BAB I PENDAHULUAN
GALAKSI DAN ALAM SEMESTA MELIPUTI SEJARAH KOSMOLOGI, QUASAR, KOSMIK DAN MATERI ANTAR BINTANG
BAB II ISI
1. KOSMOLOGI
Istilah kosmologi berasal dari bahasa Yunani kosmos yang dipakai oleh Pythagoras (580-500 SM) untuk melukiskan keteraturan dan harmoni pergerakan benda-benda langit. Istilah ini dipakai lagi dalam pembagian filsafat Christian Wolff (1679-1754). Kosmologi adalah Ilmu Alam Semesta adalah ilmu pengetahuan tentang kosmos (cosmos) atau universe. Istilah universe ditujukan kepada segenap pangada atau segenap yang ada, yang tercipta mulai dari atom, molekul, batu metal, gas, tumbuhan, binatang, sistem solar (Matahari) dan segala yang ada lainnya.
Dalam penggunaan modern oleh para ilmuwan, kosmologi adalah cabang ilmu pengetahuan yang berupaya memahami struktur ruang-waktu dan komposisi alam semesta skala besar dengan menggunakan metode ilmu pengetahuan alam. Ini berarti kosmologi memanfaatkan pengamatan rinci untuk memperoleh data dan memanfaatkan teori-teori fisika untuk menafsirkan data tersebut, serta mempergunakan penalaran matematika atau penalaran logika lainnya yang terkandung dalam teori-teori tersebut untuk memperoleh pengetahuan lengkap mengenai alam semesta fisik.
Kosmologi bukan astronomi yang membagi-bagi seluruh alam semesta menjadi galaksi, bintang, planet, bulan, lalu menelaahnya satu demi satu. Kosmologi memadukan semua cabang dan ranting pohon ilmu pengetahuan untuk memperoleh gambaran yang menyeluruh mengenai alam semesta. Kosmologi menelaah ruang dan waktu, menyelidiki asal-usul semua materi pengisi alam, mempelajari peristiwa kosmis penting, termasuk asal mula kehidupan dan kemungkinan perkembangan kecerdasan. Masalah yang dihadapi para kosmolog modern adalah mempersatukan sifat-sifat alam semesta teramati untuk memperoleh model-model alam semesta yang akan mendefinisikan struktur dan evolusinya. Model alam semesta menjadi sarana yang dibangun manusia untuk memperoleh gambaran mengenai alam semesta yang demikian luas. Model ini dibentuk dengan bertumpu pada data empiris dan teori-teori fisika. Model alam semesta pun senantiasa diujikan. Hasil-hasil amatan baru atau teori-teori baru akan mengubah model alam semesta dari waktu ke waktu.
lingkungan hidup di mana manusia berada. Ilmu lingkungan juga disebut envirologi (Soerjani 1994) atau enviromental science yang dalam Chiras (1991) lebih dikhususkan lagi dengan subjudul:Action for a sustainable future.
a. TEORI TERBENTUKNYA ALAM SEMESTA
Teori tentang terbentuknya alam semesta terlah terjadi perhatian para astronom sejak lama. Hal ini diungkapkan melalui apa yang diketahui tentang ruang angkasa, bintang, galaksi, nebula, komet, planet dan sebagainnya. Sampai saat ini ada dua teori yang mencoba menerangkan bagaimana alam semesta terbentuk.
1. Teori “Big-Bang”
Alam Semesta sangat luas dan tak ada seorangpun yang mengetahui secara pasti berapa luas alam semesta ini,orang orang dulu mengira Alam semesta ada dengan sendirinya dan akan tetap ada sampai kapanpun, pendapat ini sangat salah dengan ilmu pengetahuan modern saat ini. Banyak Teori yang berkembang tentang Alam Semesta,ada yang menyebutkan ada dengan sendirinya, ada yang menyebutkan terjadi karena ledakan dahysat dan berbagai Teori lainnya, namun saat ini yang paling banyak disepakati adalah teori big bang, teori ini berdasarkan kajian kosmologi mengenai bentuk awal dan perkembangan alam semesta. Teori Big Bang menjadi Teori yang mendekati kebenaran berdasarkan Sains dan Teknologi, bahkan para ilmuwan menyepakati bersama bahwa Teori terbentuknya alam semesta yakni Teori Big Bang.
