Jumat, 30 Maret 2012

Alam Semesta Beserta Isinya


 Alam semesta adalah seluruh materi, energi dan ruang tempat kedudukan materi dan energi.

Ukuran alam semesta

Ukuran alam semesta kita saat ini diperkirakan 13 miliar tahun cahaya ke segala arah. Satu tahun cahaya adalah jarak yang ditempuh cahaya dalam satu tahun, yaitu sekitar 9,46 triliun kilometer atau 63 ribu kali jarak bumi ke matahari. Cahaya dipakai sebagai satuan ukur karena cahaya adalah benda tercepat di alam semesta. Ukuran ini tidak tetap karena alam semesta mengembang seiring waktu sehingga ukurannya terus bertambah di masa datang.

Umur alam semesta

Umur alam semesta kita juga diperkirakan 13 miliar tahun. Hal ini dikarenakan laju pengembangan bagian terjauh alam semsta hampir sama dengan kecepatan cahaya itu sendiri.

Ruang gerak alam semesta

Ruang gerak di alam semesta adalah tiga dimensi, dimana semua objek dapat bergerak dalam ruang yang tersaji secara matematis oleh tiga sumbu saling tegak lurus, kiri-kanan, atas-bawah, depan-belakang.

Isi alam semesta

Pada dasarnya alam semesta terisi oleh materi dan energi. Materi dalam alam semesta secara kasarnya terkumpul dalam hirarki berdasarkan sistem. Struktur terbesar dalam alam semesta adalah superkluster filamen.

Objek-objek dalam alam semesta

1. Superkluster filamen

Superkluster filamen adalah kumpulan dari puluhan hingga ratusan kluster galaksi. Gravitasi bersama mereka mengikatnya menjadi filamen dengan panjang 300 hingga 900 juta tahun cahaya, lebar 150 hingga 300 juta tahun cahaya dan tebal 15 hingga 30 juta tahun cahaya. Di antara superkluster dengan superkluster lainnya terdapat ruang kosong raksasa dengan sedikit (bila ada) galaksi.

2. Kluster galaksi

Kluster galaksi adalah kumpulan dari puluhan hingga ribuan galaksi, semua terikat dalam gravitasi bersama. Kluster galaksi membentang dalam ukuran jutaan tahun cahaya. Kluster galaksi kita dinamakan grup lokal. Terdiri dari 25 galaksi. Membentang 3 juta tahun cahaya dengan dua galaksi utama, andromeda dan bima sakti.
Dalam kasus MACSJ0025.4-1222, dua kluster galaksi perlahan bertabrakan dalam ratusan juta tahun. Tabrakan ini mengakibatkan materi gelap dalam kluster galaksi menjadi terpisah sebagian dengan materi normal. MACSJ0025 memuat ratusan galaksi, membentang tiga juta tahun cahaya, dan berada enam miliar tahun cahaya di rasi Cetus.

3. Galaksi.

Galaksi adalah sistem organisasi dari ribuan hingga ratusan ribu tahun cahaya terdiri dari jutaan hingga triliunan bintang, saling tercampur dengan gas dan debu, semua terikat dalam gravitasi bersama. Ada sekitar 300 miliar galaksi di alam semesta. Ada empat jenis galaksi berdasarkan bentuknya, spiral, elips, sferoid dan tak beraturan.
Sebagian besar galaksi elips memiliki kluster globular yang terang dan banyak.
Adalah umum kalau galaksi saling tabrak dan saling makan. Sebagai contoh galaksi NGC 1316 berawal dari galaksi elips raksasa, sekitar 100 juta tahun lalu, menelan galaksi spiral tetangga yang kecil, NGC 1317. bukti ini ditunjukkan oleh karakteristik galaksi spiral berupa garis debu, dan puntiran bintang dan gas yang redup.
Galaksi kita adalah bima sakti. Sebuah galaksi berbentuk spiral berisi sekitar 200 miliar bintang, salah satunya adalah matahari kita. Bima sakti kita tidak sendiri. Ia adalah bagian dari 25 galaksi dalam kluster galaksi grup lokal. Anggota lain termasuklah galaksi besar andromeda (M31), M32, M33, Awan Magellan besar, Awan Magellan kecil, Dwingeloo 1, beberapa galaksi kecil tak beraturan, dan banyak galaksi elips cebol dan galaksi sferoid cebol. galaksi elips cebol M32 dan NGC 205 I adalah galaksi satelit dari galaksi besar andromeda.
Awan magellan kecil adalah galaksi tak beraturan berjarak 210 ribu tahun cahaya dari bumi. Ia memiliki banyak daerah pembentukan bintang yang muda, salah satunya N66, yang berusia 3 hingga 5 juta tahun dan belum membakar hidrogen di intinya. Bintang -bintang bayi ini berkerumun di kluster bintang NGC 346.
Galaksi triangulum (M33) adalah galaksi ketiga terbesar dalam grup lokal. Galaksi spiral ini berdiameter 50 ribu tahun cahaya. Jaraknya 3 juta tahun cahaya dari bima sakti. Didalamnya terdapat daerah NGC 604 yang merupakan daerah pembentukan bintang yang aktif.
Galaksi spiral M83 berjarak 12 juta tahun cahaya di rasi Hydra memiliki lengan-lengan spiral besar yang dipenuhi garis-garis debu dan kluster bintang biru sehingga disebut galaksi roda selatan. Daerah pembentukan bintang merah yang tidak terselip di lengan spiral memberinya nama lain, galaksi seribu rubi. Inti dari M83 adalah kumpulan kerumunan bintang neutron dan lubang hitam.

