Kepadatan bintang neutron
Benarkah dalam bintang neutron neutron-neutronnya saling menempel dan bersentuhan satu sama lain sehingga 100% ruangnya terisi? Padahal dalam struktur atom hidrogen dan atom lain ada ruang kosong 99,99% volume atom.
Jawab:
Pertanyaan ini menyentuh pada perbedaan mendasar antara materi biasa (seperti atom hidrogen) dan materi yang ditemukan dalam bintang neutron.
### **Struktur Atom Biasa:**
Dalam atom-atom biasa seperti hidrogen:
- Inti atom (yang terdiri dari proton dan neutron) berada di tengah, dan ukurannya sangat kecil dibandingkan dengan ukuran keseluruhan atom.
- Elektron mengorbit inti pada jarak yang relatif sangat jauh, menciptakan ruang kosong yang sangat besar dalam atom. Sebagian besar volume atom adalah ruang kosong, yang menjelaskan mengapa atom biasa memiliki densitas yang sangat rendah.
### **Materi dalam Bintang Neutron:**
Namun, dalam bintang neutron, situasinya sangat berbeda:
- **Materi Terkompresi Ekstrem:**
Bintang neutron terbentuk setelah supernova, ketika inti bintang runtuh akibat gravitasi yang luar biasa kuat. Selama proses ini, tekanan gravitasi yang ekstrem menyebabkan proton dan elektron bergabung untuk membentuk neutron melalui proses yang disebut penangkapan elektron.
- **Tidak Ada Ruang Kosong:**
Setelah runtuh, materi dalam bintang neutron menjadi sangat padat. Neutron-neutron tidak lagi terikat dalam inti atom dengan elektron yang mengorbit. Sebaliknya, mereka membentuk inti dari materi yang sangat padat dan terkompresi, yang disebut **materi neutron**.
- **Kerapatan Neutron:**
Dalam materi neutron, kerapatan neutron sangat tinggi—jauh lebih tinggi daripada dalam materi biasa. Neutron-neutron berada dalam jarak yang sangat dekat satu sama lain, hampir menyentuh. Tekanan degenerasi neutron (fenomena yang dijelaskan oleh prinsip eksklusi Pauli untuk fermion) adalah yang mencegah runtuhnya bintang neutron lebih lanjut menjadi lubang hitam.
Karena densitasnya yang sangat tinggi, bintang neutron memiliki kerapatan yang bisa mencapai sekitar \(10^{17}\) kg/m³. Ini berarti bahwa satu sendok teh materi neutron akan memiliki berat sekitar 6 miliar ton!
### **Apakah 100% Ruang Terisi?**
Dalam bintang neutron:
- **Ruang kosong sangat minim:** Tidak ada "ruang kosong" seperti yang kita kenal dalam atom biasa. Neutron-neutron hampir sepenuhnya mengisi ruang yang ada, meskipun masih ada sedikit ruang kosong antar partikel karena tekanan degenerasi, tetapi ini sangat kecil dibandingkan dengan ukuran neutron itu sendiri.
- **Materi dalam bentuk kuantum:** Neutron-neutron dalam bintang neutron diperlakukan sebagai fluida kuantum, di mana sifat-sifat kuantum seperti tekanan degenerasi memainkan peran utama dalam menentukan struktur dan kerapatan bintang tersebut.
### **Kesimpulan:**
Dalam bintang neutron, materi neutron sangat padat dan hampir tidak ada ruang kosong seperti dalam atom biasa. Meskipun masih ada tekanan degenerasi yang mencegah neutron-neutron benar-benar menempel satu sama lain, densitas materi dalam bintang neutron sangat tinggi, jauh melampaui materi biasa. Oleh karena itu, meskipun tidak 100% terisi secara literal, ruang yang tersedia hampir sepenuhnya diisi oleh neutron, membuat bintang neutron salah satu objek paling padat di alam semesta.
0 komentar:
Posting Komentar