astronomi fotometri bintang

download astronomi fotometri bintang

of 47

  • date post

    06-Aug-2015
  • Category

    Education

  • view

    37
  • download

    5

Embed Size (px)

Transcript of astronomi fotometri bintang

  1. 1. FOTOMETRI BINTANG Kelompok 4: Novi Suci Purwandari (4201412006) Sigit Tri Prasetyo (4201412045) Hani Dika Saputra (4201412 117)
  2. 2. FOTOMETRI BINTANG Fotometri pun merupakan bagian dari astrofisika yang mempelajari kuantitas, kualitas dan arah pancaran radiasi elektromagnetik dari benda langit. Setiap benda langit yang memiliki cahaya sendiri akan memancarkan gelombang elektromagnetik Pengukuran kuat cahaya bintang disebut Fotometri Bintang
  3. 3. Fotometri adalah studi tentang penguku-ran intensitas cahaya dari suatu sumber.
  4. 4. Ada dua macam terang bintang: Terang sesungguhnya; seolah-olah kita berada di permu- kaan bintang, sehingga pengamatan kita tidak dipengaruhi jarak. Terang semu; kita berada di permukaan Bumi, jadi pe- ngamatan kita dipengaruhi jarak.
  5. 5. FLUKS PANCARAN Kuantitas yang pertama kali langsung dapat ditentukan dari pengamatan sebuah bintang adalah fluks pancarannya, yaitu jumlah cahaya atau energi yang diterima permukaan kolektor (mata atau teleskop) per satuan luas per satuan waktu. Biasanya dinyatakan dalam satuan watt per cm2 (satuan internasional) atau erg per detik per cm2 (satuan cgs).
  6. 6. Pancaran Gelombang Elektromagnet dapat dibagi dalam beberapa jenis, bergantung pada panjang gelombangnya () : 1. Pancaran gelombang radio, dengan antara beberapa milimeter sampai 20 meter 2. Pancaran gelombang inframerah, dengan sekitar 7500 hingga sekitar 1 mm (1 = 1 Angstrom = 10-8 cm)
  7. 7. merah : 6 300 7 500 merah oranye : 6 000 6 300 oranye : 5 900 6 000 kuning : 5 700 5 900 kuning hijau : 5 500 5 700 hijau : 5 100 5 500 hijau biru : 4 800 5 100 biru : 4 500 4 800 biru ungu : 4 200 4 500 ungu : 3 800 4 200 3. Pancaran Gelombang Optik atau Pancaran Kasatmata dengan sekitar 3800 sampai 7500
  8. 8. Dengan mengamati pancaran gelombang elektromagnet kita dapat mempelajari beberapa hal yaitu, Arah pancaran. Kuantitas pancaran. Kualitas pancaran.
  9. 9. Bintang sebagai Benda Hitam Bintang dapat dianggap sebagai benda hitam. Hal ini bisa dilihat dalam gambar di bawah bahwa distribusi energi bintang kelas O5 dengan Tef = 54 000 K sama dengan distribusi energi benda hitam yang temparaturnya T = 54 000 K. 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 0.35 0.45 0.55 0.65 0.75 0.85 Panjang Gelombang (m m ) Intensitas Black Body T = 54 000 K Bintang Kelas O5 Tef = 54 000 K
  10. 10. Besarnya fluks energi yang dipancarkan sebuah benda hitam (F) dengan temperatur T Kelvin adalah : Dengan s : konstanta Stefan Boltzman : 5,67 x 10^-8 Watt/m2K4) F = p B(T) F = s T4 F = L 4 p R2
  11. 11. Sedangkan total energi per waktu / daya yang dipancarkan sebuah benda hitam dengan luas permukaan pemancar A dan temperatur T Kelvin disebut dengan Luminositas. Besarnya luminositas (L) dihitung dengan persamaan : L = 4 p R2 sTef 4
  12. 12. Benda hitam memancarkan radiasinya ke segala arah. Kita bisa menganggap pancaran radiasi tersebut menembus permukaan berbentuk bola dengan radius d dengan fluks energi yang sama, yaitu E. Besarnya E : E = L 4 p d2 Persamaan ini disebut juga hukum kuadrat kebalikan (invers square law) untuk kecerlangan (brightness, E) karena persamaan ini menyatakan bahwa kecerlangan (E) berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya (d). Jadi, makin jauh sebuah bintang, makin redup cahayanya.