4. Kluster bintang

Kluster bintang adalah kumpulan bintang yang membentuk tata bintang tunggal terdiri dari puluhan hingga jutaan bintang. Matahari kita tidak berada dalam kluster bintang.
Dalam radius sepuluh tahun cahaya, matahari hanya punya sedikit tetangga. Hal ini karena matahari berada di dekat lengan spiral luar galaksi bima sakti. Bila matahari kita ada dalam kluster bintang galaksi kita, ribuan bintang dapat berada dalam radius tersebut.

5. Globula

Globula adalah tempat kelahiran bintang. Jenisnya dicirikan oleh bentuknya.
Globula kometer dicirikan oleh kepala debu dan ekor. Fitur ini menyebabkan globula kometer memiliki bentuk visual mirip komet, namun kenyataannya sangat jauh berbeda. Di kepala globula terdapat bintang-bintang sangat muda. Globula kometer yang terkenal adalah CG4.

6. Nebula

Sama dengan globula. Hanya saja bentuk nebula lebih tidak beraturan dan tidak sepekat globula. Nebula emisi biasanya berisi hidrogen energi tinggi. beberapa kluster bintang dapat berada di dalam nebula. Contoh nebula emisi adalah nebula hati dan jiwa (IC 1805) berjarak 6 ribu tahun cahaya dan lebarnya 300 tahun cahaya di arah rasi Cassiopeia. Nebula seperti ini merupakan daerah pembentukan bintang. Bintang yang lebih tua memicu pembentukan bintang yang lebih muda. Pembentukan bintang terpicu oleh aliran gas dingin penekan pada simpul yang cukup padat hingga dapat secara gravitasi menjadi bintang. Pada nebula semacam ini biasanya terdapat pilar-pilar spektakuler yang perlahan terbangun oleh gas panas yang mengalir keluar.
Nebula planeter adalah nebula yang tampak seperti planet bila dilihat secara visual. Terbentuk dari gas yang disemburkan oleh bintang mirip matahari yang sekarat. Nebula planeter yang terkenal adala nebula heliks (NGC 7293). Jaraknya 700 tahun cahaya dari bumi, di rasi Aquarius.
Nebula planeter lain yang terkenal adalah nebula cincin (M57) berjarak 2000 tahun cahaya di rasi lira. Cincin tengahnya selebar satu tahun cahaya. Lapisan-lapisan gasnya merupakan lapisan luar bintang yang terlontar dari bintang yang sekarat dan bertipe mirip matahari.

7. Bekas supernova

Supernova adalah ledakan bintang pada saat bintang itu kehabisan bahan bakar nuklirnya. Hanya bintang dengan jangkauan massa tertentu yang mengalami supernova. Tahun 1006 M, cahaya mencapai bumi dari supernova di rasi Lupus, menciptakan “bintang dadakan” di langit yang tampak lebih terang dari Venus dan berlangsung selama dua tahun. Supernova itu, dinamakan SN 1006, terjadi 7 ribu tahun cahaya dan menciptakan bekas yang terus mengembang dan memudar sekarang. SN 1006 memiliki diameter 60 tahun cahaya. Dalam tahun-tahun terakhir, supernova yang lebih kuat lagi terjadi jauh di kedalaman alam semesta yang tampak tanpa alat bantu, namun hanya dalam beberapa detik.