Teori Big Bang (terjemahan bebas: Ledakan Dahsyat atau Dentuman Besar) dalam kosmologi adalah salah satu teori ilmu pengetahuan yang menjelaskan perkembangan dan bentuk awal dari alam semesta. Menurut teori ini, alam semesta semual berwujud sebagai gumpalan sangat padat dan besar dari sekelompok atom. Gumpalan ini meledak yang menghasilkan panas sampai 100 miliar Celcius, dan dari ledakan inilah terbentuknya berbagai maca kosmos, benda alam. Teori ini menyatakan bahwa alam semesta ini terbentuk dari ledakan mahadahsyat yang terjadi sekitar 13.700 juta tahun lalu. Ledakan ini melontarkan materi dalam jumlah sangat besar ke segala penjuru alam semesta. Materi-materi ini kemudian yang kemudian mengisi alam semesta ini dalam bentuk bintang, planet, debu kosmis, asteroid/meteor, energi, dan partikel lainnya dialam semesta ini.
yang ditinggalkan oleh ledakan ini haruslah ada di alam. Selain itu, radiasi ini haruslah tersebar merata di segenap penjuru alam semesta. Bukti yang ’seharusnya ada’ ini pada akhirnya diketemukan. Pada tahun 1965, dua peneliti bernama Arno Penziaz dan Robert Wilson menemukan gelombang ini tanpa sengaja. Radiasi ini, yang disebut ‘radiasi latar kosmis’, tidak terlihat memancar dari satu sumber tertentu, akan tetapi meliputi keseluruhan ruang angkasa. Demikianlah, diketahui bahwa radiasi ini adalah sisa radiasi peninggalan dari tahapan awal peristiwa Big Bang. Penzias dan Wilson dianugerahi hadiah Nobel untuk penemuan mereka.
Pada tahun 1989, NASA mengirimkan satelit COBE (Cosmic Background Explorer). COBE ke ruang angkasa untuk melakukan penelitian tentang radiasi latar kosmis. Hanya perlu 8 menit bagi COBE untuk membuktikan perhitungan Penziaz dan Wilson. COBE telah menemukan sisa ledakan raksasa yang telah terjadi di awal pembentukan alam semesta. Dinyatakan sebagai penemuan astronomi terbesar sepanjang masa, penemuan ini dengan jelas membuktikan teori Big Bang.
Bukti penting lain bagi Big Bang adalah jumlah hidrogen dan helium di ruang angkasa. Dalam berbagai penelitian, diketahui bahwa konsentrasi hidrogen-helium di alam semesta bersesuaian dengan perhitungan teoritis konsentrasi hidrogen-helium sisa peninggalan peristiwa Big Bang. Jika alam semesta tak memiliki permulaan dan jika ia telah ada sejak dulu kala, maka unsur hidrogen ini seharusnya telah habis sama sekali dan berubah menjadi helium.
Segala bukti meyakinkan ini menyebabkan teori Big Bang diterima oleh masyarakat ilmiah. Model Big Bang adalah titik terakhir yang dicapai ilmu pengetahuan tentang asal muasal alam semesta. Begitulah, alam semesta ini telah diciptakan oleh Allah Yang Maha Perkasa dengan sempurna tanpa cacat.
2. Teori Steady State
semesta (kosmogenesis) (Ronan dalam Anon 1973). Pada akhirnya teori ini mempercayai bahwa segala sesuatu di alam semesta mengalami tatanan atau hukum alam yang pasti sehingga akan terjadi kelangsungan dinamika keadaan alam sesuai dengan kehendak Tuhan yang menciptakannya. Manusia berkewajiban dengan rasio dan intuisi (kata hati) untuk mengikuti dengan kearifan dan keikhlasan akan adanya segenap kenyataan yang dihadapi dengan pendekatan nisbi atau relatif.
Pada pertengahan abad ke-20 seorang materialis, astronom terkemuka asal Inggris Fred Hoyle mengemukakan suatu teori yang disebut dengan teori “Steady State” yang mirip dengan teori alam semesta tetap abad ke-19. Teori ini menyatakan bahwa alam semesta berukuran tak hingga dan kekal sepanjang masa, tujuannya adalah untuk mempertahankan faham materialis.
Menurut H. Bondi, T. Gold, and F. Hoyle mengatakan bahwa alam semesta tidak ada awalnya dan tidak ada akhirnya. Alam semesta selalu terlihat tetap seperti sekarang. Materi secara terus menerus datang berbentuk atom-atom hidrogen dalam angkasa (space) yang membentuk galaksi baru dan mengganti galaksi lama yang bergerak menjahui kita dalam ekspansinya. Materialisme adalah sistem pemikiran yang meyakini materi sebagai satu-satunya keberadaan yang mutlak dan menolak keberadaan apapun selain materi. Berakar pada kebudayaan Yunani Kuno, dan mendapat penerimaan yang meluas di abad 19, sistem berpikir ini menjadi terkenal dalam bentuk paham Materialisme dialektika Karl Marx.
