationalMethod
andInhibiting Effect of the
trr-Gradi ent. Astronomry & Asn'op hlts ics. 321, 465-47 6 (1997).
Meynet, G.
2008.
Physics of Rotationin
Stellar Models. arXiy:0801 .2944 ,- I .Roxburgh.