8. Tata bintang

Tata bintang adalah sistem organisasi sekitar satu tahun cahaya terdiri dari satu bintang dan jutaan hingga triliunan benda langit kecil, dari planet, komet, asteroid, meteoroid, satelit, debu, dan gas, semua terikat dengan gravitasi bersama. Tata bintang kita disebut tata surya terdiri dari satu bintang yaitu matahari, dan 8 planet, serta tak terhitung benda lainnya. Ada tata bintang yang terdiri dari bintang ganda, rangkap tiga, rangkap banyak bahkan ratusan hingga jutaan bintang. Bila telah membentuk sistem lebih dari sepuluh, tata bintang itu disebut kluster bintang. 85% bintang di galaksi bima sakti adalah tata bintang ganda.

9. Bintang

Bintang adalah benda langit satuan yang memancarkan cahaya sendiri. Matahari adalah salah satu bintang kuning biasa di alam semesta. Usianya 5 miliar tahun. Korona matahari berukuran 20 kali diameter matahari sendiri dan dapat disaksikan pada saat gerhana matahari total. Matahari dan bintang pada umumnya memiliki bintik yang merupakan daerah lebih dingin dari sekitarnya. Mereka juga memiliki flare, sebuah juluran materi bintang yang mirip rambut api.

10. Planet

Planet adalah benda langit yang mengelilingi sebuah bintang dalam orbit tidak saling memotong dan hampir melingkar, serta tidak menghasilkan cahaya sendiri. Tata surya diakui memiliki delapan planet. Planet dibedakan dari bahan penyusunnya, yaitu planet batu dan planet gas. Contoh planet batu adalah mars, bumi, venus dan merkurius. Contoh planet gas adalah saturnus dan neptunus. Semua planet gas memiliki cincin dan satelit.
Selain planet, di tata surya kita juga terdapat planet cebol. saat ini (2008) ada 5 planet cebol di tata surya, yaitu Pluto, Ceres, Eris, Makemake dan Haumea. Haumea berbentuk sangat lonjong dan permukaannya halus. Orbit Haumea kadang lebih dekat ke matahari ketimbang Pluto, namun lebih sering lebih jauh. Haumea sendiri adalah nama IAU dari 2003EL61, yang diambil dari nama Tuhan Hawaii. Haumea memiliki dua buah satelit yang ditemukan tahun 2005, yang diberi nama Hi'iaka dan Namaka, nama-nama putri sang tuhan.
Planet yang mengelilingi bintang lain disebut planet ekstrasolar. Ada lebih dari 300 planet ekstrasolar yang telah ditemukan (2008). Beberapa diantaranya mengelilingi bintang yang mirip dengan matahari. Sebagai contoh adalah bintang berjarak 500 tahun cahaya di rasi Scorpius, ia hanya sedikit lebih massif dan lebih dingin dari matahari. Namun ia jauh lebih muda, hanya beberapa juta tahun. Planet yang terdeteksi mengelilinginya berukuran 8 kali yupiter dan mengorbit 330 satuan astronomi dari bintangnya. Planet ini masih panas dan terang dalam cahaya infra merah karena panas yang dibangkitkan dalam pembentukannya oleh kontraksi gravitasi.
Planet juga ditemukan dalam sistem bintang ganda. Sebagai contoh sistem bitang ganda BD+20 307. sistem ini sangat berdebu dan membuat sistem ini angat terang pada panjang gelombang infra merah. Sistem ini berusia sama dengan matahari dan debu yang mengelilinginya berasal dari tabrakan dua planet seukuran bumi dan venus. BD+20 307 berjarak 300 tahun cahaya di arah rasi Aries.

11. Satelit

Satelit adalah benda yang sifatnya mirip planet namun mengelilingi planet. Contoh satelit adalah bulan, anthe dan methone (keduanya satelit saturnus). Tumbukan meteor pada permukaan satelit planet gas dapat menghasilkan cincin atau busur yang mengelilingi planet.

12. Asteroid

Asteroid adalah batuan besar yang melayang di angkasa. Asteroid merupakan bahan baku planet yang gagal menyatu sehingga tetap menjadi batuan yang tercerai berai. Di tata surya, sumber asteroid utama adalah sabuk asteroid di antara mars dan yupiter. Jumlahnya yang begitu banyak membuat asteroid dinamakan dalam bentuk penomoran, seperti asteroid 2867 Šteins, yang berpapasan dengan Rosetta bulan september 2008 dan 21 Lutetia yang akan dijumpainya bulan juli 2010.

