ASTRONOMI 1
-
Upload
sukardi-antoni -
Category
Documents
-
view
9 -
download
1
Transcript of ASTRONOMI 1
ASTRONOMI
1. Apa itu Astronomi
Astronomi yaitu berasal dari bahasa yunani yang merupakan ilmu yang
mempelajari tentang jagad raya. Ilmu ini berhubungan dengan objek-objek langit
seperti planet, bulan, bintang, galaksi dan juga struktur skala besar dari jagad raya
secara keseluruhan. Astronomi lebih bersifat ilmu observasional (pengamatan)
daripada eksperimental atau laboratorium. Kalau fisikiawan atau ahli kimia dapat
menyiapkan eksperimen dalam laboratorium dibawah kondisi yang sudah
diketahui, mengubah kondisinya, mengukur keluaran, akan tetapi bagi astronomi
ini tidak bisa, misalkan menambahkan tekanan pada bintang untuk melihat apa
yang akan terjadi.
Astronomi merupakan ilmu yang multidisipliner, dimana memerlukan banyak
ilmu lain: bukan hanya Fisika, matematika melainkan juga kimia dan biologi serta
ilmu yang lainnya untuk menginterpretasi dan memahami hasil pengamatan yang
diperoleh. Para Astronom (ahli Astronomi) memangfaatkan instrumentasi (alat)
bertekhnologi tinggi dan detektor model mutakhir yang sangat sensitif.
contohnya Hubble Space Telescope, sehingga mereka mampu melihat sumber
cahaya seredup cahaya lilin yang ditaruh di bulan.
2. Tokoh-Tokoh Astronomi
Selama berabad-abad telah ada inovator tak terhitung jumlahnya yang telah
memberi kontribusi pada perkembangan dan kemajuan astronomi. Disini saya
akan bahas tentang tokoh-tokoh yang melakukan penelitian astronomi,
diantaranya adalah:
a. Nicolaus Copernicus (1473-1543)
Nicolaus Copernicus merupakan orang berkebangsaan Polandia yang ahli dalam
bidang astronomi, matematika, kedokteran, hukum dan juga ekonomi. Salah satu
sumbangan terbesarnya dalam Astronomi yaitu teori heliosentris yaitu sebuah
teori tentang pergerakan planet-planet yang mengelilingi matahari sebagai
pusatnya (pusat tatasurya). Teori heliosentris ini yang mematahkan teori
sebelumnya yaitu bumi sebagai pusat tatasurya (geosentris). Karena teori
heliosentris ini Copernicus dikenal sebagai bapak Astronomi Modern karena telah
mampu menumbangkan teori salah (geosentris) yang sudah dianut sekian
lamanya.
b. Tycho Brahe (1546-1601)
Tycho Brahe merupakan seorang bangsawan Denmark yang dikenal sebagai
seorang Astronom dan ahli Al-kemiawan (kimia waktu itu belum disebut sebagai
ilmu, melainkan sebuah magic). Tycho merupakan astronom pengamat paling
menonjol di zaman pra-teleskop. Tycho telah merancang dan membangun alat
mesin cetak dari sesuatu yang telah dikembangkan sebelumnya. Dia
menggunakan alat ini untuk mempetakan posisi planet-planet dan benda langit
lainnya dengan ketelian tinggi. Asistennya yang paling terkenal adalah Johannes
Kepler. Setelah kematian Tycho, catatan-catatan pemeta’an mengenai gerak
Planet mars membuat Kepler menemukan tiga hukum pergerakan planet yang
menyokong teori heliosentris.
c. Johannes Kepler (1571-1630)
Johannes Kepler, yaitu seorang berkebangsaan jerman yang menjadi tokoh
penting dalam revolusi ilmiah (yaitu masa saat gagasan baru dalam bidang sains
berkembang dengan pesat dan menjadi dasar ilmu pengetahuan modern), selain itu
juga Kepler dikenal sebagai astronom dan matematikawan dan dia juga dirujuk
sebagai astrofisikiawan teoritik pertama. Johannes Kepler merupakan murid dari
Tycho Brahe dan melanjutkan penelitiannya sehingga menemukan tiga hukum
pergerakan planet, yaitu:
1) Planet-planet bergerak dengan lintasan elips dan matahari sebagai pusatnya.
