BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Pada waktu malam, ketika langit bersih dan bulan

tidak menampakkan dirinya (kondisi bulan mati), kita

kadang dapat melihat selempang putih yang membentang di

belahan bumi selatan. Selempang putih tersebut nampak

sebagai bintik-bintik kabut yang berjuta-juta jumlahnya.

Apakah selempang putih tersebut? Mungkinkah awan? Tetapi

mengapa letaknya selalu tetap?, yakni di belahan langit

utara maupun selatan? Pertanyaan-pertanyaan seperti itu

terbersit juga di benak para ilmuwan, yang kemudian

dengan cermat dan meneliti kabut yang berjuta-juta

tersebut, hingga akhirnya dapat disimpulkan bahwa

selempang putih yang berwujud seperti kabut tersebut

adalah bintang yang berjuta-juta jumlahnya. Para ahli

astronomi menyebutnya sebagai galaksi (galaxy) atau

galaktika. Selanjutnya, para ahli astronomi pun

menyimpulkan bahwa di dalam jagad raya atau alam semesta

ini terdapat bermilyar-milyar galaksi. Matahari kita

dengan planet-planet serta satelit-satelitnya berada pada

salah satu galaksi itu.

Galaksi yang kita tempati adalah galaksi Bima Sakti,

para ahli menyebutnya “Milky Way”. Galaksi kita memiliki

diameter 100.000 tahun cahaya. Matahari terletak sekitar

30.000 tahun cahaya dari pusat galaksi Bima Sakti.

1

Matahari bukanlah bintang yang istimewa, tetapi hanyalah

salah satu dari 200 milyar buah bintang anggota Bima

Sakti. Bintang bintang anggota Bima Sakti ini tersebar

dengan jarak dari satu bintang ke bintang lain berkisar 4

sampai 10 tahun cahaya. Bintang terdekat dengan matahari

adalah Proxima Centauri (anggota dari sistem tiga bintang:

Alpha Centauri), yang berjarak 4,23 tahun cahaya.

Sebelum kita memiliki metode pengukuran jarak yang

cukup baik, para astronom mengira Bima Sakti adalah

keseluruhan dari alam semesta. Bercak-bercak cahaya yang

tampak di langit pada mulanya diklasifikasikan sebagai

nebula (= kabut), yang juga adalah anggota Bima Sakti.

Harlow Shapley dan George Ellery Hale adalah dua

orang astronom yang amat berjasa membangun pengertian

kita tentang galaksi. Shapley inilah yang mengembangankan

metode untuk mengukur jarak yang diterapkan untuk

mengukur diameter Bima Sakti. Sedangkan Hale amat besar

perannya dalam pengembangan teleskop-teleskop besar, yang

digunakan untuk pengamatan bintang-bintang dan nebula.

Atas jasa mereka sekarang kita tahu bahwa yang semula

disebut nebula adalah galaksi yang juga seperti Bima

Sakti, terdiri dari ratusan juta sampai milyaran bintang,

dan berada amat jauh dari kita, jauh di luar Bima Sakti.

Dan melalui jalan yang telah mereka rintis, kita

menyadari bahwa Bima Sakti hanyalah satu dari begitu

banyak galaksi-galaksi yang bertebaran di alam semesta

yang maha luas ini.

2

Dalam makalah ini, akan dibahas tentang cara para

ilmuwan memudahkan pemahaman kita mengenai jarak antar

planet, antar bintang dan juga jarak antar galaksi.

Selain itu juga dibahas mengenai adanya galaksi lain

selain galaksi kita.

B. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, maka dapat

ditarik rumusan masalah sebagai berikut :

1. Bagaimanakah cara para ahli astronomi memudahkan

pemahaman kita mengenai jarak antar planet, antar

bintang bahkan antar galaksi?

2. Bagaimanakah para ahli astronomi dapat menyimpulkan

bahwa ada galaksi lain selain galaksi kita?

C. Tujuan

Dari rumusan masalah di atas, maka tujuan dari

penulisan makalah ini adalah :

1. Mendeskripsikan cara ahli astronomi memudahkan

pemahaman kita mengenai jarak antar planet, antar

bintang bahkan antar galaksi.

2. Mendeskripsikan cara ahli astronomi sampai kepada

simpulan bahwa ada galaksi lain selain galaksi kita.

