Cabang-cabang Astronomi

Astronomy dipisahkan ke dalam cabang. Perbedaan pertama di antara 'teoretis dan  observational' astronomi. Pengamat menggunakan berbagai jenis alat untuk  mendapatkan data tentang gejala, data yang kemudian dipergunakan oleh  teoretikus untuk 'membuat' teori dan model, menerangkan pengamatan dan  memperkirakan yang baru. 

Bidang yang dipelajari juga dikategorikan menjadi dua cara yang berbeda: dengan  'subyek', biasanya menurut daerah angkasa (misalnya Astronomi Galaksi) atau  'masalah' (seperti pembentukan bintang atau kosmologi); atau dari cara yang  dipergunakan untuk mendapatkan informasi (pada hakekatnya, daerah di mana  spektrum elektromagnetik dipakai). Pembagian pertama bisa diterapkan kepada  baik pengamat maupun teoretikus, tetapi pembagian kedua ini hanya berlaku bagi  pengamat (dengan tak sempurna), selama teoretikus mencoba menggunakan  informasi yang ada, di semua panjang gelombang, dan pengamat sering  mengamati di lebih dari satu daerah spektrum. 

Berdasarkan subyek atau masalah 

Astronomi Planet, atau Ilmu Pengetahuan Planet: setan debu Mars. Dipotret oleh  NASA Global Surveyor di orbit Mars, coret gelap yang panjang terbentuk oleh  gerakan gumpalan atmosfer Mars yang berputar-putar (dengan kesamaan ke angin  tornado darat). Setan debu (tempat hitam) mendaki tembok kawah. Coret di  setengah tangan benar gambar adalah bukit pasir di lantai kawah.

• Astrometri: penelitian posisi benda di langit dan perubahan posisi mereka.  Mendefinisikan sistem koordinat yang dipakai dan kinematika dari bendabenda di galaksi kita. 
• Kosmologi: penelitian alam semesta sebagai seluruh dan evolusinya. 
• Fisika galaksi: penelitian struktur dan bagian galaksi kita dan galaksi lain. 
• Astronomi ekstragalaksi: penelitian benda (sebagian besar galaksi) di luar  galaksi kita. 
• Pembentukan galaksi dan evolusi: penelitian pembentukan galaksi, dan evolusi mereka. 
• Ilmu planet: penelitian planet dan tata surya. 
• Fisika bintang: penelitian struktur bintang. 
• Evolusi bintang: penelitian evolusi bintang dari pembentukan mereka sampai akhir mereka sebagai bintang sisa.  Pembentukan bintang: penelitian kondisi dan proses  yang menyebabkan  pembentukan bintang di dalam awan gas, dan proses pembentukan itu sendiri. 

Read more »

Sejarah Terbentuknya Galaksi Bima Sakti

Sebuah penelitian yang dilakukan para ilmuwan di Universitas Durham mengungkapkan asal muasal bintang purba di alam semesta. Menurut hasil penelitian mereka tersebut, bintang-bintang purba tersebut berasal dari sisa-sisa galaksi kecil yang terkoyak saat terjadi tabrakan galaksi 5 milyar tahun lalu.

Galaksi Yang Terkoyak

Untuk mengetahui kejadian tersebut, para ilmuwan dari Durham's Institute for Computational Cosmology beserta para kolaborator dari Max Planck Institute for Astrophysics, Jerman, dan Groningen University, Belanda melakukan simulasi besar-besaran yang bertujuan untuk menciptakan kembali awal mula terbentuknya galaksi Bima Sakti.

Simulasi yang dilakukan ini ternyata mengungkap keberadaan bintang-bintang purba ditemukan di puing halo bintang sekeliling Bima Sakti, ternyata telah terkoyak dari galaksi yang lebih kecil akibat gaya gravitasi yang terbentuk saat terjadinya tabrakan galaksi.

Menurut prediksi kosmolog, alam semesta dini terdiri dari galaksi-galaksi kecil yang memiliki masa hidup pendek dan memimpin terjadinya kekerasan. Galaksi-galaksi ini kemudian bertabrakan satu sama lainnya meninggalkan puing-puing yang akhirnya menetap dan tampak seperti galaksi dalam hal ini Bima Sakti.