2) Luas daerah yang disapu pada selang waktu yang sama akan selalu sama.
3) Perioda kuadrat suatu planet berbanding dengan pangkat tiga jarak rata-
ratanya dari Matahari.
d. Galileo Galilei (1564-1642)
Galileo Galilei adalah fisikiawan itali yang juga ahli dalm bidang astronomi dan
filsafat. Sumbangannya dalam bidang Astronomi yaitu antara lain adalah
penyempurna’an teleskop dan dia yang menjadi orang pertama yang
menggunakan teleskop untuk mempelajari secara detail benda-benda langit. Dan
dia juga yang memploklamirkan pertama tentang kemungkinan komposisi bulan
sama dengan bumi, orang pertama yang melaporkan adanya gunung dan lembah
di bulan dan memberikan kesimpulan bulan itu kasar dan tidak rata. Dia juga yang
pertama melihat permukaan matahari yang berubah (pengamatan bintik matahari),
dia juga yang pertama kali melihat 4 satelit milik planet jupiter serta fase dari
planet venus.
e. Isaac Newton (1642-1727)
Isaac Newton adalah seorang fisikiawan, matematikawan, Astronom, filsuf alam,
dan al-kimiawan yang berasal dari Inggris. Isaac Newton dianggap sebagai
pemikir ilmiah sepanjang masa, Newton tidak hanya menyimpulkan hukum
grafitasi tetapi juga membuat tipe baru matematika (yang disebut sebagai
kalkulus) untuk mendiskripsikannya. Penemuan dan teori Newton ini digunakan
rujukan ilmu pengetahuan lebih dari 200 tahun dan juga sebagai pengantar dalam
era Astronomi Modern.
f. Albert Einstein (1879-1955)
Albert Einstein adalah seorang ilmuwan fisika teoretis yang dipandang sebagai
ilmuwan terbesar pada abad ke-20. Albert Einstein ini terkenal dengan konsep
pemberharu teori relativitas klasik, teori relativitasnya Einstein yaitu teori
relativitas khusus (sebagai pemberharu teori relativitas klasik galileo dan hukum
kedua dari Newton) dan teori relativitas umum (sebagai pemberharu teori
gravitasi Newton). Formula yang terkenal dari Einstein yaitu E=mc^2 dimana
menyatakan hubungan antara massa dan energi, formula ini juga dipandang sangat
penting dalam bidang astronomi yaitu sebagai dasar memahami bagaimana proses
fusi hidrogen menjadi helium sebagai energi di matahari atau bintang.
g. Edwin Hubble (1889-1953)
Edwin Hubble adalah astrofisikawan amerika. Selama karirnya, Hubble menjawab
2 pertanya’an terbesar yang mengganggu pemikiran astronom pada saat itu. Dia
menjelaskan apa yang disebut sebagai nebula spiral, buktinya, galaksi lain
membuktikan bahwa alam semesta jauh melampau galaksi kita. Kemudian Hubble
menindak lanjuti tentang penelitian pembuktian bahwa galaksi-galaksi lain
bergerak menjauhi kita dengan kecepatan yang sebanding dengan jarak.
h. Stephen Hawking (1942- sekarang)
Stephen Hawking merupakan ahli fisika teoritis dan menjadi profesor dalam
bidang matematika di Universitas Cambridge. Sangat sedikit ilmuan yang hidup
saai ini dimana telah memberikan kontribusi lebih untuk kemajuan sains melebihi
Stephen Hawking. Karyanya secara signifikan telah meningkatkan pengetahuan
kita tentang lubang hitam, fenomena eksotis benda-benda langit, alam semesta
dan pencipta’anya.