3

BAB II

PEMBAHASAN

A. Astronomica Unit (AU) atau Satuan Astronomi

Jarak yang jauh dalam ilmu astronomi dapat dipahami

dengan membuat model yang merepresentasikan jarak

antara bumi dengan matahari yang diperkirakan jaraknya

adalah 149.598.000 km. Jika dalam model, jaraknya

adalah 1 inchi. Jarak dasar ini dinamakan Astonomical Unit

(AU) atau Satuan Astronomi. Menurut definisinya, 1

Satuan Astronomi adalah jarak dari Bumi ke Matahari.

Tetapi, karena bumi bergerak mengitari matahari dalam

lintasan elips, akhirnya diambil definisi yang lebih

akurat yaitu 1 Astronomical Unit (1 Satuan Astronomi)

adalah panjang setengah sumbu panjang dari lintasan

orbit Bumi mengedari Matahari.

Penentuan jarak 1 Astronomical Unit, atau jarak Bumi-

Matahari, adalah perjuangan yang panjang. Aristarchus

dari Samos, pemikir abad Yunani Klasik, memperkirakan

jarak Bumi-Matahari hanya 20 kali jarak Bumi-Bulan

(jarak Bumi-Bulan: 384.000 km). Perkiraannya meleset

jauh karena jarak Bumi-Matahari ternyata sekitar 390

kali jarak Bumi-Bulan. Jarak berdasarkan hasil

perhitungan modern yang menggunakan astronomi radio dan4

hitung orbit, nilai eksaknya adalah 1 AU =

149.597.870.691 km, akurat hingga 30 meter.

Untuk jarak objek dalam sistem tata surya kita,

dapat menggunakan AU, tetapi jika jarak bintang, maka

haruslah menggunakan pengukuran yang lebih luas

skalanya. Misalnya: Jarak dari Planet Mars ke Matahari

kurang lebih 1.5 AU = 228.000.000 km), jarak dari

Matahari ke Planet Jupiter adalah 5.2 AU, ke Saturnus

9.58 AU. Menggunakan Satuan Astronomi untuk menyatakan

jarak di dalam tata surya kita (atau tata surya lain)

jadi lebih mudah, karena selain lebih sedikit angka

juga bisa memberikan gambaran tentang berapa jauhnya

jarak tersebut relatif terhadap jarak Bumi–Matahari

(Misalnya: Jarak Matahari–Jupiter adalah 5.2 AU,

artinya 5.2 kali jarak Bumi–Matahari).

B. Light Year (Tahun Cahaya) dan Parallax of One Arcsecond

(Parsec)

Untuk mengukur jarak bintang, maka haruslah

menggunakan pengukuran yang skalanya lebih luas. Dalam

skala lain, kita mengenal 1 tahun cahaya. Tahun cahaya,

kalau ditilik dari terminologinya memang seakan-akan

mengarah pada satuan waktu. Pada kenyataannya, tahun

cahaya bukanlah satuan waktu melainkan satuan jarak

yang digunakan untuk mengukur jarak benda-benda langit

yang jauh. Bagi kita di Bumi, penanda jarak yang umum

dikenal adalah meter, kilometer, mil, inchi atau

centimeter.  Akan tetapi, ketika kita melihat ke langit

5

dan mulai mengukur jarak benda-benda langit, maka kita

akan menemukan kalau benda-benda langit itu berada pada

jarak yang super jauh dari Bumi.  Dan jika jarak itu

diukur dengan penanda jarak yang dikenal seperti

misalnya kilometer maka manusia pasti kebingungan

bagaimana menyebutkannya karena banyaknya angka nol.

Sebagai contoh, jarak Matahari dengan bintang

terdekatnya 40.000.000.000.000 km atau 40 trilyun

kilometer. Sementara masih banyak sekali bintang-

bintang yang letaknya lebih jauh dari itu. Dan jarak ke

galaksi Andromeda adalah 21.000.000.000.000.000.000 km

atau 2,1 x 19 km. Bagaimana menyebutnya? Untuk

mempermudah para astronom mengukur jarak, maka para

astronom menggunakan satuan lain yang mempermudah kita

untuk mengingatnya. Penggunaan satuan kilometer, meter,

mil  menjadi tidak praktis untuk tetap digunakan

sebagai penanda jarak. Maka untuk mengukur jarak yang

sangat besar, digunakan satuan tahun cahaya. Cahaya

bergerak 299.792.458 meter per detik atau

aproksimasinya 300.000 km per detik maka 1 detik cahaya

(light second) setara dengan jarak 300.000 km. Dalam waktu

1 tahun, cahaya mampu menempuh jarak :

300.000 km/detik x 60 detik/menit x 60 menit/jam x 24

jam/hari x 365,25 hari/tahun = 9.467.280.000.000 km =

(9,46 x 1012) km

Maka tahun cahaya didefinisikan sebagai jarak yang

ditempuh cahaya dalam waktu satu tahun ketika melewati

ruang hampa udara atau setara dengan 9.467.280.000.000

6

km = (9,46 x 1012) km. Jarak yang sangat jauh tapi lebih

mudah untuk diingat. Kita lihat contohnya di bawah ini.