3. ALAM MIKRO
Menurut teori terbentuknya alam semesta, bermiliar tahun yang lewat, alam semesta mulai mendingin, sehingga terbentuklah secara mantap berbagai atom seperti yang dikenal pada saat ini. Atom merupakan unsur dasar yang hakiki dari segenap pengada. Inti atom adalah nukleus yang terdiri atas proton dan neutron yang dikelilingi oleh elektron yang beredar secara tetap dan teratur di sekeliling nekleus.
4. ALAM MAKRO
Alam makro adalah pengenalan pengada yang kasat mata. Sebelum terbentuknya jenis makhluk hidup yang berwujud individu, baik flora, fauna, mikroba, dan manusia, dengan kasat mata daat di lihat adanya jaringan, seperti phloem dan xylem sebagai jaringan dari flora, jaringan deging atau jaringan tulang sebagai bagian dari hewan. Makhluk hidup yang kasat mata mulai dari individu (undivided) artinya tidak dapat di bagi – bagi karena merupakan suatu keutuhan suatu jenis.
- Ekosfer
Ekosfer adalah bulatan planet (Bumi) yang ditempati atau dihuni oleh makhluk hidup dalam rumah tangganya (oikos) . Kehidupan seperti yang kita kenal di bumi ini (ekosfer) menurut teori adalah di wilayah 0,93 – 1,01 UA (unit astronomi atau jarak antara Matahari dan Bumi). Menurut kasting dkk (1988; 49), ‘’teori baru’’ memperkirakan wilayah kehidupan berada pada jarak 0,95 – 1,5 UA.
Menurut hipotesis Gaia (Dewi Bumi) dari James Lovelock (dalam Odum 1983; 24 – 26) antara bumi dan kehidupan di Bumi berlangsung proses saling pengaruh-mempengaruhi antara hidup dan nirhidup sehingga bumi dapat mendukung kehidupan karena pengaruh seluruh keihidupan itu sendiri. Andaikata kehidupan itu tidak ada, bumi akan gersang, suhunya akan tinggi sekali (=290oC), kandungan CO
2 juga tinggi (98%) sedang kadar
02 sangat rendah, demikian juga netrogen (hanya 1,9%).
Tabel perbandingan kondisi atmosfer dan suhu di Mars, Venus dan Bumi (dengan dan tanpa kehidupan)
Hipotesis Gaia ini juga menekankan pentingnya peranan jasad renik (mikroba) yang tergolong dalam sapravor, yang hidup di antara bahan organik dari mahkluk hidup yang mati (daun yang gugur) dan berfungsi sebagai saprofog (pemakan) sisa makhluk hidup (bangkai, sisa makanan) sehingga terjadi peruraian yang menghasilkan bahan anorganik kembali walaupun biota pemakan sisa ini (cacing, jamur dan mikroba) sering kali secara salah disebut “pengurai”. Jadi kehidupan mengalami daur (siklus/ cycle) kembali pada tumbuhan autotrof yang memerlukan bahan anorganik dalam proses metabolisme.
Kemungkinan adanya kehidupan di luar Bumi dapat dipertimbangkan berdasarkan sifat keadaan (suhu, CO2, O2 dan N2) seperti terlihat pada tabel di atas. Oleh karenanya kalau benar kemudian terdapat kehidupan di Planet Mars, diperkirakan wujud dan sifat kehidupan mungkin sekali akan lain dengan kehidupan Bumi.
- Ekosistem
Di dalam ekosfer pengada yang mendukung kehidupan adalah satuan – satuan ekosistem, yakni segenap unsur dalam sistem yang mendukung rumah tangga makhluk hidup. Jadi dalam ekosistem tercakup unsur makhluk hidup dan keseluruhan penyangganya yakni ruang, benda, tanah, air, atmosfer, atau segala pengada baik biota maupun abiota berada dalam hubungan integratif yang memungkinkan kelangsungan kehidupan secara keseluruhan.
Pengertian tentang kehidupan dalam ekosistem telah sangat menarik perhatian karena eratnya hubungan anatara makna hidup – mati yang merupakan ciri makhluk hidup dengan pengada nirhidup yang memang tidak hidup, jadi yang nirhidup ini tidak mengalami kematian. Antara keduanya terlihat adanya wilayah/batas peralihan (border line).
- Komunitas, masyarakat makhluk hidup
Dalam ekosistem, makhluk hidup baik flora, fauna maupun mikroba di kelompokkan dalam komunitas sebagai masyarakat makhluk hidup. Segenap makhluk hidup ini terkait satu dengan yang lainnya melalui hubungan interaktif, baik secara langsung dalam jenis yang sama atau jenis serta kondisi yang berbada. Di samping itu juga terjadi interaksi melalui pengada nirhidup seperti air, oksigen, materi dan sebagainya.
