Ide Dasar: Matahari dan bintang-bintang menggunakan reaksi nuklir fusi untuk mengubah materi menjadi energi. Bintang padam Ketika bahan bakar

(1)

PERTEMUAN KE 2

Ide Dasar:

Matahari dan bintang-bintang menggunakan reaksi nuklir fusi untuk mengubah materi menjadi energi.

Bintang padam Ketika bahan bakar nuklirnya

habis.

S U R Y A D I S I R E G A R , A S T R O N O M I - F M I P A - I T B

(2)

SIFAT BINTANG

Astronomi

 Ilmu paling tua

Zodiac of Denderah

Merupakan sebuah peta langit yang melukiskan 12 rasi zodiak. Ditemukan di dalam kuil Hathor

pada masa kebudayaan Mesir kuno.

(3)

SIFAT BINTANG

Bintang :Reaktor fusi di angkasa-Bola gas

Matahari terlihat sebagai sebuah bola gas yang

berpijar. Dalam sistem tata surya, ukuran matahari jauh lebih besar daripada planet- planet yang mengelilinginya.

(4)

SIFAT BINTANG

Keberadaan bintang di langit berawal dan berakhir

Tidak semua bintang di langit muncul

bersamaan. Semua bintang memiliki riwayat hidup, yang berarti ada kelahiran dan

kematian. Pada gambar medan bintang di samping, terlihat bintang-bintang dari

berbagai usia. Beberapa diantaranya ada yang baru lahir dan ada yang hampir habis masa hidupnya. Tapi kita tidak dapat melihat perubahannya secara langsung karena

membutuhkan waktu yang jauh lebih panjang daripada skala hidup manusia.

(5)

PENGUKURAN BINTANG MENGGUNAKAN TELESKOP DAN SATELIT

Radiasi Elektromagnetik

Setiap hari kita hidup dengan dihujani oleh cahaya. Cahaya merupakan sebagian kecil radiasi elektromagnetik yang

dipancarkan oleh bintang. Sebuah bintang memancarkan energinya pada seluruh panjang gelombang. Karena letak

bintang yang sangat jauh dan tak terjangkau, maka astronom hanya bermodalkan hujan radiasi elektromagnetik tersebut berupaya menguak misteri langit.

Pengukuran foton: Panjang gelombang, Intensitas dan Arah

 Variasi 3 parameter di atas

(6)

Spektrum dari 7 bintang dengan kelas spektrum yang berbeda, yaitu O, B, A, F, G, K, dan M

Grafik perubahan intensitas cahaya asteroid 201 Penelope (atas). Pemetaan arah bintang pada bola langit (bawah).

(7)

TELESKOP

Disain Optik

 Pembias (menggunakan lensa)

 Pemantul (menggunakan cermin)

Jenis Pengamatan

 Astrometri (posisi)

 Fotometri (intensitas)

 Spektroskopi (warna)

(8)

TELESKOP

Kepekaan Terhadap Cahaya

 Dualisme Cahaya :

 Gelombang (radio – ultraviolet)

 Partikel (extreme ultraviolet – sinar gamma)

(9)

TELESKOP

Posisi

 Landas Bumi

 Landas angkasa

Pengamatan Astronomi dilakukan pada seluruh panjang gelombang.

Pada beberapa panjang gelombang tertentu atmosfer bumi bersifat

kedap. Pada daerah panjang gelombang tersebut, pengamatan harus

dilakukan dari luar atmosfer Bumi.

(10)

Distribusi energi menurut panjang gelombang untuk pancaran benda hitam dengan berbagai temperatur (Spektrum Benda Hitam)

Makin tinggi temperatur benda hitam, makin tinggi pula intensitas spesifiknya dan jumlah energi terbesar dipancarkan pada  pendek

Intensitas spesifik benda hitam sebagai fungsi panjang gelombang Kasatmata

 (m) Intens itas S pes ifik [B



(T )]

0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00

UV Inframerah

8 000 K

7 000 K

6 000 K 5 000 K

4 000 K

Suryadi Siregar, Astronomi-FMIPA-ITB

(11)

Panjang gelombang maksimum bagi pancaran benda hitam, yaitu  pada harga yang maksimum (  _maks ) dapat diperoleh dari syarat maksimum, yaitu,

d B _ (T) = 0

d  . . . (2-17)

0,00

 (m) Intens itas S pes ifik [B



(T )]

0,50 1,00 1,50 1,75 2,00

Garis Singgung

λ _maks Suryadi Siregar, Astronomi-FMIPA-ITB

(12)

Dari pers. (2-15) :

 ⁵

2 h c ² 1

e ^hc/ ^ ^kT - 1 B _ (T) =

dan pers. (2-17) : d B _ (T) = 0 d 

diperoleh, h c = 4,965

 k T

Buktikan !

Apabila kita masukan harga h, k dan c, maka pers.

