Beginilah Cara Menghitung Jarak Benda-benda Langit

Bagaimana sebenarnya cara astronom untuk dapat menghitung dan mengetahui jarak diantara benda-benda langit seperti matahari, planet, bintang, galaksi dan sebagainya. Metode penentuan jarak bintang dan objek luar angkasa lainnya yang paling sederhana adalah metode paralaks trigonometri. Akibat perputaran Bumi mengitari Matahari, maka bintang-bintang yang dekat tampak bergeser letaknya terhadap latar belakang bintang-bintang yang jauh. Dengan mengukur sudut pergeseran itu (disebut sudut paralaks), dan karena kita tahu jarak Bumi ke Matahari, maka jarak bintang dapat ditentukan.



Sudut paralaks ini sangat kecil hingga cara ini hanya bisa digunakan untuk bintang-bintang yang jaraknya relatif dekat, yaitu hanya sampai beberapa ratus tahun cahaya (bandingkan dengan diameter galaksi kita yang 100.000 tahun cahaya, dan jarak galaksi Andromeda yang dua juta tahun cahaya). Ada metode lain yang dapat meraih jarak lebih jauh, yaitu metode fotometri.

Bayangkan pada suatu malam yang gelap Anda melihat sebuah lampu di kejauhan. Anda diminta menentukan jarak lampu itu. Ini dapat Anda lakukan asalkan Anda tahu berapa watt daya lampu itu. Dalam istilah astronomi daya sumber cahaya disebut luminositas, yaitu energi yang dipancarkan sumber setiap detik. Jarak ditentukan dengan menggunakan prinsip inverse-square law, artinya terang sumber cahaya yang kita lihat sebanding terbalik dengan jarak kuadrat. Suatu lampu yang jaraknya kita jauhkan dua kali, cahayanya akan tampak lebih redup empat kali.

Ada benda-benda langit yang luminositasnya dapat diketahui. Ini disebut sebagai lilin penentu jarak (standard candle). Salah satu lilin penentu jarak adalah bintang-bintang variabel Cepheid yang berubah cahayanya dengan irama tetap (periodik). Perubahan cahaya itu disebabkan karena bintang itu berdenyut. Makin panjang periode (selang waktu antara) denyutan, makin terang bintang itu.

Sifat tersebut ditemukan oleh astronom wanita Henrietta Leavitt pada tahun 1912. Jadi, luminositas bintang dapat ditentukan dengan cara mengukur periode denyutannya. Variabel Cepheid merupakan bintang yang sangat terang, hingga beberapa puluh ribu kali matahari, karena itu dapat digunakan untuk menentukan jarak galaksi lain.

Ada lilin penentu jarak yang jauh lebih terang lagi, yaitu Supernova Type Ia. Ini bintang meledak, terangnya telah dikalibrasi sekitar 10 miliar kali matahari. Ini lilin penentu jarak yang sangat penting karena bisa digunakan untuk menentukan jarak galaksi-galaksi yang sangat jauh. Studi tentang Supernova Type Ia ini intensif dilakukan sekarang.

Alam semesta

Sebuah mobil ambulans bergerak sambil membunyikan sirene. Bila mobil itu sedang mendekati kita, maka suara lengking sirene itu bernada tinggi. Tetapi bila mobil melewati kita dan bergerak menjauh, nada lengking menjadi rendah. Ini disebut efek Doppler. Bunyi adalah peristiwa gelombang. Pada saat sumber bunyi mendekat, waktu getarnya (frekuensinya) bertambah, maka nadanya terdengar tinggi. Tetapi bila sumber bunyi menjauh, waktu getarnya merendah.

Cahaya merupakan gelombang elektromagnet. Cahaya yang waktu getarnya cepat berwarna biru, yang waktu getarnya lambat berwarna merah. Efek Doppler juga berlaku untuk cahaya. Sebuah sumber cahaya akan tampak lebih biru bila benda tadi bergerak mendekat dan lebih merah bila menjauh.

Vesto Slipher di Observatorium Lowell, Amerika, pada tahun 1920 menunjukkan bahwa garis spektrum galaksi-galaksi yang jauh bergeser ke arah merah. Ini disebut pergeseran merah atau red shift. Artinya, galaksi-galaksi itu semuanya bergerak menjauhi kita. Dengan mengukur besar pergeseran merah itu kecepatan menjauh galaksi-galaksi itu dapat diukur.