Bulan =1,3 detik cahaya

Matahari = 8,3 menit cahaya

Mars = 3.1 menit cahaya

Jupiter = 33 menit cahaya

Pluto = 5,3 jam cahaya

Proxima Cetauri = 4,3 tahun cahaya

Galaksi Andromeda = 2.300.000 tahun cahaya atau

2,3 juta tahun cahaya

Bagaimanapun juga, ketika mengatakan bahwa jarak

bintang yang paling dekat adalah 4,3 tahun cahaya,

maka artinya adalah cahaya yang kita terima dari

bintang tersebut hari ini adalah cahaya 4,3 tahun

cahaya yang lalu. Sebagai contoh, galaksi andromeda

meledak satu juta tahun yang lalu, maka kita 1 juta

tahun kemudian, kita baru tahu peristiwa ini.

7

Gambar 1 : Jarak Bumi dengan Bulan, Matahari, Mars, Proxima

Centauri dan kedudukan Bumi dalam galaksi Bima Sakti yang

dinyatakan dalam tahun cahaya.

(http://langitselatan.com/wp-content/uploads/2013/08/light-year.jpg)

Ada pula satuan yang lain yang digunakan para

astronom dalam mengukur jarak, yakni parsec. Parsec

adalah kependekan dari “ parallax of one arcsecond ”. Ini

juga merupakan satuan panjang, 1 parsec kurang lebih

sama dengan 3,26 tahun cahaya. Jarak parsec ini ada

kaitannya dengan jarak 1 satuan astronomi yang sudah

kita bicarakan di atas. Bila kita mengukur sudut

paralaks sebuah objek dan menemukan bahwa sudut

paralaksnya adalah 1 detik busur (sudut 1 derajat = 60

menit busur, 1 menit busur = 60 detik busur. Jadi, 1

detik busur = 1/3600 derajat), maka jarak menuju objek

tersebut adalah 1 parsec. Dengan sedikit perhitungan

trigonometri, kita mendapatkan bahwa jarak

1 parsec = 206265 Satuan Astronomi, atau sama dengan

3,26 tahun cahaya, atau dalam kilometer;1 parsec =

31000 trilyun kilometer.

Meskipun satuan jarak ini hanya sedikit lebih besar

daripada 3 tahun cahaya, namun astronom lebih senang

menggunakan satuan ini karena dapat dikaitkan langsung

dengan besaran teramati yaitu sudut paralaks. Jarak ini

juga sering disanding dengan awalan kilo untuk

menyatakan 1 kiloparsec (kpc) = 1000 pc dan juga mega

untuk menyatakan 1 Megaparsec (Mpc) = 1000 kpc = 1 000

8

000 pc. Dengan cara ini, kita dapat menyatakan jarak

yang teramat jauh hanya dengan sedikit angka, misalnya:

Jarak menuju bintang terdekat yakni Proxima Centauri =

1.3 parsec.

Jarak menuju gugus bintang Pleiades = 135 parsec.

Jarak menuju pusat Galaksi: sekitar = 8.5 kpc.

Jarak menuju Galaksi Andromeda = 780 kpc.

Jarak menuju Galaksi M51= 7 Mpc

(Perkiraan) jari-jari alam semesta kita = 24

Gigaparsec (24 Gpc) dengan

1 Gpc = 1000 Mpc

Gambar 2 : Galaksi M51

(http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/db/Messier51_sRGB.jpg/

800px-Messier51_sRGB.jpg)

C. Galaksi, Bintang Cepheid dan Awan Magellan

1. Galaksi

9

Gambar 3. Letak matahari kita dalam Galaksi Bima Sakti

(http://4.bp.blogspot.com/-

_V69BGDjtec/UPu3u493B3I/AAAAAAAABeo/4a1JTMd45Y/s1600/Galaksi+Bima+Sakti.jpg

)

Galaksi adalah sebuah sistem masif yang terikat

gaya gravitasi yang terdiri atas bintang (dengan

segala bentuk manifestasinya, antara lain bintang

neutron dan lubang hitam), gas dan debu medium

antarbintang, dan materi gelap–komponen yang penting

namun belum begitu dimengerti (wikipedia.org). Kata

galaksi berasal dari bahasa Yunani galaxias (γαλαξίας),

yang berarti "seperti susu," yang merujuk pada

galaksi Bima Sakti (bahasa Inggris: Milky Way [jalan

susu]). Galaksi memiliki lebih dari 100 milyar

bintang, dan diperkirakan terdapat sedikitnya 1

milyar galaksi dalam jagat raya.

