Get Free Music at www.divine-music.info
Get Free Music at www.divine-music.info

Free Music at divine-music.info>

29th March 2014

Post

Gelombang Gravitasi dari Alam Semesta Dini

Hampir 14 miliar tahun lalu, di alam semesta dini ketika Big Bang baru saja terjadi, alam semesta kemudian mengalami pengembangan secara eksponensial yang kita sebut inflasi. Pengembangan yang sangat cepat, bahkan lebih cepat dari satu kedipan mata. Hanya terjadi dalam waktu kurang dari satu detik.

Teori ini sudah lama diyakini oleh para kosmolog sebagai bagian mengapa alam semesta bisa memuai dengan cepat sampai pada kondisi sekarang. Berbagai model inflasi dibuat untuk mendukung teori tersebut. Tapi semua itu hanya menjadi sebuah teori. Bagaimana membuktikannya?

Pencarian pun dilakukan. Menelusuri masa lalu alam semesta bukan hal mudah. Apalagi untuk melihat ke masa awal alam semesta itu sendiri. Tapi pencarian itu berbuah hasil yang menggemparkan dunia.

Bukti bahwa inflasi yang menyebabkan alam semesta memuai 100 triliun triliun kali dalam sekejap, berhasil ditemukan!

Sejarah pemuaian alam semesta. Kredit: BICEP2

Sejarah pemuaian alam semesta. Kredit: BICEP2

Menelusuri Jejak Masa Lalu
Dengan menggunakan teleskop radio di Kutub Selatan, tim astronom berhasil mendeteksi keberadaan bukti pertama dari gelombang gravitasi purba, riak di angkasa yang ditimbulkan oleh inflasi yang terjadi 13,8 miliar tahun lampau saat alam semesta pertama kali memuai.

Riak tersebut tampak sampai 380 000 tahun kemudian ketika bintang masih belum terbentuk dan materi masih tersebar di angkasa sebagai kaldu plasma. Citra pada gelombang mikro kosmik latar belakang (cosmic microwave background) memperlihatkan cahaya yang diradiasi dari plasma putih panas mengalami pendinginan menjadi energi gelombang mikro setelah pemuaian kosmik beberapa milyar tahun.

Keberadaan gelombang gravitasi di awal alam semesta yang diprediksi Einstein di tahun 1916 dalam relativitas umum memang benar ada, dan kehadirannya menjadi bukti kosmologi yang sangat signifikan bagi model inflasi yang diperkenalkan oleh Alan Guth dari Massachusetts Institute of Technology (MIT), Cambridge di tahun 1980. Alam semesta mengambang dalam laju eksponensial setelah terjadinya Big bang, dari  skala sub atomik menjadi sebesar lapangan bola. Model inflasi juga menjadi solusi mengapa alam semesta yang teramati memiliki keseragaman di semua arah. Tak dipungkiri bahwa teori yang ada terbukti konsisten dengan data kosmologi yang dikumpulkan sampai saat ini. Tapi, bagi para kosmolog data tersebut masih kurang!

Para kosmolog menyadari bahwa inflasi memiliki tanda yang berbeda. Periode pengembangan alam semesta yang super singkat dan juga kejam tersebut diyakini akan menciptakan gelombang gravitasi yang memampatkan ruang di satu sisi, namun sekaligus meregangkan atau membentangkannya di sisi lain.  Meskipun gelombang primordial ini akan tersebar di seluruh alam semesta tapi terlalu lemah untuk bisa dideteksi secara langsung. Gelombang tersebut  akan menyisakan tanda khusus di CMB berupa lengkungan pada polarisasi radiasi dalam pola vorteks atau pusaran yang dikenal dengan nama tipe-B.

Polarisasi tipe-B pertama kali dideteksi oleh South Pole Telescope di Antartika. Akan tetapi, sinyal yang diperoleh memiliki skala sudut kurang dari satu derajat (sekitar dua kali ukuran penampakan sudut Bulan). Sinyal tersebut kemudian dikaitkan dengan kelengkungan pada angkasa yang ditimbulkan galaksi latar depan saat dilalui perjalanan CMB. Untuk sinyal dari gelombang gravitasi yang dicari, puncaknya akan memiliki skala sudut antara satu sampai dengan lima derajat.

Sinyal Tipe-B yang diterima BICEP2. Kredit: BICEP2

Sinyal Tipe-B yang diterima BICEP2. Kredit: BICEP2

Dan gelombang gravitasi inilah yang dilihat John Kovac dari Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) di Cambridge, Massachusetts. Bukti terjadinya inflasi berhasil dideteksi dengan instrumen Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization 2 (BICEP2) di Kutub Selatan.