  13. 13. Dari hasil pengukuran diperoleh bahwa permukaan seluas 1 cm2 di luar atmosfer bumi menerima energi yang berasal dari matahari sebesar 1,37 x 106 erg/cm2/s. Apabila diketahui jarak Bumi-Matahari adalah 150 juta kilometer, tentukanlah luminositas matahari. Contoh : Jawab : E = 1,37 x 106 erg /cm2/s d = 1,50 x 1013 cm Konstanta Matahari E = L 4 p d2 L = 4 p d2E = 4 p (1,50 x 1013)2 (1,37 x 106) = 3,87 x 1033 erg/s
  14. 14. Magnitudo adalah suatu sistem skala ukuran kecerlangan bintang. Hukum Pogson 1 2 3 4 5 6
  15. 15. Dia membagi terang bintang menjadi 6 kelompok berdasarkan penampakkannya dengan mata telanjang. Bintang yang paling terang diberi magnitudo 1 Bintang yang lebih lemah: bintang magnitudo 2. Sedangkan bintang yang paling lemah yang bisa diamati oleh mata telanjang diberi magnitudo 6. Sistem magnitudo ini dibuat pertama kali oleh Hipparchus pada abad 2 sebelum masehi.
  16. 16. Jadi, semakin terang suatu bintang, semakin kecil magnitudonya.
  17. 17. Ilmuwan John Herschel mendapatkan bahwa kepekaan mata dalam menilai terang bintang bersifat logaritmik. Bintang yang bermagnitudo 1 ternyata 100 kali lebih terang dibandingkan bintang yang bermagnitudo 6.
  18. 18. Berdasarkan fakta tersebut, Pogson merumuskan skala magnitudo secara kuantitatif. m1 m2 = 2,5 log (E1/E2) dengan : m1 : magnitudo bintang 1 m2 : magnitudo bintang 2 E1 : Fluks pancaran yang diterima pengamat dari bintang 1 E2 : Fluks pancaran yang diterima pengamat dari bintang 2
  19. 19. Magnitudo yang kita bahas merupakan ukuran terang bintang yang kita lihat atau terang semu (ada faktor jarak dan penyerapan yang harus diperhitungkan) Magnitudo Semu m = -2,5 log E+ tetapan Magnitudo semu E = L 4 p d2
  20. 20. Magnitudo Mutlak Untuk menyatakan luminositas atau kuat sebenarnya sebuah bintang, kita definisikan besaran magnitudo mutlak, yaitu magnitudo bintang yang diandaikan diamati dari jarak 10 pc M = -2,5 log E + tetapan magnitudo mutlak E = L 4 p 102 M = -2,5 log + tetapanL 4 p 102
  21. 21. m = -2,5 log E + tetapan M = -2,5 log E + tetapan m M = -2,5 log E/E (3.8) Subtitusikan : dan : Sehingga diperoleh: m M = -5 + 5 log d (3.9) modulus jarak d dalam pc E = L 4pd 2 E = L 4p102
  22. 22. Dari rumusan Pogson kita dapat me- nentukan perbedaan magnitudo mutlak dua buah bintang yang luminositasnya masing-masing L1 dan L2, yaitu: Untuk bintang ke-1: M1 = -2,5 log + tetapan L1 4p102 M2 = -2,5 log + tetapan L2 4p102 Untuk bintang ke-2: M1 - M2 = -2,5log L1 L2 (3.10)Jadi:
  23. 23. Magnitudo bintang yang diukur dalam daerah warna kuning disebut magnitudo visual (mvis). Magnitudo bintang yang diukur dalam daerah warna biru disebut magnitudo fotografi (mfot). Sistem Magnitudo
  24. 24. Sebagai contoh kita ambil perbandingan hasil pengukuran magnitudo visual dengan magnitudo fotografi untuk bintang Rigel dan Betelgeuse yang berada di rasi Orion. Rigel berwarna biru sedangkan Betelgeuse berwarna merah.