Hasil penelitian ini juga sekaligus menunjukkan kalau bintang-bintang purba di Bima Sakti sesungguhnya berasal dari galaksi lain dan bukannya bintang-bintang awal yang lahir di Bima Sakti saat ia mulai terbentuk 10 milyar tahun lalu. Arkeologi Galaktik Penelitian ini tak pelak membuat Andrew Cooper dari Universitas Durham beserta rekan-rekannya menjadi ahli arkeologi galaktik yang mencari situs dimana terdapat bintang purba untuk diteliti sehingga bisa mengungkap sejarah terbentuknya galaksi Bima Sakti. Dan yang pasti untuk mendapatkan situs bintang purba pun tak mudah, karena mereka tersebar di sekeliling galaksi, bukan terkumpul hanya di suatu tempat saja. 

Simulasi yang dijalankan menunjukkan betapa berbedanya relik yang ada di Bima Sakti saat ini, seperti halnya bintang-bintang purba yang memiliki kaitan dengan sebuah kejadian di masa lalu. Nah, seperti halnya lapisan batuan purbayang mengungkap sejarah Bumi, halo bintang juga mempertahankan catatan berbagai kejadian dramatik pada satu periode di masa lalu Bima Sakti yang berakhir jauh sebelum Matahari lahir.

Simulasi yang dilakukan ini dimulai sesaat setelah Dentuman Besar, sekitar 13 milyar tahun lalu. Setelah itu digunakan hukum fisika yang berlaku umum untuk mensimulasi evolusi materi gelap dan bintang-bintang. Simulasi ini dilakukan dengan kondisi yang realistik serta mampu memperbesar dan memperlihatkan detil struktur halo bintang, termasuk di dalamnya "aliran" bintang. Aliran bintang disini merupakan bintang yang terlontar atau tertolak dari galaksi-galaksi kecil sebagai akibat gaya gravitasi materi gelap. Hasil simulasi memperlihatkan, satu bintang dalam seratus bintang di Bima Sakti berasal dari halo bintang, yang lebih besar dari piringan spiral galaksi. Dan bintang-bintang tersebut usianya sudah hampir setua alam semesta. Tak pelak, simulasi ini bisa dikatakan merupakan cetak biru dari pembentukan galaksi, yang memperlihatkan petunjuk penting dari sejarah kelam dan dramatik yang pernah ada di Bima Sakti.


Sumber : http://blog.unsri.ac.id/download3/33768.pdf

Read more »

Asal Mula Terbentuknya Galaksi

Teori Steady State

Teori ini berpendapat bahwa materi yang hilang melalui resesi galaksigalaksi, karena pengembungan alam  yang berlangsung terus menerus digantikan  oleh materi yang baru saja tercipta sehingga alam semesta yang terlihat tetap berada dalam keadaan tidak berubah (stady state), artinya bahwa materi secara  terus menerus tercipta diseluruh alam semesta. Teori ini sama sekali tidak  menyebut peristiwa awal yang bersifat khusus pada waktu atau ruang. Tidak  ada  awal maupun akhir karena materi diperbarui secara terus menerus di satu tempat sementara di tempat lain dihancurkan.

Teori Ekspansi dan Kontraksi

Teori ini berpendapat bahwa ada suatu siklus di jagat raya. Satu siklus  mengalami satu masa ekspansi dan satu masa kontraksi. Satu siklus diperkirakan  berlangsung selama 30 milyar tahun. Dalam masa ekspansi terbentuklah galaksigalaksi serta bintang-bintang di dalamnya. Ekspansi ini diakibatkan oleh adanya  reaksi inti hydrogen yang pada akhirnya membentuk unsur-unsur lain yang  komplek. Pada masa kontraksi, galaksi-galaksi dan bintang-bintang yang telah  terbentuk meredup dan unsure-unsur yang telah terbentuk menyusut dengan mengeluarkan tenaga berupa panas yang sangat tinggi. Disebut juga Oscillating  Theory (teori mengembang dan memampat).

Teori Big – Bang

Keberadaan awal pada peristiwa besar ini melengkapi ketidaktahuan  manusia tentang awal mula alam semesta dan merupakan bahan dari spekulasi  sesungguhnya yang mempunyai dasar kuat.Teori ini mengasumsikan sekitar 15 milyar tahun lalu  dimulai dari ledakan yang dahyat dan  dilanjutkan  dengan pengambangan alam semesta. Point penting.

dari semua peristiwa ini adalah waktu,  materi , energi dan ruang merupakan satu  keterpaduan. Kejadian ini bukan ledakan biasa tetapi cukup memenuhi semua  peristiwa dari ruang dengan semua partikel yang menjadi embrio alam semesta  yang mendesak keluar dari masing-masing yang lain.  Telah dijelaskan sebelumnya Big bang adalah teori ilmu pengetahuan yang  menjelaskan perkembangan dan bentuk awal dari alam semesta. Ide sentral dari  teori ini adalah bahwa teori relativitas umum dapat dikombinasikan dengan hasil  pemantauan dalam skala besar pada pergerakan galaksi terhadap satu sama lain,  dan meramalkan bahwa suatu saat alam semesta akan kembali atau terus. 