Pada tahun 1929 Edwin Hubble di Observatorium Mount Wilson, Amerika, mendapatkan adanya hubungan antara kecepatan menjauh itu dan jarak galaksi. Makin jauh suatu galaksi, makin besar kecepatannya. Hubble mendapatkan hubungan itu linier dan menuliskannya dalam rumus V = H D dengan V = kecepatan menjauh, D = jarak galaksi dan H disebut tetapan Hubble. Dengan rumus Hubble itu dapat diperoleh bahwa semua galaksi itu dulu menyatu di suatu titik. Kapan ? Waktunya adalah t = D / V atau t = 1 / H. Pada waktu itulah terjadi big bang atau ledakan besar yang membentuk alam semesta ini.

Harga t inilah yang kita sebut sebagai umur alam semesta. Dengan mengukur tetapan Hubble H, maka umur alam semesta dapat ditentukan, yaitu sekitar 13-15 miliar tahun. Taksiran terbaik adalah 13,7 miliar tahun. Ini juga cocok dengan umur bintang-bintang tua di globular cluster (gugus bintang bola) yang ditentukan dari teori evolusi bintang, yaitu 12-13 miliar tahun.

Penemuan Hubble ini menunjukkan bahwa alam semesta kita ini sekarang mengembang. Pengembangan alam semesta dan Hukum Hubble dapat dijelaskan oleh model alam semesta Friedmann. Sebenarnya sifat alam semesta yang tidak statis ini sudah diperoleh Einstein ketika mengembangkan Teori Relativitas Umum-nya. Namun, Einstein dan banyak ahli fisika lainnya tidak memercayainya. Hanya Alexander Friedmann, seorang ahli fisika dan matematika Rusia, mengembangkan modelnya berdasarkan solusi non-static pada Teori Relativitas Umum Einstein. Ia memprediksi kemungkinan alam semesta yang mengembang pada tahun 1922, tujuh tahun sebelum Hubble menemukan hukumnya.

Dengan menggunakan hukum Hubble ini, galaksi yang dapat ditentukan pergeseran merah atau red shift-nya (dengan kata lain kecepatan menjauhnya), maka jaraknya dapat ditentukan. Galaksi Abell 1835 IR1916 pada awal tulisan ini, yang merupakan galaksi yang terjauh, ditentukan jaraknya dengan cara ini. Garis spektrum yang berasal dari hidrogren (disebut Lyman-alpha) di galaksi ini yang seharusnya berada di warna ultraviolet bergeser ke warna inframerah.

Jarak galaksi itu 13,23 miliar tahun cahaya. Bila alam semesta ini berumur 13,7 miliar tahun, berarti kita melihat galaksi itu hanya 470 juta tahun setelah big bang, sewaktu umur alam semesta baru 3,4 persen dari umurnya sekarang. Bila kita umpamakan alam semesta ini kakek berumur 80 tahun, yang kita lihat adalah balita berumur 2,5 tahun.

Bola terjauh

Seberapa jauh kita dapat melihat alam semesta" Pertama kita pahami dulu bagaimana posisi kita melihat masa lalu alam semesta. Imajinasikan kita berdiri di suatu titik dalam alam semesta. Kemudian kita bayangkan suatu bola dengan kita sebagai pusat. Katakan radius bola itu 1.000 tahun cahaya. Maka bila kita melihat benda yang berada di permukaan bola itu, berarti kita melihat benda itu pada keadaan 1.000 tahun yang lalu. Ini karena cahaya yang kita lihat (atau informasi yang kita terima) dari benda itu berangkat dari sana 1.000 tahun yang lalu.

Kita bisa membuat bola lain, kita tetap sebagai pusat, dan radius bola kita ambil jauh lebih besar, misalnya sejuta tahun cahaya. Kalau kita bisa melihat benda yang berada di permukaan bola itu, di mana pun arahnya, berarti kita melihat ke masa sejuta tahun yang lalu. Begitu seterusnya kita bisa membuat bola-bola histori alam semesta. Makin besar bola itu, makin jauh kita melihat ke masa silam.