Menjadi. Ingat T dalam Kelvin dan  dalam cm

 T=0,2988

Suryadi Siregar, Astronomi-FMIPA-ITB

(13)

MATAHARI

Matahari Adalah Bintang Terdekat Dari bumi Struktur

 Pusat bintang

 Zona Konveksi (Convection Zone)

 Fotosfer

 Kromosfere

 Korona

(14)

MATAHARI

Interaksi Dengan Lingkungan Sekitar

 Aliran partikel bermuatan

Salah satu bukti interaksi Matahari dengan lingkungan sekitarnya dapat dilihat pada aktifitas partikel bermuatan yang dipancarkan Matahari

terhadap magnetosfer bumi dalam bentuk aurora.

(15)

Earth’s

magnetosphere Solar Wind  Flows out from the corona

 Continuously, in all directions

 Impacts Earth’s magnetic field

Image credit: K. Endo, Nikkei Science Inc.

(16)

(17)

ENERGI MATAHARI

Sumber Energi Matahari

 Semua berawal dari hidrogen

Reaksi Fusi

 3 langkah pembakaran hidrogen

1) P + P  D + e ⁺ + neutrino + energi 2) D + P  ³ He + foton + energi

3) ³ He + ³ He ⁴ He + 2protons + foton + energi

Perkiraan Lama Hidup

 11 milyar tahun

(18)

KERAGAMAN JENIS BINTANG

Perbedaan Tampak

 Warna

 Kecerlangan (magnitudo)

 Jarak

 Kecerlangan mutlak (magnitudo absolut)

 Output energi

 luminositas

 Kecerlangan tampak (magnitudo semu)

 Skala magnitudo: bintang yang redup magnitudonya lebih besar dari bintang yang terang. Magnitudo 0 bintang Alpha Lyrae

Perilaku

 Massa total

 umur

(19)

SKALA JARAK DALAM ASTRONOMI

Satuan

 Tahun cahaya

Metode Pengukuran

 Triangulasi

 Bintang variabel Cepheid

(20)

Kecepatan tangensial, kecepatan radial dan kecepatan ruang dihitung dari

formula:

 

2 2

t 4 74

r

t r

V , r km / s ,

V c

V V V







 

 

gerak diri

jarak bintang

o

r

panjang gelombang acuan





  



  

(21)

DIAGRAM HERTZSPRUNG-RUSSEL

Pengelompokan Bintang

 Bintang deret utama

 Raksasa merah

 Katai putih

(22)

FLUKS(F) , LUMINOSITAS(L) DAN MAGNITUDO(M)

M A G N I T U D O S E M U ( m ) = M A G N I T U D O YA N G K I TA A M AT I D I B U M I

M A G N I T U D O A B S O L U T ( M ) = M A G N I T U D O S E M U B I N TA N G B I L A J A R A K N YA 1 0 P A R S E K

2 4

2

1 1 2

2 4 4

2, 5 log

L R T F L

r m m F

F

  

 

  

F R

_ r

5 5log m M     r

L

(23)

KELAHIRAN BINTANG

Hipotesis Nebula

 Laplace

(a) nebula yang berotasi perlahan (b) piringan

dengan gumpalan masif di tengahnya (c) planet yang dalam proses kelahiran terlihat berupa gumpalan materi, dan (d) tata surya yang terbentuk.

(24)

DERET UTAMA DAN KEMATIAN BINTANG

Bintang Bermassa Lebih Kecil Dari Matahari

 Katai coklat

 Bercahaya selama 100 milyar tahun

 Tanpa perubahan ukuran, temperatur, dan output energi

(25)

DERET UTAMA DAN KEMATIAN BINTANG

Bintang bermassa sama dengan Matahari

1. Pembakaran hidrogen berlangsung lebih cepat

Bergeser dari deret utama

2. Pembakaran Helium 3. Raksasa merah

4. Keruntuhan pusat dimulai

5. Katai putih

Hubungan massa-luminositas

Log M = 0,1 (4,6-M _b ) bila 0 < M _b < 7,5

Log M = 0,145 (5,2 - M _b ) bila 7,5 < M _b < 11

Dalam hal ini M [ massa Matahari], Mb magnitudo absolut bolometrik

(26)

DERET UTAMA DAN KEMATIAN BINTANG

Bintang Bermassa Lebih Besar Dari Matahari

 Keruntuhan dan pembakaran beruntun

 Pusat besi

 Keruntuhan katastropik

 supernova

Animasi

(27)

BINTANG NEUTRON DAN PULSAR

Bintang Neutron

 Berkerapatan tinggi dan berukuran kecil

 Berotasi sangat cepat

 Hampir tak bercahaya

Pulsar

 Bintang neutron dengan kondisi khusus

 Radiasi elektromagnetik

 Tahap akhir supernova

(28)

LUBANG HITAM

Sisa keruntuhan bintang yang sangat besar

“Penjara gravitasi”. Terjadi bila massa awal cukup besar

Tak bercahaya, dikenal lewat sifat-sifat dinamis bintang disekitarnya

 Pengaruh keberadaannya terhadap bintang lain

 Terdeteksi pada sinar-X dan sinar gamma

Ide Dasar: Matahari dan bintang-bintang menggunakan reaksi nuklir fusi untuk mengubah materi menjadi energi. Bintang padam Ketika bahan bakar

PERTEMUAN KE 2

Ide Dasar:

Matahari dan bintang-bintang menggunakan reaksi nuklir fusi untuk mengubah materi menjadi energi.