Konsekuensi alami dari Teori Big Bang yaitu pada masa lampau alam semesta  punya suhu yang jauh lebih tinggi dan kerapatan yang jauh lebih tinggi. Teori Big-Bang juga dikenal teori Super Dense, menyatakan bahwa jika  alam semesta mengembang pada skala tertentu, maka ketika kita pergi kembali ke  dalam waktu, kelompok-kelompok galaksi akan semakin mendekat dan  tentu  akan sampai pada suatu saat di mana semua materi, energi dan waktu yang  membentuk alam semeseta terkonsentrasi   pada suatu tempat  dalam bentuk  gumpalan  yang sangat padat ( super dense agglomeration). Dengan  bekerja  mundur , dari peringkat resesi galaksi-galaksi yang teramati, ditemukan bahwa  galaksi-galaksi  itu diduga telah berada berdekatan  satu sama lain sekitar 12  milyar tahun yang lalu. Dipostulasikan bahwa saat ini ledakan hebat menyebabkan  alam semesta mengembang 1030 kali atau lebih dari ukuran aslinya, sebagai akibatnya gumpalan yang sangat  padat dari materi dan energi  berserakan menjadi banyak bagian  yang semuanya berjalan dengan  kecepatan berbeda-beda ke arah  berbeda-beda pula.  Hasil dari  ledakan ini berkondensasi  membentuk benda-benda langit  seperti yang ada sekarang.  Pengembangan alam alam yang teramati ini merupakan kelanjutan dari proses ini.  

Teori berkonsentrasi pada peristiwa spesifik  sebagai „awal‟  alam semesta dan menampilkan suatu evolusi progresif sejak titik itu hingga sekarang.  Selama satu  abad terakhir, serangkaian percobaan, pengamatan, dan perhitungan yang dilakukan dengan menggunakan teknologi mutakhir, telah  mengungkapkan  tanpa ragu bahwa alam semesta   memiliki   permulaan. Para ilmuwan telah memastikan bahwa alam semesta berada dalam keadaan yang terus  mengembang. Dan mereka telah menyimpulkan bahwa, karena alam semesta  mengembang, jika alam ini dapat bergerak mundur dalam waktu, alam semesta ini  tentulah memulai pengembangannya dari sebuah titik tunggal. Sungguh,  kesimpulan yang telah dicapai ilmu pengetahuan saat ini adalah alam semesta  bermula dari ledakan titik tunggal ini. Ledakan ini disebut “Dentuman Besar” atau  Big-bang

Sumber : http://geo.fis.unesa.ac.id/berkas/kuliah/Teori%20Tentang%20Terbentuknya%20Alam%20Semesta.pdf

Read more »

Berapakah Usia Alam Semesta ?

BERAPAKAH USIA  ALAM SEMESTA?

Untuk menjawab pertanyaan tersebut terlebih dahulu kita lihat beberapa teori tentang terbentuknya alam semesta

Teori kuantum yang dikembangkan oleh Erwin Schrödinger dan Werner  Heisenberg, dan teori relativitas khusus yang dibangun oleh Albert Einstein pada  permulaan abad kedua puluh dapat dipandang sebagai dua teori fisika yang sangat  revolusioner karena telah memperkenalkan perubahan yang sangat drastis  kedalam konsepsi kita mengenai alam semesta beserta semua fenomena atau  peristiwa yang terjadi di dalamnya. Pemakaian ke dua teori ini telah terbukti  sangat ampuh untuk menjelaskan berbagai masalah fisika fundamental yang  belum terpecahkan sampai akhir abad kesembilanbelas. 