Umur alam semesta ditaksir sekitar 13,7 miliar tahun. Maka benda terjauh yang bisa kita lihat adalah benda yang terletak di permukaan bola yang radiusnya dari kita 13,7 miliar tahun cahaya. Itulah bola terbesar yang bisa kita buat. Apa yang bisa kita lihat di situ ?

Kita tengok sebentar peristiwa sehari-hari. Pada siang hari yang berawan kita melihat langit berwarna putih. Kita tidak bisa melihat matahari yang berada di balik awan itu. Ini disebabkan karena partikel uap air di awan menyebarkan cahaya matahari. Ibaratnya, cahaya matahari "dipingpong" ke sana kemari oleh partikel uap air (disebut penyebaran Mie). Dengan begitu, kita kehilangan informasi tentang arah sumber cahaya itu, yaitu matahari. Tetapi bila ada pesawat terbang yang terbang di bawah awan, kita bisa melihatnya. Jadi, ruang di antara kita dan awan transparan, sedangkan awan tidak transparan.

Kembali ke alam semesta. Tak lama setelah big bang terjadi, alam semesta dihuni oleh partikel cahaya atau radiasi (photon), inti-inti atom ringan (yang terdiri dari proton dan neutron) dan elektron bebas. Elektron bebas bersifat menyebarkan cahaya (photon), sama seperti partikel uap air di dalam awan tadi. Jadi pada saat itu alam semesta tidak transparan, karena cahaya atau radiasi di situ "dipingpong" oleh elektron (disebut penyebaran Compton), mirip yang terjadi pada awan pada analogi di atas.

Akan tetapi, sekitar 400.000 tahun setelah big bang, proton dan elektron bergabung membentuk atom hidrogen netral. Jumlah elektron bebas berkurang. Karena partikel penyebarnya (elektron) berkurang, maka penyebaran cahaya atau radiasi juga berkurang. Jadi, alam semesta sekitar 400.000 tahun setelah big bang menjadi transparan.

Permukaan bola pada jarak 400.000 tahun setelah big bang disebut "permukaan penyebaran terakhir" atau surface of last scattering. Kalau kita melihat ke surface of last scattering (berarti ke masa 400.000 tahun setelah big bang), ibaratnya kita melihat ke awan pada analogi di atas. Yang di balik itu tidak dapat kita lihat karena alam semesta waktu itu tidak transparan. Alam semesta mulai dari surface of last scattering hingga kita transparan. Dari surface of last scattering itu kita melihat radiasi yang berasal dari big bang yang dikenal sebagai latar belakang gelombang mikrokosmik atau cosmic microwave background disingkat CMB.

Pengamatan CMB

Pada tahun 1948, ahli astrofisika kelahiran Rusia, George Gamow, mengemukakan bila kita melihat cukup jauh ke alam semesta, maka kita akan melihat radiasi latar belakang sisa dari big bang. Gamow menghitung bahwa setelah menempuh jarak yang sangat jauh, radiasi itu akan teramati dari Bumi sebagai radiasi gelombang mikro.

Pada tahun 1965, Arno Penzias dan Robert Wilson sedang mencoba antena telekomunikasi milik Bell Telephone Laboratory di Holmdel, New Jersey. Mereka dipusingkan oleh adanya desis latar belakang yang mengganggu. Mereka mengecek antena mereka, membersihkan dari tahi burung, tetapi desis itu tetap ada. Mereka belum menyadari desis yang mereka dengar itu berasal dari tepi jagat raya.

Penzias dan Wilson menelepon astronom radio Robert Dicke di Universitas Princeton untuk minta pendapat bagaimana mengatasi masalah itu. Dicke segera menyadari apa yang didapat kedua orang itu. Segera setelah itu dua makalah dipublikasikan di Astrophysical Journal. Satu oleh Penzias dan Wilson yang menguraikan penemuannya, satu oleh Dicke dan timnya yang memberikan interpretasi. Penzias dan Wilson memperoleh Hadiah Nobel untuk Fisika pada tahun 1978.