Pendeteksian tipe-B yang kecil ini membutuhkan CMB dengan presisi sepersepuluh juta Kelvin dan pemisahan efek primordial dari sumber lainnya seperti debu galaksi. Setelah membandingkan hasil pengamatan BICEP2 dengan BICEP1, tampak sinyal yang muncul dari debu memiliki warna berbeda pada spektrum. Selain itu, data dari Keck array yang dipasang di Kutub Selatan pada tahun 2012 selama dua tahun pengamatan menunjukkan konsistensi sinyal yang diterima dengan pengamatan menggunakan teleskop lainnya.

Sinyal yang diterima BICEP2 juga konsisten dengan inflasi dan dua kali lebih besar dari perhitungan percobaan terdahulu. Berdasarkan teori, intensitas sinyal tipe-B akan mengungkap laju pemuaian alam semesta lewat inflasi dan sekaligus juga memberikan skala energi kosmos pada epoh tersebut.

Data yang diperoleh menunjukan inflasi terjadi ketika alam semesta baru berusia 10-37 detik dengan temperatur pada saat itu 1016 gigaelectronvolts. Energi yang sama dengan tiga dari empat gaya fundamental di alam semesta, – gaya nuklir lemah, gaya nuklir kuat dan gaya elektromagnetik – yang diharapkan berpadu dan tak dapat dibedakan dalam model Grand Unified Theory.

Inflasi terjadi dalam dunia fisika kuantum, dan kehadiran gelombang gravitasi pada epoh tersebut jelas menjadi bukti pertama dari gravitasi kuantum, Dengan kata lain, gravitasi menjadi jantung fenomena kuantum sama seperti ketiga gaya fundamental lainnya. Meskipun demikian, menurut kosmolog Max Tegmark fisikawan pun masih belum bisa memahami sepenuhnya bagaimana mereka dapat merekonsiliasi relativitas umum dan fisika kuantum dari sudut pandang teori.

Peta polasisai tipe-B dan peta survei langit dari teleskop Planck yang diperkirakan bisa dipublikasikan akhir tahun ini, diharapkan dapat memberi petunjuk lebih lanjut tentang inflasi dan apa yang menyebabkan inflasi itu sendiri.Bukti awal kehadiran gelombang gravitasi tidak saja menjadi pijakan awal dari bukti kehadiran inflasi melainkan juga pijakan bagi dunia kosmologi di masa depan.

Perjalanan untuk menelusuri jejak masa lalu alam semesta masih menjadi perjalanan panjang manusia untuk menyingkapnya. Yang pasti setiap cerita yang diungkap akan memberikan kisah luar biasa dan mengagumkan.

29th March 2014

Post

Dua Cincin di Asteroid Chariklo

Cincin di Tata Surya adalah hal yang selalu menarik untuk diamati. Terutama cincin indah di planet Saturnus. Meski, Saturnus bukan satu-satunya planet bercincin tapi setidaknya cincinnya dapat diamati oleh para pecinta langit dengan mudah. Jupiter, Uranus dan Neptunus hanya punya cincin tipis yang melingkar membalut tubuh mereka.

Tidak ada obyek lain di tata Surya yag memiliki cincin selain planet-planet gas raksasa tersebut. Tapi tampaknya dominasi cincin oleh planet raksasa harus berakhir. Sebuah benda kecil di Tata Surya yang berada jauh dari Matahari juga punya cincin.

Hasil pengamatan dari berbagai lokasi di Amerika Selatan termasuk di Observatorium La Silla milik ESO berhasil menemukan cincin yang menghiasi asteroid (10199) Chariklo.

Ilustrasi cincin di asteroid Chariklo. Kredit: ESO/L. Calçada/M. Kornmesser/Nick Risinger

Ilustrasi cincin di asteroid Chariklo. Kredit: ESO/L. Calçada/M. Kornmesser/Nick Risinger

(10199) Chariklo
Asteroid (10199) Chariklo atau kita sebut saja Chariklo merupakan anggota terbesar dari kelas Centaur yang berada di antara Matahari, Saturnus dan Uranus. Centaur merupakan kumpulan benda kecil di Tata Surya yang orbitnya tidak stabil di bagian luar Tata Surya. Orbit benda-benda kecil Centaur diketahui melintasi planet-planet raksasa dan sering mengalami perturbasi atau gangguan sevara berkala sehingga orbitnya akan tetap tidak stabil selama beberapa juta tahun.

Asteroid atau benda kecil di Centaur memang berbeda dari asteroid yang berada di antara Mars dan Jupiter dan tampaknya obyek di Centaur berasal dari area Sabuk Kuiper. Nama Centaur yang disandang berasal dari makhluk mistis setengah manusia setengah kuda, Centaurus, karena obyek-obyek di area tersebut juga memiliki dua karakter yakni asteroid dan komet.

Chariklo digolongkan sebagai asteroid karena tidak memiliki karakteristik dan aktivitas seperti layaknya komet.