- Populasi dan individu
Individu merupakan ciri utama makhluk hidup yang tercipta masing – masing individu secra berbeda – beda dengan cirinya sendiri secara khusus. Sebenarnya tidak ada individu dari suatu jenis (spesies)) makhluk hidup yang sama. Semua yang ada di ciptakan dengan ciri, sifat dan keindahan masing – masing. Kalaupun ada kesamaanya, sebenarnya sekedar mirip saja, karena semuanya memiliki keindahannya sendiri. Menurut paham amenity (amenitas) atau keunggulan dan keindahan sifat semua pengada baik flora dan fauna sama indah dan maknanya.
5. ALAM SUPERMAKRO
Alam semesta atau universe mengacu pada segenap pengada (entity. Entitas), benda angkasa atau kosmos dan segenap proses yang menyertainya. Ilmu pengetahuan yang mempelajarinya adalah kosmologi yang banyak menggunakan peralatan fisik mekanik seperti teleskop, juga memanfaatkan teori dari fisika-matematik, dari mana disusun “model” dari alam semesta. Disamping itu juga dirumuskan observasi melaui radio-teleskopi. Model ini digunakan untuk menelaah penyelidikan lebih lanjut dan untuk mengartikan (menginterpretasikan) data astronomi yang sudah diperoleh. Salah satu penemuan dalam model ini adalah adanya galaksi seperti galaksi Bima Sakti (the milky way). Berbagai model yang dikenal itu mengacu pada teori relativitas.
Dulu kalau pada awalnya pemahaman tentang terjadinya alam semesta mengarah pada mitologi, semacam “dongengan” yang disebut kosmogoni. Kosmologi kuno mengikuti pendapat bahwa alam semesta itu terbatas dan berorientasi pada bumi sebagai pusatnya (finite and earth-centered). Kemudian timbul anggapan lain, yakni bahwa alam semesta itu menjangkau sesuatu yang tidak terbatas, tanpa permulaan dan tanpa akhir. Jadi benda alam (galaksi, bintang, planet dan segainya) dapat berada, tumbuh, terpecah-pecah dan berada dalam ruang tanpa batas.
Dalam perkembangannya kosmologi mengalami perubahan, pendapat para ahli yang berbeda, saling mendukung tetapi juga ada yang saling bertentangan. Berbagai konsep digunakan untuk menerangkan pengertian tentang alam semesta.beberapa diantara nama terkenal adalah Newton dengan teori gravitasi, Einstein dengan teori relativitas.
- Nebula
Setelah benda-benda angkasa mengalami ledakan, berjuta tahun kemudian suhu alam raya
menurun sampai 3.000 C. Materi dan energi yang ada mengalami terbentuknya asap dan kabut yang disebut nebula. Jadi nebula adalah seperangkat awan terdiri atas asap dan kabut. Nebula kemudian menggumpal sebagai protogalaksi. Dari padanya terbentuklah macam-macam galaksi melalui proses pengkerutan dan kondensasi. Jadi nebula yang ada merupakan nebula galaksi. Ada nebula yang berada di sekitar Matahari yang mengalami perubahan rotasi, sehingga keluar sebagai komet seperti benda angkasa yang bergerak (sering kali disebut Bintang Berekor) karena terlihat lewatnya cahaya seolah-olah ekornya (Munitz dalam Anon 1971).
- Galaksi
Protogalaksi yang berasal dari kondensasi nebula akan mengalami kontaksi dan perputaran yang makin cepat. Beberapa miliar tahun kemudian mengalami fragmentasi menjadi apa yang disebut protobintang (protostar). Dalam mengalami pengekerutan melalui proses gravitasi dan dalam suhu yang tinggi terbentukklah inti fusi nuklir yang menyebabkan energi berubah bentuk sebagai panas dan sinar. Dalam hipotesis nebula, akhirnya terbentuklah jutaan biintang-bintan dalam berbagai bentuk yang reguler maupun yang tidak teratur (irregular). Galaksi yang teratur di antaranya adalah Galaksi Bima Sakti (Milky Way) dimana Matahari beradaa di antara 7.000 bintang didalam galaksi yang terbentuk.
2. QUASAR
Sudah diketahui secara umum kalau di pusat galaksi hampir semua galaksi ada sebuah lubang hitam bermassa besar yang sangat kuat. Tapi ternyata di beberapa galaksi, daerah pusatnya sangat terang, melebihi bagian lain dari galaksi itu. Inti yang sangat terang ini disebut sebagai inti galaksi aktif ( active galactic nuclei / AGN). Inti galaksi aktif biasanya ditemukan di pusat galaksi dimana lubang hitam bermassa super besar berada. Karena lubang hitam inilah yang jadi pembangkit energi bagi inti galaksi aktif.
melainkan sebuah inti galaksi yang sangat terang yang berada jauh dari kita. Dari mana kita tahu quasar ini berada sangat jauh?