13. Komet

Komet memiliki asal yang sama dengan asteroid. Hanya saja bahan penyusunnya lebih ringan. Sehingga pada saat berada di dekat matahari, bahan pembungkusnya akan menguap meninggalkan jalur seperti ekor panjang. Nama komet dinamakan sesuai penemunya, sebagai contoh komet Churyumov-Gerasimenko yang akan dikunjungi Rosetta bulan november 2014.

14. Meteoroid

Meteoroid adalah batuan-batuan kecil yang terlontar dari tumbukan yang disebabkan objek lebih besar. Bila batuan ini memasuki atmosfer bumi, ia akan terbakar dan kita menyebutnya meteor. Bila batuan ini cukup keras dan besar, ia dapat sampai ke tanah dan kita menyebutnya meteorit. Ada jutaan meteorit yang jatuh di bumi setiap hari, namun kebanyakan mereka terlalu kecil untuk disadari. Ataupun bila cukup besar, mungkin jatuh di lautan, terkubur dalam pasir atau lumpur atau tidak terbedakan dengan batuan biasa. Meteor yang datang dari bulan, mars atau asteroid akan sangat membantu bila ditemukan karena akan mengungkapkan tentang benda langit tersebut. Terdapat waktu tertentu dimana terjadi hujan meteor. Di setiap bulan agustus ada hujan meteor perseid, yang diakibatkan pelintasan komet Swift-Tuttle.

Pusat Galaksi ?

SSinGalaxy.jpg
Apa yang ada di pusat galaksi? Dari sini melihat ek jarak 30 ribu tahun cahaya disana cukup sulit. Debu2 yang saling tindih mengaburkan inti, membuatnya tak terlihat pada teleskop optik. Rediasi dalam s[ektrum infra merah dan radio kurang terganggu oleh debu dan berarti lebih mampu dalam mengungkap fenomena di pusat galaksi. Di antara benda2 aneh yang diyakini ada di tepat di pusat galaksi adalah sumber kompak, dan sangat terang yang disebut Sagittarius A*. Sebagian astronom berpendapat bahwa pada titik ini sumber mirip titik menunjukkan sebuah lubang hitam dengan massa ekivalen dengan beberapa juta matahari.
Sebuah lubang hitam di pusat galaksi?
Sebuah lubang hitam dengan massa sejuta matahari? Kedengarannya luar biasa namun teoritikus menunjukkan bahwa formasi sebuah lubang hitam massif sebenarnya normal pada evolusi galaksi. Walau demikian, tidak semua astronom yakin bahwa sebuah lubang hitam massif ada di pusat bima sakti.
Bukti tidak langsung mendukung keberadaan sebuah lubang hitam masif diberikan oleh sumber radio Sagitarrius A* (sering disingkat Sgr A*). Radiasinya konsisten dengan teori terbaru mengenai bentuk dan interaksi lubang hitam dengan massa sekitarnya terbaru.
Teori terbaru meramalkan bahwa bahan jatuh menuju sebuah lubang hitam akan membentuk cakram yang disebut cakram akresi. Saat energi gravitasional diubah ke panas, gas dalam cakram akresi menjadi sangat panas, memancarkan sinar x. Sebagai tambahan, elektron di dalam cakram akan dipercepat mendekati laju cahaya, saat elektron laju tinggi ini berinteraksi dengan medan magnet kuat di sekitar lubang hitam, mereka memancarkan gelobang radio pada seluruh spektrum radio.
Teori ini menyarankan bahwa sumber radio Sgr A* dapat berasosiasi dengan sebuah lubang hitam. Karena cakramnya akan sangat kompak (dan karena inti galaksi sangat jauh), sebagian besar teleskop radio mendeteksinya sebagai sumber titik.
Cara paling langsung untuk menentukan sebuah benda seperti Sgr A* sesungguhnya adalah lubang hitam massif adalah mengamati efek gravitasi pada gas dan bintang disekitarnya. Banyak isaha untuk mengukur klaju bahan sekitarnya telah mendukung adanya sebuah benda massif tunggal; walau demikian, itu bukan satu2nya penjelasan untuk data yang teramati. Pengamatan infra merah telah menunjukkan sebuah kluster bintang padat dalam beberapa tahun cahaya dari pusat galaksi. Karena cluster tampak memuat jutaan bintang, keberadaannya, bukan lubang hitam, lah yang bertanggungjawab atas efek gravitasi di bahan sekitarnya.
Apakah mungkin membedakan antara dua alternatif ini dan akhirnya mengngkap apa yang ada di pusat galaksi? Untuk menjawab ini, astronom harus mengukur kecepatan bintang2 pada jarak dari lubang hitam yang dicurigai yang berada pada batas resolusi teleskop yang ada saat ini. Untuk membuktikan bahwa sebuah lubang hitam berada di inti galaksi, mereka harus menunjukkan bahwa massa beberapa juta matahari termuat dalam volume terlalu kecil bagi sebuah kluster bintang. Pengamatan demikian sedang dilakukan.
Mengumpulkan petunjuk dari banyak pita gelombang.
GalCntr_lg.jpg
Satu pertanyaan penting yang berkaitan adalah apa yang mentenagai sumber radio Sgr A*. Bila itu sebuah lubang hitam yang dikelilingi sebuah cakram akresi, emisi radio akan terbedakan sejak lama, kecuali cakram tersebut di isi ulang dengan materi baru. Namun dari mana materi itu datang? Dan bagaimana ia dikirimkan ke pusat?
Pengamatan dalam pita gelombang milimeter dan sentimeter telah mengungkapkan beragam petunjuk bagaimana mengisi ulang ini terjadi. Sebagai contoh, beberapa benda saling interaksi telah diamati di daerah Sgr A*. Salah satu bendi tersebut adalah awan molekuler raksasa atau GMC.
Pengamatan terbaru pada gas hidrogen atomik menunjukkan bahwa beberapa struktur filamennya adalah bagian dari awan masif yang jatuh menuju pusat galaksi.
Peneliti telah emnunjukkan bahwa tumbukan antara awan dalam cincin molekuler akan menyebabkan sebagian gas jatuh menuju pusat, memberi makan Sgr A*. Pengamatan lebih lanjut dalam pita gelombang milimeter dan lainnya akan mengungkap lebih banyak detil mengenai cincin dan interaksinya dengan awan gas molekuler sekitar, begitu juga dengan benda kompak misterius di inti galaksi.