Teori kuantum dikembangkan setelah mengamati bahwa benda  mikroskopik seperti atom dan molekul, mempunyai perilaku yang sangat berbeda  dari perilaku benda makroskopik yang kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari.  Dalam kenyataannya, perilaku sebuah benda mikroskopik selalu didasarkan pada  prinsip ketakpastian  (Heissenberg uncertainty principle) dan pada  tafsiran kemungkinan  (probability interpretation) yang sama sekali tidak berlaku untuk sebuah benda  makroskopik.  Teori relativitas khusus dibangun berdasarkan pemikiran bahwa ruang  dan waktu memainkan peranan yang sama pentingnya untuk menjelaskan tiaptiap peristiwa yang terjadi dalam alam semesta ini. Teori ini sangat sesuai digunakan untuk sebuah benda yang bergerak dengan kecepatan yang sangat  besar. Teori medan kuantum (quantum field theory) yang merupakan gabungan dari  teori kuantum dengan teori relativitas khusus telah berhasil menjelaskan banyak  sekali proses yang melibatkan partikel elementer. Teori ini, yang dirumuskan  sebagai sebuah  teori medan gauge  (gauge field theory) memungkinkan para ilmuwan  fisika untuk memahami ke tiga interaksi fundamental yang menentukan perilaku  partikel-partikel elementer yakni,  interaksi elektromagnetik  (electromagnetic interaction),  interaksi lemah (weak interaction) dan interaksi kuat (strong interaction).  

Hasil-hasil yang sangat mengagumkan yang dicapai oleh teori medan gauge  ini adalah sebagai berikut : 

1. Penemuan arus netral lemah (weak neutral current) 
2. Penjelasan mengenai terbentuknya massa partikel elementer melalui  pengrusakan simetri secara spontan (spontaneously broken symmetry). 
3. Pembangunan sebuah model unifikasi dari interaksi elektromagnetik dengan  interaksi lemah oleh Glashow, Weinberg dan Salam (GWS mode). Model  unifikasi ini dikenal sebagai model electroweak (electroweak model). 
4. Pembangunan berbagai model teory unifikasi agung (GUT – grand unified theory)  yang menggabungkan ke tiga interaksi fundamendal tersebut. 
5. Membuka kemungkinan untuk membangun sebuah teori medan kuantum  yang menggabungkan fermion dan boson yang dikenal sebagai  teori  supersimetri. 
6. Pembangunan model supersimetri unifikasi agung sebagai sebuah teori  medan gauge lokal yang memasukkan gravitasi. Model ini dikenal sebagai  model supergravitasi. 

Dalam teori medan kuantum, semua  partikel elementer diperlakukan  sebagai sebuah benda titik. Benda titik ini menghasilkan divergensi yang  sepenuhnya tidak dapat dilenyapkan. Untuk menghindari divergensi ini maka teori  ini dikembangkan kedalam sebuah teori di mana partikel elementer itu dipandang  bukan sebagai sebuah benda titik, tetapi sebagai sebuah dawai yang panjangnya  10-33 cm. Teori ini dinamakan  teori superdawai  (super string theory). Ternyata teori  superdawai ini memungkinkan penggabungan medan gravitasi dengan interaksi  elektromagnetik, interaksi lemah dan interaksi kuat. Karena itu, teori ini sering  juga dinamakan sebagai teori dari segala sesuatu (theory of everything). Namun demikian,  sampai sekarang ini belum ada satupun teori yang betul-betul dapat diandalkan  untuk menggabungkan ke empat jenis interaksi itu yakni, belum ada satu teori  yang secara menyakinkan mampu menjelaskan adanya gravitasi kuantum  (quantum gravity).

Teori kuantum dan teori relativitas khusus tersebut tidak  memperhitungkan pengaruh medan gravitasi dalam semua proses fisika. Untuk  menjelaskan pengaruh medan gravitasi itu maka pada tahun 1911, Einstein  membangun sebuah teori gravitasi baru yang dinamakan  teori relativitas umum (general theory of relativity). 

Dalam teori relativitas khusus dan dalam teori relativitas umum, arti dari  jarak di antara dua benda dalam sebuah ruang berdimensi tiga seperti yang  biasanya kita pahami harus digeneralisir kedalam sebuah interval dalam sebuah  ruang-waktu berdimensi empat. Interval  ini dinamakan juga metrik dari ruangwaktu itu karena bentuk dari interval ini ditentukan oleh komponen-komponen dari sebuah tensor metrik yang nilainya bergantung pada materi yang terdapat  dalam ruang-waktu tersebut. 

Dalam teori relativitas khusus, interval ruang-waktu inilah yang  digunakan untuk menjelaskan mengapa sebuah jam yang bergerak akan  menunjukkan waktu yang lebih lambat dibandingkan kepada waktu yang  ditunjukkan oleh jam yang diam, dan mengapa sebuah tongkat yang bergerak  mempunyai panjang yang lebih pendek dibandingkan kepada panjang dari tongkat  itu sewaktu diam. 