Penemuan CMB itu dikukuhkan oleh satelit Cosmic Background Explorer (Cobe) milik Badan Antariksa Amerika Serikat (NASA). Pengukuran oleh satelit Cobe itu menunjukkan temperatur CMB yang hanya 2,725 derajat Kelvin (nol derajat Celsius sama dengan 273 derajat Kelvin). Satelit Cobe memetakan radiasi itu di segala arah dan ternyata semuanya uniform sampai ketelitian satu dibanding 10.000. Kalau kita mempunyai mata yang peka pada CMB, maka langit seperti dilabur putih, sama di semua arah, mulus sempurna, tidak ada noda-nodanya. Ini sesuai dengan prinsip dasar kosmologi bahwa alam semesta ini isotropik dan homogen; seragam di semua arah. Yang kita lihat adalah surface of last scattering.

Sedemikian seragamnya CMB hingga hanya alat yang sangat sensitif dapat melihat adanya fluktuasi atau ketidakseragaman pada CMB. Untuk itu, NASA telah meluncurkan satelit antariksanya, Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), yang lebih cermat daripada Cobe untuk mempelajari fluktuasi itu. Dengan mempelajari fluktuasi itu, diharapkan kita dapat mengetahui asal mula galaksi-galaksi dan struktur skala besar alam semesta dan mengukur parameter-parameter penting dari big bang.

Referensi: http://www.fisikanet.lipi.go.id/utama.cgi?artikel&1115502702&9

Read More

A1689-zD1, Galaksi Terjauh dan Tertua di Alam Semesta

Galaksi yang diduga sebagai galaksi terjauh sekaligus tertua di alam semesta (jagat raya) telah ditemukan dan diperkirakan berjarak 13 miliar tahun cahaya dari bumi. Galaksi itu diberi nama A1689-zD1. Gambar galaksi tersebut tertangkap oleh teleskop Hubble dan Spitzer pada 12 Februari 2008. Para ilmuwan meramalkan bahwa galaksi tersebut terbentuk saat alam semesta baru berusia sekitar 700 juta tahun. Bentuknya jauh berbeda dengan Galaksi Bimasakti karena termasuk di antara formasi yang kali pertama terbentuk di alam semesta ini.

“Ukurannya lebih kecil dan tipis. Galaksi itu memiliki dua pusat dan memiliki formasi bintang-bintang yang lebih ekstrem,” jelas Holland Ford, profesor astronomi dari Johns Hopkins University, AS.

Untuk melihat objek sejauh itu, para astronom menggunakan metode yang disebut lensa galaksi. Metode tersebut mengandalkan sekelompok galaksi yang letaknya lebih dekat dengan Bumi untuk digunakan sebagai lensa tambahan dan berfungsi memperkuat daya pandang teleskop Hubble maupun Spitzer.

[caption id="" align="alignnone" width="600" caption="Embrio galaksi penuh dengan kelahiran bintang di awal alam semesta, kurang dari satu miliar tahun setelah Big Bang. Image: NASA, ESA, dan Bacon G. (Space Telescope Science Institute)"][/caption]



[caption id="" align="alignnone" width="598" caption="Ini adalah sebuah gambaran yang menunjukkan zaman kosmik alam semesta dari Big Bang hingga saat ini. Galaksi yang baru ditemukan A1689-zD1 pada pergeseran merah dari 7,6 ~ diindikasikan pada posisi yang bersesuaian, muncul sebagai itu hanya 700 juta tahun setelah Big Bang."][/caption]

Karena letak galaksi sangat jauh, cahayanya perlu waktu sangat lama untuk menghubungi kami, jadi apa yang kita lihat sekarang merupakan sebuah snapshot dari bagaimana galaksi ini tampak 13 miliar tahun lalu. Pada titik waktu, galaksi pasti baru dibentuk, sehingga pengamatan baru memberikan gambaran bayi.

"Kami terkejut menemukan seperti galaksi muda yang cerdas 13 miliar tahun di masa lalu," ujar astronom Garth Illingworth dari University of California, Santa Cruz, anggota tim peneliti. "Ini adalah tampilan paling detail untuk tanggal pada obyek yang begitu jauh ke masa lalu."

Gaya gravitasi yang kuat di sekitar kluster galaksi akan membelokkan cahaya yang datang dari belakangnya sehingga menimbulkan efek pembesaran jika objek yang jaraknya sangat jauh itu dilihat dari Bumi. “Dalam pengamatan kali ini, galaksi tertua tersebut dapat terlihat sepuluh kali lebih terang karena efek itu. Jutaan objek yang terletak di belakang kluster terlihat ratusan kali lebih tajam,” sambungnya.