3. Cabang-Cabang Ilmu Astronomi
Ada dua cabang utama dari ilmu Astronomi: Astronomi Optika (yaitu
mempelajari benda-benda langit pada pita terlihat) dan Astronomi non-optika
(yaitu mempergunakan alat untuk mempelajari benda-benda langit dengan
memanfa’atkan panjang gelombang sinar gamma).
a. Astronomi Optika
Pada saat ini,ketika kita berfikir tentang Astronomi Optika, kita sering langsung
memvisualisasikannya dengan gambar yang sangat mengagumkan yang telah
diabadikan oleh Hubble Space Telescope (HST), atau close-up gambar planet-
planet yang diambil oleh berbagai pesawat antariksa. Banyak orang tidak
menyadari bahwa gambar-gambar ini juga menghasilkan banyak informasi
tentang sifat, struktur dan evolusi benda di alam semesta ini.
b. Astronomi non-Optika
Kadang-kadang teleskop optik dianggap hanya instrumen murni untuk melakukan
penelitian astronomi, akan tetapi ada jenis lain dari pengamatan yang
berkontribusi secara signifikan dalam pemahaman kita tentang alam semesta. Alat
ini telah mebuktikan pada kita untuk menciptakan gambaran alam semesta kita
yang mencakup keseluruhan spektrum elektromagnetik (dari spektrum energi
signal terendah Radio sampai dengan energi super tinggi Sinar Gamma). Alat ini
telah memberikan informasi pada kita tentang evolusi dan harta karun terbesar
tentang alam semesta, contohnya seperti bintang neutron dan lubang hitam (Black
Hole).
4. Objek Astronomi
Ada banyak objek yang para astronom pelajari, dimana dalam artikel ini akan saya
bagi menjadi beberapa objek seperti berikut:
a. Planetaria
Para peneliti pada bagian ini fokus pada pembelajaran tentang planet, baik
didalam maupun diluar tatasurya kita, serta benda-benda langit seperti asteroid
dan komet.
b. Matahari
Matahari sudah dipelajari selama berabad-abad dan ada sejumlah penelitian besar
yang masih aktif dilakukan. Khusunya, para ilmuan tertarik belajar bagaimana
perubahan dari matahari dan mencoba untuk mengetahui dan memahami
bagaimana pengaruh perubahan ini tehadap bumi.
c. Bintang
Secara sederhananya. Astronomi bintang adalah studi tentang bintang, termasuk
evolusi pencipta’an bintang dan akhir riwayat bintang (supernova). Para astronom
menggunakan alat untuk mempelajari objek berbeda disemua panjang
gelombangdan menggunakan informasi tersebut untuk memodelkan fisik bintang-
bintang.
d. Galaksi
Galaksi Bimasakti merupakan sebuah sistem yang sangat kompleks menegani
bintang, nebula dan debu (dust). Para astronomi mempelajari pergerakan dan
evolusi Bimasakti untuk mengetahui bagaimana galaksi terbentuk.
e. Ekstra Galaksi
Para astronom mempelajari galaksi lain di alam semesta untuk mempelajari
bagaimana galaksi dikelompokkan dan berinteraksi dalam skala besar.
Sekian dari paparan saya tentang Astronomi, kalau ada kesalahan dalam
pemahaman saya, mohon kritik dan sarannya.
Penggunaan istilah "astronomi" dan "astrofisika"
Secara umum baik "astronomi" maupun "astrofisika" boleh digunakan untuk
menyebut ilmu yang sama. Apabila hendak merujuk ke definisi-definisi kamus
yang baku, "astronomi" bermakna "penelitian benda-benda langit dan materi di
luar atmosfer Bumi serta sifat-sifat fisika dan kimia benda-benda dan materi
tersebut" sedang "astrofisika" adalah cabang dari astronomi yang berurusan
dengan "tingkah laku, sifat-sifat fisika, serta proses-proses dinamis dari benda-
benda dan fenomena-fenomena langit".
