Namun, bagi para astronom, mengukur massa bintang secara langsung sangat sulit dilakukan. Meski begitu, bukan tidak mungkin kita untuk memperkirakan massanya, lho. Bintang biner, atau sistem bintang yang terdiri dari dua atau lebih bintang yang saling mengitari pusat massa, sangat berguna untuk mengukur massa bintang. Begini caranya.
Dan rupanya, ada banyak bintang biner di alam semesta. Menurut statistik yang dilakukan para astronom yang dipublikasikan di EarthSky.org, sekitar 85% bintang di alam semesta adalah bagian dari sistem bintang biner. Hal ini jelas menguntungkan bagi para astronom.
Untuk mencari massa bintang dalam sistem biner, kita hanya perlu mengetahui dua hal: Sumbu semi-mayor atau jarak rata-rata antara dua bintang (sering dinyatakan dalam AU atau astronomical unit, yaitu jarak rata-rata antara Bumi ke Matahari), dan periode waktu yang dibutuhkan bagi kedua bintang untuk berputar mengitari satu sama lain (alias periode orbit, sering dinyatakan dalam "tahun").
Dengan dua hal itu saja, para astronom dapat menghitung massa bintang, yang biasanya mereka lakukan dalam satuan massa matahari (yaitu, ukuran berapa banyak Matahari kita yang dibandingkan dengan bintang tersebut). 1 massa Matahari adalah 1,989 × 10³⁰ kilogram, atau sekitar 333.000 kali massa planet Bumi kita.
Untuk melakukan pengukuran massa bintang, kita perlu mengambil satu sampel bintang biner. Dalam hal ini, kita bisa menggunakan Sirius, bintang paling terang di langit malam. Dari Bumi, Sirius kelihatannya seperti bintang tunggal kalau diamati dengan mata telanjang, tetapi rupanya ia merupakan bintang biner, lho!
Sirius terdiri atas 2 bintang, Sirius A dan Sirius B. Kedua bintang tersebut mengorbit satu sama lain dengan jangka waktu sekitar 50 tahun, dengan jarak rata-rata sekitar 20 AU. Yang paling terang dari keduanya disebut Sirius A, sedangkan pendamping yang lebih redup disebut Sirius B.
Nah, bagaimana para astronom menghitung massa Sirius A dan B? Caranya cukup sederhana. Para astronom hanya akan memasukkan jarak rata-rata antara dua bintang dan periode orbitnya ke dalam rumus yang dibuat oleh Johannes Kepler pada tahun 1618, yang dikenal sebagai hukum Ketiga Kepler:
Total massa = jarak³ / periode²
Dalam rumus di atas, jarak yang dimaksud adalah jarak rata-rata antara Sirius A dan Sirius B (atau, lebih tepatnya, disebut sumbu semi-mayor) dalam AU, yakni 20 AU. Sedangkan periode adalah waktu yang diperlukan bagi Sirius A dan Sirius B mengitari satu sama lain, yakni 50 tahun.
Hasilnya, diketahui bahwa massa total Sirius A dan Sirius B adalah sekitar 3 kali massa Matahari. Massa total ini bukan massa masing-masing bintang tersebut, merupakan massa gabungan dari kedua bintang yang dijumlahkan. Jadi, kita tahu bahwa keseluruhan massa sistem biner Sirius sama dengan 3 kali massa Matahari.
Nah, untuk mengetahui massa masing-masing bintang, para astronom perlu mengetahui jarak rata-rata setiap bintang dari barycenter, atau pusat massa mereka. Untuk menghitung ini, para astronom harus melakukan pengamatan terlebih dulu.
Ternyata, Sirius B, bintang pendamping yang kurang masif dibanding Sirius A, berjarak sekitar dua kali lebih jauh dari barycenter-nya dibandingkan Sirius A. Itu berarti Sirius B memiliki sekitar setengah massa Sirius A. Di sini dapat disimpulkan bahwa massa Sirius A adalah sekitar 2 kali massa Matahari, sedangkan Sirius B hampir sama dengan massa Matahari kita.
Lalu, bagaimana dengan bintang yang sendirian atau bintang tunggal di alam semesta, seperti Matahari? Ada cara lain untuk menghitung massanya kah?
Sistem bintang biner sekali lagi menjadi kuncinya: Setelah para astronom menghitung massa untuk banyak bintang biner, dan juga mengetahui seberapa bercahaya mereka, rupanya diketahui ada hubungan antara luminositas dan massanya.
Dengan kata lain, untuk bintang yang sendirian atau bintang tunggal, kita hanya perlu mengukur luminositasnya dan kemudian menggunakan hubungan luminositas-massa untuk mengetahui massanya. Terima kasih, bintang biner!