Dalam teori relativitas umum, interval ruang-waktu itu adalah sebuah  pemecahan dari persamaan medan gravitasi Einstein di luar sebuah distribusi  materi. Interval dari sebuah ruang-waktu dalam teori relativitas umum selalu  mempunyai sebuah  singularitas. Singularitas ini mengindikasikan keberadaan  sebuah benda yang sangat masif yang dinamakan lubang hitam (black hole). Benda  yang berperilaku menyerupai sebuah lubang hitam tetapi dengan arah waktu yang  dibalikkan (time reversed black hole) dinamakan sebuah  lubang putih  (white hole).  Persamaan medan gravitasi Einstein mengandung sebuah konstanta kosmologi  yang sampai sekarang masih menimbulkan berbagai macam kontroversi. Teori  relativitas umum inilah yang mendasari semua model kosmologi relativistik yang  menjelaskan struktur dari sebuah alam semesta berskala besar. 

Berdasarkan sejumlah besar hasil observasi yang didapatkan sampai  sekarang maka disimpulkan bahwa alam semesta ini bersifat homogen dan  isotropik. Walaupun banyak sekali model kosmologi relativistik yang telah  dikembangkan para ilmuwan fisika sampai sekarang, namun menurut catatan  sejarah perkembangannya semua model tersebut diilhami oleh model-model  kosmologi homogen yang mula-mula dibangun oleh Einstein, de Sitter dan Friedmann. 

Model Kosmologi Einstein yang dikembangkan pada tahun 1916 adalah  sebuah model kosmologi untuk sebuah struktur ruang waktu yang statis dan yang  mempunyai kelengkungan positif yang konstan. Model ini kemudian dimodifikasi setelah Hubble menemukan bahwa alam semesta ini bukan statis tetapi terus 

mengembang. 

Model kosmologi de Sitter yang dikembangkan pada tahun 1917 adalah  sebuah model kosmologi untuk sebuah struktur ruang-waktu  tanpa materi dan  mempunyai kelengkungan negatif yang konstan. Perlu dicatat bahwa de Sitter  adalah ilmuwan pertama yang membuktikan bahwa materi tidak diperlukan untuk  menghasilkan kelengkungan dari ruang-waktu.  Model kosmologi Friedmann yang  dibangun pada tahun 1922 dapat  dipandang sebagai sebuah model yang berada di antara model kosmologi Einstein  dan model kosmologi de Sitter. 

Alam semesta yang bersifat homogen dan isotropik yang paling sering  dianalisis mempunyai struktur geometri yang dinyatakan oleh metrik RobertsonWalker. Metrik ini adalah sebuah pemecahan dari persamaan medan Einstein  vakum dengan memilih konstanta kosmologi yang besarnya sama dengan nol.  Kelahiran alam semesta seperti ini selalu diawali oleh sebuah  dentuman besar (bigbang) yang terjadi pada waktu Planck,  t = 10-43  detik. Metrik ini mengandung  sebuah faktor skala yang dapat digunakan untuk menghitung kecepatan ekspansi  dari alam semesta yang biasanya dikenal sebagai konstanta Hubble. Metrik ini juga  mengandung sebuah indeks kelengkungan yang akan menentukan apakah alam  semesta itu merupakan sebuah alam semesta terbuka, alam semesta datar, atau  alam semesta tertutup. Hasil-hasil perhitungan menunjukkan bahwa masingmasing alam semesta ini mempunyai umur yang ordenya 10 milyar tahun. 

Einstein sendiri yakin bahwa alam semesta ini adalah sebuah alam semesta yang  tertutup.  GUT adalah satu-satunya teori yang memungkinkan kita untuk  menelusuri kembali sejarah alam semesta semenjak kelahirannya pada waktu  Planck.   Pada waktu kelahiran alam semesta, besarnya temperatur adalah 1032 derajat kelvin dan segala sesuatu terdapat dalam bentuk radiasi. Pada waktu-waktu  yang selanjutnya, terjadi pengrusakan simetri yang menghasilkan massa. Tabel  berikut ini memperlihatkan kronologi dari peristiwa-peristiwa yang terjadi sejak  kelahiran alam semesta, dan juga menunjukkan energi, temperatur dan besarnya 

ukuran dari alam semesta pada waktu-waktu yang bersangkutan. Hasil-hasil dalam  tabel ini dihasilkan dari model kosmoogi yang digabungkan dengan teori unifikasi  agung (GUT = Grand Unified theory). 

Sumber ::  http://www.itb.ac.id/focus/focus_file/makalah%20Prof.%20Pantur%20Silaban%20dalam%20Kuliah%20Populer.pdf

Read more »