Kita tidak dapat melihat galaksi kita secara

keseluruhan karena kita ada di dalamnya, tetapi

setelah kita melihat beberapa galaksi yang lain dan

belajar mengenai galaksi kita sendiri, maka galaksi

Bima Sakti kita ini sama dengan galaksi – galaksi

yang lain. Semua bintang dalam galaksi berputar

mengelilingi pusat galaksi. Dalam galaksi kita,

matahari berpindah sekitar 150 mil per detik (240

10

km/detik) dalam mengelilingi pusat galaksi. Dengan

kecepatan di atas, maka memerlukan waktu sekitar 200

juta tahun untuk membuat satu putaran penuh.

Secara garis besar, menurut morfologinya,

galaksi dibagi menjadi 3 tipe, yaitu: tipe galaksi

spiral, galaksi elips, dan galaksi tak-beraturan. Pembagian

tipe ini berdasarkan bentuk/ penampakan galaksi-

galaksi tersebut. Galaksi-galaksi yang diamati dan

dipelajari oleh para astronom sejauh ini terdiri dari

sekitar 75% galaksi spiral, 20% galaksi elips, dan 5%

galaksi tak beraturan. Namun ini bukan berarti

galaksi spiral adalah galaksi yang paling banyak

terdapat di alam semesta ini. Sesungguhnya yang

paling banyak terdapat di alam semesta ini adalah

galaksi elips. Jika kita mengambil volume ruang

angkasa yang sama, kita akan menemukan lebih banyak

galaksi elips daripada galaksi spiral. Hanya saja

galaksi tipe ini banyak yang amat redup, sehingga

amat sulit untuk diamati.

Tipe pertama, yaitu galaksi spiral, adalah tipe

yang paling umum dikenal orang. Mungkin karena bentuk

spiralnya yang indah. Jika kita mendengar kata

galaksi, biasanya yang terbayang adalah galaksi tipe

ini. Galaksi kita termasuk galaksi spiral. Bagian-

bagian utama galaksi spiral adalah halo, bidang

galaksi (termasuk lengan spiral), dan bulge (bagian

pusat galaksi yang menonjol). Anggota galaksi spiral

adalah bintang-bintang muda dan tua. Bintang-bintang

11

tua terdapat pada gugus-gugus bola yang tersebar

menyelimuti galaksi. Gugus bola adalah kumpulan

bintang-bintang yang berjumlah puluhan sampai ratusan

ribu bintang yang lahir bersama-sama, mengumpul

berbentuk bola. Gugus-gugus bola inilah yang

membentuk halo bersama sama dengan bintang-bintang

yang tidak terdapat di bidang galaksi. Bintang

bintang muda terdapat di lengan spiral galaksi yang

berada dibidang galaksi. Bintang-bintang muda ini

masih banyak diselimuti materi antar bintang, yaitu

bahan yang membentuk bintang itu. Bulge pada galaksi

spiral adalah bagian yang paling padat.

Gambar 4. Bagian-bagian galaksi spiral (http://2.bp.blogspot.com/

pfl0ODi6ig0/UJpCQvKPN-I/AAAAAAAAASk/cQZgB5Cl8PM/s1600/1.jpg)

Galaksi spiral berotasi dengan kecepatan yang jauh

lebih besar dari galaksi elips. Kecepatan rotasinya

yang besar itulah yang menyebabkan galaksi ini

12

memipih dan membentuk bidang galaksi. Besar kecilnya

kecepatan rotasi pada galaksi spiral ini bergantung

pada massa galaksi tersebut. Kecepatan rotasi tiap

bagian galaksi spiral sendiri tidaklah sama. Semakin

ke arah pusat galaksi, kecepatan rotasinya semakin

besar.

Karena kita terletak di antara bentukan galaksi

yang seperti lensa, maka ketika melihat ke arah

permukaan “lensa”, garis tegak lurus ke arah bidang

dari galaksi, maka kita akan melihat bintang. Tetapi,

saat kita melihat ke arah tepi, maka jarak dari

bintang akan sangat jauh jika dilihat menggunakan

mata telanjang. Inilah alasan mengapa orang-orang

pada zaman dahulu menamakan galaksi kita sebagai

“Jalan dari Tuhan”, atau “Milky Way”. Hanya dengan

teleskop kita dapat melihat bintang bintang yang

terpisah dalam langit.