Hasil pengamatan menunjukkan kalau quasar memiliki pergeseran merah yang besar sebagai efek dari memuainya alam semesta. Yang artinya jarak antara Bumi dan quasar itu akan semakin bertambah seiring dengan semakin besarnya pergeseran merah si quasar.
Quasar ditenagai oleh lubang hitam bermassa sangat besar di pusat galaksi yang mengakresi materi yang mampat di sekitarnya dan memancarkan energi gravitasi yang sangat besar. Lubang hitam itu selalu melahap materi yang ada di sekelilinginya untuk masuk ke dalam dirinya. Seperti raksasa yang lahap memakan apapun yang ada di sekelilingnya
Ketika lubang hitam mengakresi materi di sekitarnya, materi-materi tersebut berputar semakin cepat dan mulai memanas. Semua partikel saling bergesekan sehingga melepaskan sejumlah besar cahaya dan juga radiasi sinar X. Nah ketika materi ini kemudian dilahap oleh si lubang hitam, maka bagian kutub utara dan selatan lubang hitam akan melepaskan energi yang sangat besar yang oleh astronom disebut sebagai jet kosmik. Pernah liat pesawat jet melesat di udara? Sangat cepat dan menyisakan sebaris jejak di angkasa kan? Kira-kira seperti itulah jet kosmik. Energi yang dilepaskan melesat sangat cepat dan energinya pun sangat kuat.
Quasar sendiri tidak selalu berasal dari penggabungan galaksi, karena memang ia bukan hasil dari gabungan dua galaksi. Quasar bisa berada di galaksi apa saja yang lubang hitamnya bisa membangkitkan quasar di dalamnya. Tapi ketika dua buah galaksi bergabung, lubang hitam super masif di dalamnya memang akan membentuk quasar. Karena lubang hitam adalah pembangkit energi bagi inti galaksi aktif.
3. KOSMIK
a. SINAR KOSMIK
Sinar kosmik merupakan partikel energi tinggi di angkasa luar yang diduga berasal dari sisa-sisa bintang mati. Namun, IceCube mendeteksi bahwa partikel-partikel itu tiba bukan dalam kondisi "seragam" dari semua arah. Penelitian terbaru menunjukkan bahwa sinar kosmik galaksi dapat mengubah iklim bumi, mempengaruhi cuaca, memicu badai dan menutupi awan. Seperti dilansir Livescience.com, edisi 30 Juli 2010, studi menunjukkan bahwa sinar kosmik berlebih datang dari satu bagian di langit, dan sinar kosmik yang kurang kadarnya datang dari bagian lain.
b. SPEKTRUM ENERGI UNTUK SINAR KOSMIK
Sinar kosmik merupakan energi partikel subatomik bermuatan, yang berasal di luar angkasa. Mereka mungkin menghasilkan partikel sekunder yang menembus atmosfer bumi dan permukaan. Sinar panjang adalah sejarah sebagai sinar kosmik yang dianggap radiasi elektromagnetik. Sinar kosmik paling utama (mereka yang memasuki atmosfer dari ruang angkasa dalam) terdiri dari partikel subatomik akrab stabil yang biasanya terjadi di Bumi, seperti proton, inti atom, atau elektron. Namun, sebagian kecil adalah partikel stabil antimateri, seperti positron atau antiproton, dan sifat yang tepat dari sebagian kecil yang tersisa adalah area penelitian aktif. Sekitar 89% dari sinar kosmik proton sederhana atau inti hidrogen, 10% adalah inti helium atau partikel alfa, dan 1% adalah inti elemen berat. Inti ini merupakan 99% dari sinar kosmik. Elektron menyendiri (seperti partikel beta, meskipun sumber utama mereka tidak diketahui) merupakan lebih dari 1% yang tersisa.
awal mereka. Sinar kosmik dapat memiliki energi lebih dari 1020 eV, jauh lebih tinggi dari 1012-1013 eV bahwa akselerator partikel Terestrial dapat menghasilkan.
Sinar kosmik yang diperkaya dengan lithium, berilium, dan boron berkaitan dengan kelimpahan relatif dari unsur-unsur di alam semesta dibandingkan dengan hidrogen dan helium, dan dengan demikian dianggap memiliki peran utama dalam sintesis ketiga unsur melalui proses " sinar kosmik nukleosintesis ". Mereka juga menghasilkan beberapa disebut isotop stabil dan radioisotop cosmogenic di Bumi, seperti karbon-14. Dalam sejarah fisika partikel, sinar kosmik adalah sumber penemuan positron, muon, dan pi meson.