Dalam kasus-kasus tertentu, misalnya pada pembukaan buku The Physical
Universe oleh Frank Shu, "astronomi" boleh dipergunakan untuk sisi kualitatif
dari ilmu ini, sedang "astrofisika" untuk sisi lainnya yang lebih berorientasi fisika.
Namun demikian, penelitian-penelitian astronomi modern kebanyakan berurusan
dengan topik-topik yang berkenaan dengan fisika, sehingga bisa saja kita
mengatakan bahwa astronomi modern adalah astrofisika. Banyak badan-badan
penelitian yang, dalam memutuskan menggunakan istilah yang mana, hanya
bergantung dari apakah secara sejarah mereka berafiliasi dengan departemen-
departemen fisika atau tidak. Astronom-astronom profesional sendiri banyak yang
memiliki gelar di bidang fisika. Untuk ilustrasi lebih lanjut, salah satu jurnal
ilmiah terkemuka pada cabang ilmu ini bernama Astronomy and Astrophysics
(Astronomi dan Astrofisika).
Astronomi observasional
Seperti diketahui, astronomi memerlukan informasi tentang benda-benda langit,
dan sumber informasi yang paling utama sejauh ini adalah radiasi
elektromagnetik, atau lebih spesifiknya, cahaya tampak. Astronomi observasional
bisa dibagi lagi menurut daerah-daerah spektrum elektromagnetik yang diamati:
sebagian dari spektrum tersebut bisa diteliti melalui permukaan Bumi, sementara
bagian lain hanya bisa dijangkau dari ketinggian tertentu atau bahkan hanya dari
ruang angkasa. Keterangan lebih lengkap tentang pembagian-pembagian ini bisa
dilihat di bawah:
Astronomi radio
Astronomi observasional jenis ini mengamati radiasi dengan panjang gelombang
yang lebih dari satu milimeter (perkiraan). Berbeda dengan jenis-jenis lainnya,
astronomi observasional tipe radio mengamati gelombang-gelombang yang bisa
diperlakukan selayaknya gelombang, bukan foton-foton yang diskrit. Dengan
demikian pengukuran fase dan amplitudonya relatif lebih gampang apabila
dibandingkan dengan gelombang yang lebih pendek.
Gelombang radio bisa dihasilkan oleh benda-benda astronomis melalui pancaran
termal, namun sebagian besar pancaran radio yang diamati dari Bumi adalah
berupa radiasi sinkrotron, yang diproduksi ketika elektron-elektron berkisar di
sekeliling medan magnet. Sejumlah garis spektrum yang dihasilkan dari gas
antarbintang (misalnya garis spektrum hidrogen pada 21 cm) juga dapat diamati
pada panjang gelombang radioBeberapa contoh benda-benda yang bisa diamati
oleh astronomi radio: supernova, gas antarbintang, pulsar, dan inti galaksi aktif
(AGN - active galactive nucleus).
Astronomi inframerah
Astronomi inframerah melibatkan pendeteksian beserta analisis atas radiasi
inframerah (radiasi di mana panjang gelombangnya melebihi cahaya merah).
Sebagian besar radiasi jenis ini diserap oleh atmosfer Bumi, kecuali yang panjang
gelombangnya tidak berbeda terlampau jauh dengan cahaya merah yang tampak.
Oleh sebab itu, observatorium yang hendak mengamati radiasi inframerah harus
dibangun di tempat-tempat yang tinggi dan tidak lembap, atau malah di ruang
angkasa.
Spektrum ini bermanfaat untuk mengamati benda-benda yang terlalu dingin untuk
memancarkan cahaya tampak, misalnya planet-planet atau cakram-cakram
pengitar bintang. Apabila radiasinya memiliki gelombang yang cenderung lebih
panjang, ia dapat pula membantu para astronom mengamati bintang-bintang muda
pada awan-awan molekul dan inti-inti galaksi — sebab radiasi seperti itu mampu
menembus debu-debu yang menutupi dan mengaburkan pengamatan astronomis.