Contoh lain galaksi spiral yaitu Bima Sakti.

Bima Sakti Berbentuk seperti cakram, garis tengahnya

kira-kira 100.000 tahun cahaya (30.600 pc). Bintang

yang lebih tua ditemukan di pusat tonjolan dengan

ketebalan 20.000 tahun cahaya (6.100 pc). Bintang

yang lebih muda ditemukan di lengan spiral. Pusat

galaksi berada dalam gugusan bintang sagitarius.

Kutub utaranya di Coma Berenices, Kutub selatanya di

Sculptor. Matahari ada di sudut dalam lengan spiral

CarinaCygnus kira-kira 32.000 tahun cahaya (9.800 pc)

dari pusat galaksi. Diperkirakan galaksi berumur 12-

13

14 triliyun tahun dan terdiri dari 100 triliyun

bintang. Bimasakti terdiri dari ± 100.000.000.000

hingga 400.000.000.000 bintang (benda-benda lainnya).

Selain dari Bima Sakti, contoh dari galaksi

spiral adalah galaksi Andromeda. Andai saja kita bisa

melihat galaksi Bima Sakti dari luar, kita akan

melihatnya seperti bentuk galaksi Andromeda ini.

Ukuran galaksi Andromeda ini sedikit lebih besar dari

Bima Sakti. Galaksi Andromeda bersama-sama dengan

Bima Sakti termasuk galaksi spiral raksasa. Jarak

galaksi Andromeda ini sekitar 2,5 juta tahun cahaya.

Untuk mengarungi jarak sejauh itu, cahaya memerlukan

waktu 2,5 juta tahun. Ini berarti cahaya yang kita

terima dari galaksi ini adalah cahaya yang dikirimnya

2,5 juta tahun yang lalu yang menggambarkan keadaan

galaksi tersebut pada waktu itu. Jarak yang merentang

antara Bima Sakti dan Andromeda sejauh 2,5 juta tahun

cahaya itu dalam ukuran astronomi masih terhitung

dekat. Jarak ke galaksi-galaksi lainnya jauh lebih

fantastis. Bahkan ada yang sampai milyaran tahun

cahaya.

Galaksi elips, sesuai dengan namanya,

penampakannya seperti elips. Yang termasuk tipe

galaksi ini adalah mulai dari galaksi yang berbentuk

bundar sampai galaksi yang berbentuk bola pepat.

Struktur galaksi tipe ini tidak terlihat dengan

jelas. Galaksi elips sangat sedikit mengandung materi

antar bintang, dan anggotanya adalah bintang-bintang

14

tua. Contoh galaksi tipe ini adalah galaksi M87,

yaitu galaksi elips raksasa yang terdapat di Rasi

Virgo.

Gambar 5. Jenis-jenis galaksi berdasarkan sistem klasifikasi

Hubble. E merupakan tipe galaksi eliptis, S merupakan galaksi

spiral, dan SB merupakan galaksi spiral berbatang.

(http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8a/

Hubble_sequence_photo.png)

Galaksi tak-beraturan adalah tipe galaksi yang

tidak simetri dan tidak memiliki bentuk khusus, tidak

seperti dua tipe galaksi yang lainnya yang hanya

mengisi 2% dari jagad raya. Tampak seperti

gumpalan/onggokan bintang yang datar, ada bagian-

bagian yang terlihat semakin menebal dan ada bagian

yang menipis dalam batas yang tidak jelas. Anggota

dari galaksi tipe ini terdiri dari bintang-bintang

15

tua (populasi II) dan muda (populasi I). Contoh dari

galaksi tipe ini adalah Awan Magellan Besar dan Awan

Magellan Kecil, dua buah galaksi tetangga terdekat

Bima Sakti, yang hanya berjarak sekitar 180.000 tahun

cahaya dari Bima Sakti. Galaksi tak beraturan ini

banyak mengandung materi antar bintang yang terdiri

dari gas dan debu-debu.

2. Bintang Cepheid dan Awan Magellan

Salah satu cara menghitung jarak bintang dan

galaksi yang jauh adalah dengan menggunakan hubungan

periode-kecerahan bintang variabel Cepheid.

Gambar 6 : Cepheid Di Galaksi M100

(http://duniaastronomi.com/wp-content/uploads/2010/03/hs-1994-49-a-web_print.jpg)

Sejarah metode penghitungan jarak ini berawal

dari sebuah penelitian tentang hasil pengamatan

terhadap bintang variabel (bintang yang

kecemerlangannya berubah-ubah) yang ada di galaksi

Awan Magellan Besar dan Awan Magellan Kecil.