Sinar kosmik menulis bagian dari radiasi latar belakang alam di Bumi, rata-rata sekitar 10-15% dari itu. Namun, orang yang hidup di ketinggian yang lebih tinggi dapat memperoleh beberapa kali lebih banyak radiasi kosmik dari pada permukaan laut, dan awak penerbangan jarak jauh dapat melipat gandakan radiasi pengion paparan tahunan mereka. Karena intensitas sinar kosmik jauh lebih besar di luar atmosfer bumi dan medan magnet, diharapkan memiliki dampak besar pada desain pesawat ruang angkasa yang aman dapat mengangkut manusia dalam ruang antarplanet.
c. KOMPOSISI SINAR KOSMIK
Sinar kosmik secara luas dapat dibagi menjadi dua kategori: primer dan sekunder. Sinar kosmik yang berasal dari sumber astrofisika adalah sinar kosmik primer. Sinar kosmik primer berinteraksi dengan materi antar menciptakan sinar kosmik sekunder. Matahari juga memancarkan sinar kosmik energi yang rendah terkait dengan jilatan api matahari. Hampir 90% sinar kosmik proton, sekitar 9% adalah inti helium (alfa partikel) dan hampir 1% adalah elektron. Rasio hidrogen untuk inti helium (28%) adalah sama sebagai rasio kelimpahan primordial unsur elemen ini (24%). Fraksi yang tersisa terdiri dari inti berat lainnya yang produk akhir nuklir sintesis, produk dari Big Bang, terutama lithium, berilium, dan boron.Ini inti cahaya muncul dalam sinar kosmik dalam kelimpahan yang jauh lebih besar (~ 1%) dibandingkan di atmosfer matahari, di mana kelimpahan mereka adalah sekitar 10-9% bahwa helium.
Eksperimen satelit telah menemukan bukti dari beberapa antiproton dan positron dalam sinar kosmik primer, meskipun tidak ada bukti dari inti atom antimateri kompleks, seperti anti-helium inti (anti-alpha) partikel. Antiproton tiba di Bumi dengan maksimal energi karakteristik dari 2 GeV, menunjukkan produksi mereka dalam proses fundamental berbeda dari proton sinar kosmis.
d. ALIRAN SINAR KOSMIK
Fluks sinar kosmik yang masuk pada bagian atas atmosfer tergantung pada angin matahari, medan magnet bumi, dan energi dari sinar kosmik. Angin matahari berkurang kecepatannya partikel yang masuk dan blok beberapa partikel dengan energi bawah sekitar 1 GeV. Jumlah angin matahari tidak konstan karena perubahan aktivitas matahari. Dengan demikian, tingkat fluks sinar kosmik bervariasi dengan aktivitas matahari. Medan magnet bumi mengalihkan sebagian dari sinar kosmik, sehingga menimbulkan pengamatan bahwa fluks ini rupanya tergantung pada lintang, bujur, dan sudut azimut. Garis-garis medan magnet membelokkan sinar kosmik ke arah kutub, sehingga menimbulkan aurora.
Pada jarak ~ 94 AU dari Matahari, angin matahari mengalami transisi, yang disebut shock terminasi, dari supersonik untuk kecepatan subsonik. Daerah antara shock pemutusan dan heliopause bertindak sebagai penghalang sinar kosmik, penurunan fluks pada energi yang lebih rendah sekitar 90%.
Di masa lalu, diyakini bahwa fluks sinar kosmik tetap cukup konstan sepanjang waktu. Namun, penelitian terbaru menunjukkan 1,5 sampai 2 kali lipat milenium-skala waktu perubahan fluks sinar kosmik dalam empat puluh ribu tahun terakhir. Besarnya energi fluks sinar kosmik di ruang antar bintang sangat sebanding dengan energi lain ruang dalam: rata-rata energi sinar kosmik kepadatan sekitar satu elektron-volt per sentimeter kubik ruang antar bintang, atau ~ 1 eV/cm3, yang sebanding untuk kepadatan energi dari cahaya bintang terlihat sebesar 0,3 eV/cm3, bidang galaksi kepadatan energi magnetik (diasumsikan 3 microgauss) yang adalah ~ 0,25 eV/cm3, atau latar belakang gelombang mikro kosmik (CMB) radiasi energi kepadatan di ~ 0,25 eV/cm3.
e. DETEKSI SINAR KOSMIK
Kosmik sinar Bulan bayangan, seperti terlihat dalam muon sekunder terdeteksi 700 m di bawah tanah, pada detektor 2 Soudan Bulan seperti yang terlihat oleh Compton Gamma Ray Observatory, dalam sinar gamma yang lebih besar dari 20 MeV. Ini diproduksi oleh penembakan sinar kosmik dari permukaannya.
