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.