16

Dua Awan Magellan (Inggris: Magellanic Cloud atau

Nubeculae Magellani) adalah Galaksi katai tak beraturan

yang dapat terlihat dari belahan bumi selatan, yang

mana galaksi ini termasuk anggota Grup Lokal dan

mungkin mengorbit Galaksi Bima Sakti kita. Karena

mereka berdua menunjukkan tanda-tanda struktur

batang, mereka sering diklasifikasikan sebagai

galaksi spiral Magellan.

Gambar 7: Awan Magellan besar dan awan Magellan kecil

(http://id.wikipedia.org/wiki/Awan_Magellan)

Jika dilihat dengan mata telanjang, awan ini

seperti potongan Galaksi Bima Sakti. Kedua awan ini

berada kira-kira 21° di langit malam, jarak mereka

berdua sangat jauh, yaitu sekitar 75.000 tahun

cahaya. Sebelum penemuan Galaksi Katai Elips Sagittarius

pada tahun 1994, mereka adalah galaksi terdekat

dengan kita. Awan Magellan Besar terletak sekitar

160.000 tahun cahaya dari Galaksi Bima Sakti,

sedangkan Awan Magellan Kecil terletak sejauh 200.000

tahun cahaya. Awan Magellan Besar berdiameter kira-

17

kira dua kali diameter Awan Magellan Kecil (14.000

tahun cahaya dan 7.000 tahun cahaya). Untuk

perbandingan, Galaksi Bima Sakti berdiameter sekitar

100.000 tahun cahaya.

Astronom wanita asal Amerika Serikat, Henrietta

Leavitt, melakukan penelitian mengenai bintang

variabel. Dia membuat katalog yang berisi 1777

bintang variabel dari penelitian tersebut. Dari

katalog yang ia buat diketahui bahwa terdapat

beberapa bintang yang menunjukkan hubungan antara

kecerahan dengan periode variabilitas. Bintang yang

memiliki kecerahan lebih besar ternyata memiliki

periode varibilitas yang lebih lama dan begitu pula

sebaliknya. Bentuk kurva cahaya bintang variabel

jenis ini juga unik dan serupa, yang ditandai dengan

naiknya kecemerlangan bintang secara cepat dan

kemudian turun secara perlahan.

Bentuk kurva cahaya seperti itu ternyata sama

dengan kurva cahaya bintang delta Cephei yang diamati

pada tahun 1784. Karena itulah bintang variabel jenis

ini diberi nama bintang variabel Cepheid. Penamaan

ini tidak berubah walaupun belakangan ditemukan juga

kurva cahaya yang sama dari bintang Eta Aquilae yang

diamati beberapa bulan sebelum pengamatan delta

Cepheid. Hubungan sederhana antara periode dan

kecerahan bintang variabel Cepheid ini bisa digunakan

dalam menentukan jarak karena astronom sudah

mengetahui adanya hubungan antara kecerahan bintang

18

bergantung pada jarak. Dari pengamatan bintang

Cepheid kita bisa dapatkan periode variabilitas dan

magnitudonya. Kemudian periode yang kita peroleh bisa

digunakan untuk menghitung kecerahan/ magnitudo

mutlak bintangnya dengan formula M =

-2,81 log (P) -1,43. Karena kecerahan/ magnitudo

mutlak dan magnitudo semu berhubungan erat dalam

formula Pogson (modulus jarak), maka pada akhirnya

kita bisa dapatkan nilai jarak untuk bintang

tersebut.

Grafik 1 : Ilustrasi hubungan periode-kecerahan cepheid, yang

digunakan para ilmuwan untuk menghitung ukuran, usia

serta tingkat ekspansi alam semesta.

(http://www.faktailmiah.com/wp-content/uploads/2012/10/Grafik-

cepheid.jpg?71b815)

Menghitung jarak bintang variabel Cepheid

menjadi sangat penting karena kita jadi bisa

menentukan jarak gugus bintang atau galaksi yang jauh

asalkan di situ ada bintang Cepheid yang masih bisa

19

kita deteksi kurva cahayanya. Di sinilah keunggulan

metode ini dibandingkan dengan paralaks, yang hanya

bisa digunakan untuk bintang-bintang dekat saja.