Sinar kosmik berbenturan dengan inti gas atmosfer, menghasilkan hujan, antara lain, pion dan kaons, kerusakan yang menjadi muon. Ini muon dapat mencapai permukaan bumi, dan bahkan menembus untuk beberapa jarak ke tambang dangkal. Muon mudah terdeteksi oleh berbagai jenis detektor partikel seperti ruang awan atau ruang gelembung atau detektor sintilasi. Muon Beberapa diamati oleh detektor terpisah pada saat yang sama menunjukkan bahwa mereka telah diproduksi dalam acara mandi yang sama. Sinar kosmik berdampak tubuh planet lain di tata surya yang terdeteksi secara tidak langsung dengan mengamati emisi sinar gamma energi tinggi dengan sinar gamma teleskop. Ini dibedakan dari proses peluruhan radioaktif oleh energi mereka lebih tinggi di atas sekitar 10 MeV.
f. DETEKSI PADA SINAR KOSMIK
- Deteksi oleh partikel track-etch teknik
memungkinkan identifikasi baik biaya dan energi dari sinar kosmik yang melintasi tumpukan plastik.Semakin luas ionisasi sepanjang jalan, semakin tinggi biaya.
Teknik ini telah digunakan dengan sukses besar untuk mendeteksi tidak hanya sinar kosmik, tapi fisi inti produk untuk detektor neutron.
- Deteksi dengan mandi udara
Ketika sinar kosmik memasuki atmosfir bumi mereka bertabrakan dengan molekul, terutama oksigen dan nitrogen, untuk menghasilkan riam miliaran partikel yang lebih ringan, mandi udara disebut.
Semua partikel yang dihasilkan tetap dalam waktu sekitar satu derajat jalan partikel primer.Partikel khas yang diproduksi di tabrakan tersebut dibebankan meson misalnya positif dan negatif pion dan kaons.Ini kemudian membusuk menjadi muon yang mudah terdeteksi oleh berbagai jenis detektor partikel.
Sebuah piranti pendeteksi sinar kosmik – dan bahkan mungkin sekaligus melacak kehadiran Dark Matter – telah mengorbit pada wahana Endeavour. Detektor tersebut bernama Alpha Magnetic Spectrometer (AMS), hasil rancangan nobelis fisika Samuel Ting. AMS akan segera diinstal pada stasiun ruang angkasa internasional ISS (International Space Station). Ting merancang AMS pada tahun 90-an, tapi mengalami sejumlah kendala sehingga tertunda, salah satunya karena musibah yang menimpa ruang angkasa Columbia saat masuk ke atmosfer Bumi tahun 2003.
Peluncuran AMS juga menandai akhir dari era eksplorasi ruang angkasa karena ini adalah misi terakhir program wahana ulang-alik NASA – pertama kali adalah misi Columbia pada April 1981. Peluncuran dilakukan dari Kennedy Space Center di Florida disaksikan oleh Presiden Amerika Serikat Barack Obama, yang memimpin perayaan peringatan 30 tahun program wahana ruang angkasa NASA.
4. MATERI ANTAR BINTANG
Ketika sedang mengamati indahnya langit malam, pernahkah Anda bertanya-tanya tentang kekosongan pada ruang antar bintang. Sebenarnya, ruang antar bintang itu tidak kosong. Materi antar bintang (interstellar matter) adalah sebutan untuk pengisi kekosongan itu. Keberadaan materi antar bintang (MAB) sangat penting sekali, karena sifat materi penyusunnya mempengaruhi apa yang kita pelajari dalam astronomi. Dengan mempelajari MAB, kita jadi tahu bagaimana MAB meredupkan, memerahkan, atau bahkan menghalangi cahaya bintang. Selain itu MAB juga memberikan petunjuk mengenai komposisi materi pembentukan bintang, karena bintang lahir dari MAB ini. Secara umum terdapat dua jenis penyusun materi antar bintang, yang pertama adalah debu antar bintang dan yang kedua adalah gas. Masing-masing jenis materi ini memberikan pengaruh yang berbeda ketika diamati.
a. Debu Antar Bintang
Materi ini jauh lebih kecil kelimpahannya dibandingkan dengan gas antar bintang, namun pengaruhnya terhadap berkas cahaya visual lebih besar. Hal ini disebabkan ukuran partikelnya yang besar (dalam orde 1/1000 mm), bandingkan dengan panjang gelombang cahaya tampak (1/20000 mm), sehingga materi ini cenderung untuk menyerap dan menghamburkan berkas cahaya. Debu antar bintang ini tersusun dari partikel-partikel es, karbon, atau silikat. Karakteristik debu ini menghasilkan bermacam efek terhadap cahaya bintang, yang akan dijelaskan sebagai berikut.