Astronomi inframerah juga bisa dimanfaatkan untuk mempelajari struktur kimia
benda-benda angkasa, karena beberapa molekul memiliki pancaran yang kuat
pada panjang gelombang ini. Salah satu kegunaannya yaitu mendeteksi
keberadaan air pada komet-komet.
Astronomi optikal
Teleskop Subaru (kiri) dan Observatorium Keck (tengah) di Mauna Kea,
keduanya contoh observatorium yang bisa mengamati baik cahaya tampak atau
cahaya hampir-inframerah. Di kanan adalah Fasilitas Teleskop Inframerah NASA,
yang hanya beroperasi pada panjang gelombang hampir-inframerah.
Dikenal juga sebagai astronomi cahaya tampak, astronomi optikal mengamati
radiasi elektromagnetik yang tampak oleh mata telanjang manusia. Oleh sebab itu,
ini merupakan cabang yang paling tua, karena tidak memerlukan peralatan.[38]
Mulai dari penghujung abad ke-19 sampai kira-kira seabad setelahnya, citra-citra
astronomi optikal memakai teknik fotografis, namun sebelum itu mereka harus
digambar menggunakan tangan. Dewasa ini detektor-detektor digitallah yang
dipergunakan, terutama yang memakai CCD (charge-coupled devices, peranti
tergandeng-muatan).
Cahaya tampak sebagaimana diketahui memiliki panjang dari 4.000 Å sampai
7.000 Å (400-700 nm).[38] Namun demikian, alat-alat pengamatan yang dipakai
untuk mengamati panjang gelombang demikian dipakai pula untuk mengamati
gelombang hampir-ultraungu dan hampir-inframerah.
Astronomi ultraungu
Ultraungu yaitu radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang lebih kurang
100 sampai 3.200 Å (10-320 nm). Cahaya dengan panjang seperti ini diserap oleh
atmosfer Bumi, sehingga untuk mengamatinya harus dilakukan dari lapisan
atmosfer bagian atas, atau dari luar atmosfer (ruang angkasa). Astronomi jenis ini
cocok untuk mempelajari radiasi termal dan garis-garis spektrum pancaran dari
bintang-bintang biru yang bersuhu sangat tinggi (klasifikasi OB), sebab bintang-
bintang seperti itu sangat cemerlang radiasi ultraungunya — penelitian seperti ini
sering dilakukan dan mencakup bintang-bintang yang berada di galaksi-galaksi
lain. Selain bintang-bintang OB, benda-benda langit yang kerap diamati melalui
astronomi cabang ini antara lain nebula-nebula planet, sisa-sisa supernova, atau
inti-inti galaksi aktif. Diperlukan penyetelan yang berbeda untuk keperluan seperti
demikian sebab cahayanya mudah tertelan oleh debu-debu antarbintang.
Astronomi sinar-X
Benda-benda bisa memancarkan cahaya berpanjang gelombang sinar-X melalui
pancaran sinkrotron (berasal dari elektron-elektron yang berkisar di sekeliling
medan magnet) atau melalui pancaran termal gas pekat dan gas encer pada 107 K.
Sinar-X juga diserap oleh atmosfer, sehingga pengamatan harus dilakukan dari
atas balon, roket, atau satelit penelitian. Sumber-sumber sinar-X antara lain
bintang biner sinar-X (X-ray binary), pulsar, sisa-sisa supernova, galaksi elips,
gugusan galaksi, serta inti galaksi aktif.
Astronomi sinar-gamma
Astronomi sinar-gamma mempelajari benda-benda astronomi pada panjang
gelombang paling pendek (sinar-gamma). Sinar-gamma bisa diamati secara
langsung melalui satelit-satelit seperti Observatorium Sinar-Gamma Compton
(CGRO), atau dengan jenis teleskop khusus yang disebut teleskop Cherenkov
(IACT). Teleskop jenis itu sebetulnya tidak mendeteksi sinar-gamma, tapi mampu
mendeteksi percikan cahaya tampak yang dihasilkan dari proses penyerapan sinar-
gamma oleh atmosfer.