Meski hanya dalam gambar hitam putih dan buram, jelas Ford, rekaman tersebut merupakan foto paling jelas untuk melihat objek dengan jarak sejauh itu. Dengan teleskop lebih canggih, termasuk Hubble generasi baru -yang rencananya diluncurkan pada 2013-objek-objek seperti itu akan menarik untuk dipelajari. “Ada sejumlah karakteristik tertentu pada galaksi ini. Di masa depan, sepertinya, susunan galaksi ini akan terbentuk seperti Bimasakti,” tegas Ford

Kluster A1689-zD1 itu kekuningan dengan sejumlah cahaya ungu dan putih yang berpendar mengelilinginya. Formasi galaksi baru tersebut ditemukan di sekitar formasi bintang yang lebih dulu terpetakan dan dinamakan Abell 1689.

Estimasi jarak A1689-zD1 tersebut juga didasarkan pada Abell 1689 yang berlokasi di titik dua miliar tahun cahaya dari Bumi. Gambar hasil proyeksi Hubble dan Spitzer saling mengover untuk menghasilkan sudut pandang yang lebih detail. “Akhirnya, hasil gambar Hubble ini dapat menembus lokasi yang tak terjangkau kinerja teleskop mana pun di muka bumi,” sambung Rychard Bouwens dari University California yang tergabung dalam tim peneliti tersebut.

A1689-zD1 itu diperkirakan terbentuk di era “masa kegelapan”, yaitu masa di antara terbentuknya galaksi awal setelah Big Bang (ledakan besar) terjadi. Para ahli Astronomi percaya bahwa A1689-zD1 termasuk di antara sekian galaksi yang berperan untuk mengakhiri “masa kegelapan” tersebut.

Para ahli astronomi kini mempersiapkan materi penemuan baru itu untuk diperdalam dalam penelitian lanjutan setelah teleskop generasi terbaru penerus Hubble bernama James Webb Space Telescope (JWST) diluncurkan pada 2013. Selain JWST, saat ini para ilmuwan dunia sedang merancang radio teleskop Atacama Large Millimeter Array (ALMA) yang segera dituntaskan pada 2012. “ALMA dan JWST akan menjadi kombinasi yang sangat sempurna dalam usaha memahami alam semesta ini secara utuh,” tulis mereka dalam sebuah jurnal ilmiah.

Referensi: http://www.space.com/scienceastronomy/080212-farthest-galaxy.html, http://jawapos.com/index.php?act=detail_c&id=326023, http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=42355

Read More

Bisakah Manusia dan Pesawat Luar Angkasa Mendarat di Planet Jupiter?

Manusia maupun pesawat luar angkasa tidak akan bisa mendarat di planet Jupiter, sebab Jupiter tidak memiliki permukaan yang solid (padat) untuk didarati, melainkan planet tersebut hanya terdiri dari gas. Awan gas Jupiter terus masuk menekan menuju inti, sehingga tekanan semakin tinggi. Dan apa yang akan terjadi jika kita mencoba untuk melompat ke permukaan Jupiter dari pesawat ruang angkasa? Kita akan tenggelam dalam awan dan peningkatan tekanan akan menghancurkan kita.
Jika tekanan tidak membunuh kita, maka pasti suhu tinggi dekat inti yang akan membunuh kita.



Karena gaya gravitasi yang besar, maka benda apapun yang melintas dekat Jupiter akan tersedot masuk seperti asteroid, meteorit dan sebagainya, seperti debu yang masuk ke dalam mesin penyedot debu.

Read More

10 Planet Baru yang Aneh dan Unik

Alam semesta tidak ada habisnya untuk dijelajahi dan dipelajari. Pada tahun 1990, para ilmuwan menemukan sejumlah planet baru yang aneh dan unik di luar tata surya (exoplanet). Planet-planet tersebut sangat beragam. Mulai dari planet api, planet berukuran raksasa, planet  berbatu, planet  yang tidak memiliki bintang, dan banyak lagi. Hingga kini, penemuan exoplanet mencapai 230 planet. Berikut adalah daftar sepuluh exoplanet 2009 versi Space.com



1. Sang Kuda Api




Planet 51 Pegasi b adalah exoplanet pertama yang ditemukan para pemburu planet pada 1990. Planet mirip Jupiter, namun bertemperatur panas ini diberi julukan Bellerphon, pahlawan mitos Yunani yang menjinakkan kuda bersayap Pegasus. Pemberian julukan tersebut berdasarkan gugus bintang Pegasus, lokasi planet itu.