Bintang padam Ketika bahan bakar nuklirnya

habis.

SIFAT BINTANG

Astronomi

 Ilmu paling tua

Zodiac of Denderah

Merupakan sebuah peta langit yang melukiskan 12 rasi zodiak. Ditemukan di dalam kuil Hathor

pada masa kebudayaan Mesir kuno.

SIFAT BINTANG

Bintang :Reaktor fusi di angkasa-Bola gas

Matahari terlihat sebagai sebuah bola gas yang

berpijar. Dalam sistem tata surya, ukuran matahari jauh lebih besar daripada planet- planet yang mengelilinginya.

SIFAT BINTANG

Keberadaan bintang di langit berawal dan berakhir

Tidak semua bintang di langit muncul

bersamaan. Semua bintang memiliki riwayat hidup, yang berarti ada kelahiran dan

kematian. Pada gambar medan bintang di samping, terlihat bintang-bintang dari

berbagai usia. Beberapa diantaranya ada yang baru lahir dan ada yang hampir habis masa hidupnya. Tapi kita tidak dapat melihat perubahannya secara langsung karena

membutuhkan waktu yang jauh lebih panjang daripada skala hidup manusia.

PENGUKURAN BINTANG MENGGUNAKAN TELESKOP DAN SATELIT

Radiasi Elektromagnetik

Setiap hari kita hidup dengan dihujani oleh cahaya. Cahaya merupakan sebagian kecil radiasi elektromagnetik yang

dipancarkan oleh bintang. Sebuah bintang memancarkan energinya pada seluruh panjang gelombang. Karena letak

bintang yang sangat jauh dan tak terjangkau, maka astronom hanya bermodalkan hujan radiasi elektromagnetik tersebut berupaya menguak misteri langit.

Pengukuran foton: Panjang gelombang, Intensitas dan Arah

 Variasi 3 parameter di atas

Spektrum dari 7 bintang dengan kelas spektrum yang berbeda, yaitu O, B, A, F, G, K, dan M

Grafik perubahan intensitas cahaya asteroid 201 Penelope (atas). Pemetaan arah bintang pada bola langit (bawah).

TELESKOP

Disain Optik

 Pembias (menggunakan lensa)

 Pemantul (menggunakan cermin)

Jenis Pengamatan

 Astrometri (posisi)

 Fotometri (intensitas)

 Spektroskopi (warna)

TELESKOP

Kepekaan Terhadap Cahaya

 Dualisme Cahaya :

 Gelombang (radio – ultraviolet)

 Partikel (extreme ultraviolet – sinar gamma)

TELESKOP

Posisi

 Landas Bumi

 Landas angkasa

Pengamatan Astronomi dilakukan pada seluruh panjang gelombang.

Pada beberapa panjang gelombang tertentu atmosfer bumi bersifat

kedap. Pada daerah panjang gelombang tersebut, pengamatan harus

dilakukan dari luar atmosfer Bumi.

Distribusi energi menurut panjang gelombang untuk pancaran benda hitam dengan berbagai temperatur (Spektrum Benda Hitam)

Makin tinggi temperatur benda hitam, makin tinggi pula intensitas spesifiknya dan jumlah energi terbesar dipancarkan pada  pendek

Intensitas spesifik benda hitam sebagai fungsi panjang gelombang Kasatmata

 (m) Intens itas S pes ifik [B

(T )]

0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00

UV Inframerah

8 000 K

7 000 K

6 000 K 5 000 K

4 000 K

Suryadi Siregar, Astronomi-FMIPA-ITB

Panjang gelombang maksimum bagi pancaran benda hitam, yaitu  pada harga yang maksimum (  maks ) dapat diperoleh dari syarat maksimum, yaitu,

d B  (T) = 0

d  . . . (2-17)

0,00

 (m) Intens itas S pes ifik [B

(T )]

0,50 1,00 1,50 1,75 2,00

Garis Singgung

λ maks Suryadi Siregar, Astronomi-FMIPA-ITB

Dari pers. (2-15) :

 5

2 h c 2 1

e hc/  kT - 1 B  (T) =

dan pers. (2-17) : d B  (T) = 0 d 

diperoleh, h c = 4,965

Panjang gelombang maksimum bagi pancaran benda hitam, yaitu  pada harga yang maksimum (  _maks ) dapat diperoleh dari syarat maksimum, yaitu,

d B _ (T) = 0

λ _maks Suryadi Siregar, Astronomi-FMIPA-ITB

 ⁵

2 h c ² 1

e ^hc/ ^ ^kT - 1 B _ (T) =

dan pers. (2-17) : d B _ (T) = 0 d 

1) P + P  D + e ⁺ + neutrino + energi 2) D + P  ³ He + foton + energi

3) ³ He + ³ He ⁴ He + 2protons + foton + energi