  25. 25. Menurut Hukum Planck dan Wien, temperatur permukaan bintang Rigel lebih tinggi daripada Betelgeuse. Diamati secara fotografi akan tampak lebih terang Akan memancarkan lebih banyak cahaya biru daripada cahaya kuning. Diamati secara fotografi akan tampak lebih terang daripada diamati secara visual (mvis besar dan mfot kecil) Rigel (berwarna biru) Temperatur permukaannya rendah daripada Rigel Diamati secara visual akan tampak lebih terang daripada diamati secara fotografi (mvis kecil dan mfot besar). Akan memancarkan lebih banyak cahaya kuning daripada cahaya biru Betelgues (berwarna merah)
  26. 26. Jadi untuk suatu bintang, mvis berbeda dari m fot. Selisih kedua magnitudo tersebut, disebut indeks warna (Color Index CI) semakin panas suatu bintang semakin kecil nilai CI-nya. INDEKS WARNA (Colour Index CI): CI = mfot mvis (3.11)
  27. 27. Dengan berkembangnya fotografi, selanjutnya dapat dibuat pelat potret yang peka terhadap daerah panjang gelombang lainnya, seperti kuning, merah bahkan inframerah. Pada tahun 1951, H.L. Johnson dan W.W. Morgan mengajukan sistem magnitudo yang disebut sistem UBV, yaitu: U = magnitudo semu dalam daerah ultraungu (ef = 3500 ) B = magnitudo semu dalam daerah biru (ef = 4350 ) V = magnitudo semu dalam daerah visual (ef = 5550 )
  28. 28. Magnitudo Warna Efektif () Lebar Pita () Sistem UGR Becker U Ultraviolet 3 690 500 700G Hijau 4 680 R Merah 6380 Sistem UBV Johnson dan Morgan U Ultraviolet 3 500 800 1000B Biru 4 350 V Kuning 5 550 Sistem ubvy Stromgren u Ultraviolet 3 500 200 v Violet 4 100 b Biru 4 670 y Hijau 5 470 Berbagai Sistem Magnitudo
  29. 29. Magnitudo Warna Efektif () Lebar Pita () Sistem Stebbins dan Withford U Ultraviolet 3 550 600 - 1500 V Violet 4 200 B Biru 4 900 G Hijau 5 700 R Merah 7 200 I inframerah 10 300 Berbagai Sistem Magnitudo
  30. 30. Magnitudo Bolometrik magnitudo bolometrik (mbol) yaitu magnitudo bintang yang diukur dalam seluruh . Rumus Pogson untuk magnitudo semu bolometrik dituliskan sebagai, mbol = -2,5 log Ebol + Cbol tetapanFluks bolometrik E = L 4 p d 2 . . . . . . . . . (4-14)
  31. 31. Magnitudo mutlak bolometrik mempunyai arti penting karena kita dapat memperoleh informasi mengenai energi total yang dipancarkan suatu bintang per detik (luminositas) yaitu dari rumus, Mbol Mbol = -2,5 log L/L Mbol : magnitudo mutlak bolometrik bintang L : Luminositas bintang Mbol : magnitudo mutlak bolometrik Matahari = 4,75 L : Luminositas Matahari = 3,83 x 1033 erg/det . . . . . . . . (4-15) Magnitudo mutlak bolometrik diberi simbol Mbol
  32. 32. Magnitudo bolometrik sukar ditentukan karena beberapa panjang gelombang tidak dapat menembus atmosfer Bumi. Bintang yang panas sebagian besar energinya dipancarkan pada panjang gelombang ultraviolet, sedangkan bintang yang dingin, sebagian besar energinya dipancarkan pada panjang gelombang inframerah. Keduannya tidak dapat menembus atmosfer Bumi. Magnitudo bolometrik bintang-bintang panas dan dingin ini ditentukan secara teori, atau penentuannya dilakukan di luar atmosfer Bumi.
  33. 33. Cara lain adalah cara tidak langsung, yaitu dengan memberikan koreksi pada magnitudo visualnya. Magnitudo visual adalah, V = -2,5 log EV + CV Magnitudo bolometrik adalah, mbol = -2,5 log Ebol + Cbol Dari dua persamaan ini diperoleh, V - mbol = -2,5 log EV / Ebol + C Atau V mbol = BC BC disebut koreksi bolometrik (bolometric correction) yang harganya bergantung pada temperatur atau warna bintang . . . . . . . .