a) Nebula Gelap
(Horsehead Nebula (Sumber: APOD)
b) Efek Redupan
Sekumpulan debu dapat juga memberikan efek meredupnya cahaya bintang. Besarnya bervariasi, misalnya 1 magnitudo setiap 1 kiloparsek yang ditempuh cahaya tersebut. Hal ini memunculkan permasalahan ketika akan ditentukan jarak sebuah bintang. Karena dalam menentukan jarak, diperlukan perbandingan antara magnitudo semu dan mutlak. Harga magnitudo semu yang didapat akan mengalami kesalahan akibat dari efek redupan tersebut, sehingga menyebabkan kesalahan pada nilai jarak bintang. Untuk mengatasinya, perlu diketahui terlebih dahulu seberapa besar efek redupan yang dialami cahaya bintang tersebut.
c) Efek Pemerahan
d) Nebula Pantulan
(Trifid Nebula/M20 (Sumber: APOD)
Hamburan oleh debu antar bintang, terutama cahaya biru, terkadang menerangi daerah di sekitarnya. Akibatnya, awan debu antar bintang ini akan tampak biru karena cahaya bintang di belakangnya melintasi awan debu ini. Contoh dari nebula pantulan ini adalah gugus bintang Pleiades di Taurus serta Nebula Trifid di Sagittarius.
b. Gas Antar Bintang
Materi utama penyusun gas antar bintang adalah hidrogen dengan sedikit helium. Kepadatan gas dalam suatu ruang antar bintang biasanya mencapai 1 atom/cm kubik, sementara di beberapa tempat, kepadatan partikel gas antar bintang dapat mencapai 10^5 atom/cm3 . Namun kerapatan ini masih jauh lebih rendah daripada kepadatan gas di Bumi, 10^19 atom/cm3. Nebula gas ini dibagi menjadi tiga jenis, yaitu daerah H II, H II, dan awan molekul.
1. Daerah H II, Nebula Emisi
yang kuat. Contoh nebula jenis ini adalah Nebula Orion di daerah pedang Orion, Nebula Lagoon dan Nebula Trifid di Sagittarius.
(Great Orion Nebula (Sumber: APOD)
Ada dua macam lagi nebula emisi yang berbeda dengan yang disebut di atas. Kedua macam nebula ini dibentuk dalam evolusi bintang. Yang pertama adalah planetary nebula, yaitu ketika sebuah bintang bermassa kecil menjelang evolusi tahap akhirnya, melontarkan selubung gas yang didorong dari bintang akibat tekanan dari dalamnya. Selama proses ini, gelombang UV dari bintang meradiasi selubung tersebut, sehingga terjadi peristiwa yang sama seperti penjelasan sebelumnya. Dan kita dapat melihat sebuah bintang di tengah-tengah awan gas tersebut. Contoh planetary nebula jenis ini adalah Nebula Cincin (M57) di rasi Lyra.Yang kedua adalah sisa ledakan supernova. Supernova adalah peristiwa ledakan bintang bermassa besar akibat tekanan yang sangat besar dari bagian pusat bintang. Gas yang tersisa setelah ledakan tersebut menerima pancaran energi dari pusat nebula. Contohnya, Cygnus Loop.
(Cygnus Loop (Sumber: APOD)
2. Daerah H I, Awan Hidrogen Netral
sifat yang dimiliki oleh inti atom hidrogennya. Diketahui bahwa pada elektron dan inti pada sebuah atom memiliki momentum spin. Keduanya dapat memiliki spin yang searah atau berlawanan. Dalam keadaan spin searah, atom memiliki tingkat energi yang lebih tinggi daripada spin berlawanan. Jika sebuah atom berada dalam keadaan spin searah, maka setelah 10^6 tahun atom tersebut akan berubah ke tingkat energi yang lebih rendah ( spin berlawanan ). Proses ini, disebut “electron spin flop”, akan menghasilkan pancaran energi pada daerah panjang gelombang radio (sekitar 21 cm). Maka, pengamatan yang telah dilakukan pun lebih banyak dilakukan oleh para astronom radio.
5. MOLEKUL ANTAR BINTANG
BAB III
PENUTUP
1.
Kesimpulan
Kosmologi adalah Ilmu Alam Semesta adalah ilmu pengetahuan tentang kosmos (cosmos) atau universe. Istilah universe ditujukan kepada segenap pangada atau segenap yang ada, yang tercipta mulai dari atom, molekul, batu metal, gas, tumbuhan, binatang, sistem solar (Matahari) dan segala yang ada lainnya.
DAFTAR PUSTAKA
Tjasyono HK, Bayong, Ilmu Kebumian dan Antariksa, Bandung: Rosda, 2009
Purnama, Heri, Ilmu Alamiah Dasar, Jakarta: Rineka Cipta, 2008
Astro. 2009. Materi antar bintang. Terdapat di : http://duniaastronomi.com/2009/02/materi-antar-bintang/. Diakses pada 24 april 2016
Putri, Dinda. 2012. Quasar. Terdapat di :