2. Tetangga Terdekat Bumi




Berjarak hanya 10,5 tahun cahaya, Epsilon Eridani b adalah exoplanet terdekat dengan bumi. Planet tersebut mengorbit jauh dari bintangnya sehingga air atau kehidupan mustahil ada.

3. Planet Tanpa Bintang

Terdapat sejumlah exoplanet yang memiliki bintang atau matahari lebih dari satu, bahkan hingga memiliki tiga matahari. Lain halnya dengan Planemos. Planet tersebut hanya "mengambang" begitu saja tanpa mengitari bintang apa pun.


4. Si Gesit

Planet SWEEPS-10 hanya berjarak 740.000 mil dari bintangnya. Saking dekatnya, planet yang disebut ultra-short-period planets (USPPs) itu hanya membutuhkan waktu kurang dari satu hari untuk mengorbit. Satu tahun di sana sama dengan sepuluh jam di bumi.

5. Dunia Api dan Es

Planet ini "terkunci" pada bintangnya, sama seperti bulan yang selalu menjadi satelit bumi. Jadi, satu sisi dari planet Upsilon Andromeda b selalu menghadap ke sana. Posisi ini menciptakan temperatur paling tinggi yang sejauh ini diketahui para astronom. Satu sisi planet sangat panas bagai lahar, sedangkan sisi lainnya bertemperatur sangat dingin.


6. Cincin Raksasa

Planet yang mengorbit pada bintang Coku Tau 4 ini adalah exoplanet termuda yang berumur kurang dari satu juta tahun. Para astronom mendeteksi keberadaan planet ini dari lubang besar dari cincin planet tersebut. Lubang tersebut berukuran sepuluh kali lebih besar dari bumi.


7. Si Tua Bangka

Planet tertua yang juga disebut primeval world ini berumur kurang lebih 12,7 miliar tahun. Para ilmuwan menduga planet tersebut terbentuk delapan miliar tahun silam sebelum bumi terwujud dan hanya berselisih dua miliar tahun dari kejadian Big Bang. Penemuan ini menimbulkan wacana bahwa kehidupan mungkin terjadi lebih awal dari yang diduga selama ini.




8. Planet yang Menyusut

Serupa dengan SWEEPS-10, planet HD209458b mengorbit sangat dekat dengan bintangnya sehingga atmosfer planet tersebut tersapu oleh angin stellar. Sejumlah ilmuwan mengestimasi planet tersebut kehilangan sepuluh ribu ton material setiap detiknya. Pada akhirnya, mungkin hanya inti dari planet itu yang akan tersisa.



9. Si Atmosfir Tebal

Planet HD 189733b adalah planet pertama yang atmosfernya "tercium" oleh para ilmuwan. Dengan menganalisis cahaya dari sistem bintang planet itu, astronom mengatakan atmosfir planet tersebut tertutup oleh semacam kabut tebal serupa dengan butiran pasir. Sayangnya, air tidak terdeteksi di planet tersebut. Namun, pemburu planet menduga ada kehidupan di balik kabut tebal itu.


10. Kembaran Bumi?

Gliese 581 C adalah exoplanet yang saat ini banyak menarik perhatian para ilmuwan di seluruh dunia. Pasalnya, planet terkecil di luar sistem tata surya ini berada di "zona aman". Artinya, planet ini terletak tidak terlalu jauh maupun terlalu dekat dengan bintangnya, sama seperti posisi bumi kita dengan matahari. Penemuan ini menaikkan probabilitas terdapat air atau bahkan kehidupan di sana. Planet ini 50 persen lebih besar dan lima kali lebih masif dari bumi.


Mungkinkah ada kehidupan lain di luar sana? Para ilmuwan mengatakan dapat lebih menguak hal tersebut pada tahun 2013, saat pengerjaan teleskop berteknologi tinggi bernama James Webb Space Telescope (JWST)

Referensi: space.com, wikipedia, mamasipenk.co.cc

Read More