Apakah alam semesta lain itu ada?

Astronom yakin big bang menghasilkan inti atomik dalam tiga menit pertama usia alam semesta. Bila kita hanya memperhitungkan teori relativitas umum, maka alam semesta muncul pada detik ke nol dari ketiadaan. Tapi teori mekanika kuantum membaut apa yang kita ketahui terbatas pada waktu Planck, 10^-34 detik setelah detik ke nol hipotesis tersebut. Lepas dari itu alam semesta meledak dan terlihat tercabut dari sesuatu yang kenyataannya tidak ada.
Kita hanya dapat mengetahui apa yang terjadi dalam alam semesta dari detik ke nol hipotesis (bila ada) ke waktu Planck bila kita menemukan teori segalanya. Saat ini belum ditemukan teori segalanya ini yang jelas harus menyatukan dua teori fisika alam semesta yang ada saat ini, mekanika kuantum dan relativitas umum.
Mekanika kuantum adalah seperangkat aturan matematis yang menyajikan bagaimana alam semesta bekerja dalam skala terkecil, di dalam atom. Mekanika kuantum mengatakan bahwa materi dan energi dapat muncul spontan dari ruang hampa, dikarenakan fluktuasi kuantum, semacam sedakan dalam medan energi untuk mengisi alam semesta. Dan bila alam semesta kita muncul dAri sebuah fluktuasi kuantum, maka mungkin bahwa fluktuasi kuantum lainnya dapat memercikkan alam semesta lain.
Keberadaan alam semesta-alam semesta lain ini adalah satu-satunya cara untuk menjelaskan kenapa alam semesta kita, yang hukum fisikanya memungkinkan kehidupan, ada. Menurut prinsip antropik, mungkin ada tak terhingga jumlah alam semesta, masing-masing dengan perangkat hukum fisikanya sendiri. Dan salah satunya alam semesta kita. Ini lebih rasional dari pada sebuah alam semesta tunggal tertata rapi untuk keberadaan kita.
Bila alam semesta lain ada, tidak ada jalan mendeteksinya. Sebagian teoritikus berpendapat bahwa energi gravitasi dari alam semesta-alam semesta lain dapat bocor ke alam semesta kita, dan suatu saat kita akan mengerti cara bagaimana mendeteksinya.

0 komentar:

Poskan Komentar

Share

Twitter Delicious Facebook Digg Stumbleupon Favorites