Cepheid mengalami perubahan kecerahan karena

radiusnya berubah membesar dan mengecil. Proses ini

terjadi pada salah satu tahapan evolusi bintang,

yaitu ketika sebuah bintang berada pada fase raksasa

atau maharaksasa merah. Jadi dengan mempelajari

bintang variabel Cepheid kita bisa menghitung jarak

sekaligus mempelajari salah satu tahapan evolusi

bintang.

D. Hukum Invers – Square

Kebenaran dan ukuran kecerahan dari objek yang

berkilauan (bintang) berhubungan dengan sifat dari

cahaya. Dalam ruang angkasa yang bersih, bintang yang

jauhnya lima tahun cahaya, ketika tampak, maka

intensitas cahayanya akan 25 kali lebih besar.

Dalam ilmu astronomi, hukum “Inverse Square” dari cahaya

merupakan alat yang tak ternilai harganya dalam

menentukan jarak. Aplikasi ini dapat menentukan jarak

dari Cepheid dan membuka jalan bagi penelitian mengenai

luasnya jagat raya kita. Akhirnya pada tahun 1924,

Hubble dengan menggunakan hubungan antara periode

kilauan dengan hukum “Inverse – Square” maka dia dapat

menemukan bahwa galaksi Andromeda bukanlah termasuk

galaksi kita. Kita tahu bahwa jarak galaksi Andromeda

adalah 2 juta tahun cahaya, sedangkan galaksi kita

20

mempunyai diameter 100.000 tahun cahaya. Jadi, memang

benar bahwa galaksi Andromeda bukanlah dari galaksi

kita.

Di dalam fisika, hukum “Inverse – Square” atau kuadrat

invers, adalah hukum fisika apa pun yang menyatakan

besarnya suatu kuantitas atau kekuatan fisika

berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari sumber

pemancarnya.

Hukum kuadrat invers umumnya berlaku ketika suatu gaya,

energi, atau kuantitas kekal lainnya dipancarkan secara

radial dari sumbernya. Karena luas permukaan sebuah

bola (yang besarnya ) sebanding dengan kuadrat

jari-jari, maka semakin jauh kuantitas tersebut

dipancarkan dari sumber, semakin tersebar dalam sebuah

daerah yang sebanding dengan kuadrat jarak dari sumber.

Dengan demikian, kuantitas yang melewati satu satuan

luas berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari

sumber.

E. Efek Doppler

Dalam belajar ilmu astronomi, ada sifat dari cahaya

yang juga harus kita perhatikan, yakni efek doppler.

Cahaya adalah gelombang, sehingga juga mengalami efek

Doppler. Frekuensi cahaya yang diterima pengamat akibat

efek Doppler (fp) dapat didekati dengan rumus:

Dengan c adalah laju cahaya, fs adalah frekuensi cahaya

sedangkan vs adalah laju relatif sumber cahaya terhadap

21

pengamat. Nilai vs positif jika gerak relatif itu

bersifat makin menjauh dan bernilai negatif jika gerak

relatif itu bersifat mendekat.

Persamaan di atas berlaku juga untuk gelombang

elektromagnetik lain, seprti gelombang radio dan

gelombang mikro.

Efek Doppler ini menjadi pertimbangan penting di

bidang astronomi untuk menganalisis data observasi para

astronom. Dengan mengamati warna cahaya bintang-bintang

jauh dapat disimpulkan apakah bintang itu bergerak

mendekat ataukah menjauhi kita.

Kecepatan cahaya dalam ilmu astronomi jarang dapat

terdeteksi hanya dengan melihat perubahan warna

menggunakan mata telanjang. Kita harus menggunakan

metode lain untuk mengukur pergeseran warna ini.

Pertama, kita ambil gambar spektrum dari bintang dengan

memasang spektograf pada teleskop. Spektograf adalah

instrumen untuk memotong cahaya bintang ke dalam warna

warna penyusunnya (spektrum). Dalam spektograf ini kita

akan melihat garis hitam, yang menunjukkan tempat di

spektrum dari bintang yang cahayanya telah diserap oleh

unsur kimia yang ada di atmosfer bintang. Semua ini

dinamakan garis penyerapan.

Beberapa garis menunjukkan panjang gelombang yang

pasti, Jika spektrum digeser dengan efek Doppler, maka

garis juga harus dibagi dalam ukuran yang sama besar.