Kebanyakan sumber sinar-gamma hanyalah berupa ledakan sinar-gamma, yang
hanya menghasilkan sinar tersebut dalam hitungan milisekon sampai beberapa
puluh detik saja. Sumber yang permanen dan tidak sementara hanya sekitar 10%
dari total jumlah sumber, misalnya sinar-gamma dari pulsar, bintang neutron, atau
inti galaksi aktif dan kandidat-kandidat lubang hitam.
Astronomi teoretis
Terdapat banyak jenis-jenis metode dan peralatan yang bisa dimanfaatkan oleh
seorang astronom teoretis, antara lain model-model analitik (misalnya politrop
untuk memperkirakan perilaku sebuah bintang) dan simulasi-simulasi numerik
komputasional; masing-masing dengan keunggulannya sendiri. Model-model
analitik umumnya lebih baik apabila peneliti hendak mengetahui pokok-pokok
persoalan dan mengamati apa yang terjadi secara garis besar; model-model
numerik bisa mengungkap keberadaan fenomena-fenomena serta efek-efek yang
tidak mudah terlihat.
Para teoris berupaya untuk membuat model-model teoretis dan menyimpulkan
akibat-akibat yang dapat diamati dari model-model tersebut. Ini akan membantu
para pengamat untuk mengetahui data apa yang harus dicari untuk membantah
suatu model, atau memutuskan mana yang benar dari model-model alternatif yang
bertentangan. Para teoris juga akan mencoba menyusun model baru atau
memperbaiki model yang sudah ada apabila ada data-data baru yang masuk.
Apabila terjadi pertentangan/inkonsistensi, kecenderungannya adalah untuk
membuat modifikasi minimal pada model yang bersangkutan untuk
mengakomodir data yang sudah didapat. Kalau pertentangannya terlalu banyak,
modelnya bisa dibuang dan tidak digunakan lagi.
Topik-topik yang dipelajari oleh astronom-astronom teoretis antara lain: dinamika
dan evolusi bintang-bintang; formasi galaksi; struktur skala besar materi di alam
semesta; asal usul sinar kosmik; relativitas umum; dan kosmologi fisik (termasuk
kosmologi dawai dan fisika astropartikel). Relativitas astrofisika dipakai untuk
mengukur ciri-ciri struktur skala besar, di mana ada peran yang besar dari gaya
gravitasi; juga sebagai dasar dari fisika lubang hitam dan penelitian gelombang
gravitasional.
Beberapa model/teori yang sudah diterima dan dipelajari luas yaitu teori
Dentuman Besar, inflasi kosmik, materi gelap, dan teori-teori fisika fundamental.
Kelompok model dan teori ini sudah diintegrasikan dalam model Lambda-CDM.
Beberapa contoh proses:
Proses fisik Alat eksperimen Model teoretisYang
dijelaskan/diprediksi
Gravitasi Teleskop radioEfek Nordtvedt (sistem gravitasi yang mandiri)
Lahirnya sebuah tata bintang
Fusi nuklir Spektroskopi Evolusi bintang
Bagaimana bintang berpijar; bagaimana logam
terbentuk (nukleosintesis).
Dentuman Besar (Big Bang)
Teleskop luar angkasa Hubble,
COBE
Alam semesta yang
mengembang
Usia alam semesta
Fluktuasi kuantum
Inflasi kosmikMasalah kerataan
alam semesta (flatness problem)
Keruntuhan gravitasi
Astronomi sinar-X
Relativitas umum
Sekumpulan lubang hitam di pusat Galaksi Andromeda.
Siklus CNO pada bintang-bintang
Wacana yang tengah hangat dalam astronomi pada beberapa tahun terakhir adalah materi gelap dan energi gelap — penemuan dan kontroversi mengenai topik-topik ini bermula dari penelitian atas galaksi-galaksi.