Dengan mengukur pergeseran ini menggunakan mikroskop,

maka jika dibandingkan dengan garis yang dihasilkan

22

pada pengamatan menggunakan laboratorium tak bergerak,

maka kita dapat memperoleh sejumlah panjang gelombang

(warna) berubah. Kemudian, kita menggunakan rasio

formula yang dapat kita tulis :

∆ʎ/ ʎ = v/c

Dimana :

ʎ = panjang gelombang

∆ = perubahan

v = kecepatan radial objek

c = kecepatan cahaya

Jika bintang berpindah ke arah kita, maka gelombang

cahaya menjadi lebih pendek. Perubahan panjang

gelombang atau pergeseran ke arah ungu – violet pada

akhir spektrum. Jika bintang mundur, maka panjang

gelombang diperpanjang dan tetap selalu berhubungan,

pergeseran ke arah merah di akhir spektrum. Hal inilah

yang terkennal dengan sebutan red shift.

23

Gambar 8 : Jarak beberapa cluster di galaksi (Hynek, J.Allen:

Astronomy One)

Sekarang, astronom dapat mengatahui bahwa galaksi

yang jauh mengindikasikan warna merah pada pergeseran

spektrumnya. Ini semua merupakan konsep yang baru saat

melakikan ekspansi ke jagat raya.

24

BAB III

PENUTUP

A. Simpulan

1. Cara para ahli astronomi memudahkan pemahaman kita

mengenai jarak antar planet, antar bintang bahkan antar

galaksi dengan cara membuat model yang

merepresentasikan jarak antara bumi dengan matahari

menggunakan satuan astronomi, dimana 1 satuan astronomi

adalah panjang setengah sumbu panjang dari lintasan

orbit Bumi mengedari Matahari. Jarak berdasarkan hasil

perhitungan modern yang menggunakan astronomi radio dan

hitung orbit, nilai eksaknya adalah 1 AU =

149.597.870.691 km, akurat hingga 30 meter. Untuk

mengukur jarak yang sangat besar, digunakan satuan

tahun cahaya. Cahaya bergerak 299.792.458 meter per

detik atau aproksimasinya 300.000 km per detik maka 1

detik cahaya (light second) setara dengan jarak 300.000

km. Ada pula satuan yang lain yang digunakan para

astronom dalam mengukur jarak, yakni parsec. Parsec

adalah kependekan dari “ parallax of one arcsecond ”. 1

parsec kurang lebih sama dengan 3.26 tahun cahaya.

2. Para ahli astronomi dapat menyimpulkan bahwa ada

galaksi lain selain galaksi kita. Galaksi memiliki

lebih dari 100 milyar bintang, dan diperkirakan

terdapat sedikitnya 1 milyar galaksi dalam jagat raya.

Salah satu cara menghitung jarak bintang dan galaksi

25

yang jauh adalah dengan menggunakan hubungan periode-

kecerahan bintang variabel Cepheid. Dalam menghitung

jarak antar bintang dan galaksi, maka akan berhubungan

dengan kecerahan bintang Cepheid. Jika berbicara

tentang kecerahan, pasti akan berhubungan dengan

cahaya. Hukum invers-square dan efek Doppler perlu

dipelajari karena sangat berkaitan dengan sifat cahaya.

DAFTAR PUSTAKA

_____________ . 2010. Mengukur Jarak dengan Bintang Cepheid. http://duniaastronomi.com/2010/03/mengukur-jarak-dengan-bintang-cepheid/#more-354. Diakses tanggal 4 April 2014.

___________. 2013. Hukum Kuadrat Terbalik. http://id.wikipedia.org/wiki/Hukum_kuadrat_terbalik. Diakses tanggal 4 April 2014.

______________ . 2013. Jarak 1 Tahun Cahaya . http://obengplus.com/articles/1965/1/Berapa-jarak-1-tahun-cahaya-bisa-dihitung-dalam-satuan-kilometer.html. Diakses tanggal 4 April 2014.

______________ . 2013. Mengenal Satuan-satuan Jarak dalam Astronomi. http://langitselatan.com/2008/07/19/mengenal-satuan-satuan-jarak-dalam-astronomi/. Diakses tanggal 4 April 2014.

26

______________ . 2014. Pusat Galaksi. http://id.wikipedia.org/wiki/Pusat_Galaksi. Diakses tanggal 4 April 2014.

______________ .2014. Galaksi. http://id.wikipedia.org/wiki/Galaksi. Diakses tanggal 4 April 2014.

____________ . 2014. Awan Magellan. http://id.wikipedia.org/wiki/Awan_Magellan. Diakses tanggal 4 April 2014.

Hynek. J. Allen, Necia H. Apfell. 1972. Astronomy One. California: W.A Benjamin Inc.

Simatupang, Fery. Galaksi. http://118.96.137.51:888/bahanajar/download/how/a/alam/8_galaxy.pdf. Diakses tanggal 4 April 2014.

27