Kedipan di kala Okultasi
Para astronom yang melakukan pengamatan pada asteroid Chariklo pada awalnya tidak menduga akan menemukan cincin di benda tersebut. Bahkan mereka tidak sedang mencari cincin. Yang dilakukan oleh para astronom adalah mengamati peristiwa okultasi Chariklo pada bintang UCAC4 248-108672 tanggal 3 Juni 2013. Pengamatan dilakukan dari Amerika Selatan dengan teleskop dari 7 lokasi berbeda, diantaranya adalah teleskop Danish 1,54 meter dan teleskop TRAPPIST milik ESO di Observatorium La Silla, Chille.

Dari 7 lokasi berbeda, para astronom mengamati peristiwa okultasi tersebut dan berhasil melihat saat menghilangnya sang bintang dari pandangan selama beberapa detik ketika cahayanya dihalangi oleh Chariklo. Tujuan pengamatan adalah untuk mengetahui ukuran dan bentuk dari benda kecil dengan yang berada nun jauh di bagian luar Tata Surya.

Menurut Felipe Braga-Ribas dari Observatório Nacional/MCTI, Rio de Janeiro, Brazil, yang menjadi pimpinan penelitian ini, tak ada satu astronom pun yang melakukan pengamatan berharap akan melihat dan menemukan cincin di Chariklo. Bahkan mereka pun tak terpikir kalau obyek sekecil Chariklo punya cincin.

Ketika peristiwa okultasi terjadi, beberapa detik sebelum dan kemudian beberapa detik sesudah terjadinya okultasi utama, para pengamat melihat ada dua kedipan pendek pada kecerlangan semua bintang. Artinya ada sesuatu di sekitar Chariklo yang menghalangi cahaya bintang.

Dan ternyata kedua kedipan itu menandai kehadiran dua buah cincin di Chariklo yang kemudian diberi nama Oiapoque dan Chuí yang merupakan nama sungai di utara dan selatan Brazil.

Wajah cincin Chariklo yang dilihat dari area dalam Chariklo. Kredit: ESO/L. Calçada/M. Kornmesser/Nick Risinger

Wajah cincin Chariklo yang dilihat dari area dalam Chariklo. Kredit: ESO/L. Calçada/M. Kornmesser/Nick Risinger

Para astronom kemudian melakukan perbandingan hasil pengamatan dari lokasi – lokasi berbeda, maka rekonstruksi berhasil dilakukan. Hasilnya, bukan hanya bentuk dan ukuran Chariklo yang berhasil diketahui tapi juga bentuk, lebar, orientasi dan sifat dari cincin baru di asteroid tersebut.

Cincin yang berhasil ditemukan di Chariklo tidak hanya satu melainkan dua. Kedua cincin yang melingkari benda kecil dengan diameter 250 km tersebut diketahui memiliki lebar 7 dan 3 km dan terpisah oleh celah selebar 9 km. Dari mana cincin ini berasal belum diketahui. Akan tetapi diduga, cincin di Chariklo terbentuk dari tabrakan yang menghasilkan piringan puing-puing sisa tabrakan dan diduga ada satelit kecil yang menanti untuk ditemukan.

Sekarang coba bayangkan berdiri di permukaan obyek es tersebut. Obyek ini cukup kecil sehingga mobil sport yang sangat cepat bisa mencapai kecepatan lepas di Chariklo dan terbang bebas ke luar angkasa. Dari sana, ia dapat memandang cincin yang merentang 20 km dan 1.000 kali lebih dekat daripada Bulan! Kecepatan lepas di Chariklo hanya 350 km/jam.

Cincin di Chariklo bisa jadi merupakan fenomena yang di kemudian hari akan membentuk satelit kecil di asteroid itu. Akan tetapi, dalam skala yang lebih besar, kehadiran cincin di Chariklo diyakini dapat menjelaskan kelahiran Bulan di masa awal Tata Surya sekaligus juga menyingkap misteri asal usul satelit yang mengitari planet dan asteroid.

29th March 2014

Post

2012 VP113, Benda Kecil di Tepi Dalam Awan Oort



Ada anggota baru dalam keluarga obyek trans-neptunian! Atau mungkin calon penghuni kelas planet katai. Setidaknya, itulah berita gembira yang hadir bagi para astronom khususnya lagi mereka yang bekerja dalam sistem keplanetan.

Citra penemuan 2012 VP113. Kredit: Credit: Scott S. Sheppard/Carnegie Institution for Science

Citra penemuan 2012 VP113. Kredit: Credit: Scott S. Sheppard/Carnegie Institution for Science

Obyek yang baru ditemukan oleh Chad Trujillo dari Observatorium Gemini di Hilo, Hawaii bersama Scott Sheppard, astronom dari Carnegie Institution for Science di Washington DC tersebut  diketahui memiliki orbit yang merentang sangat jauh seperti halnya Sedna.  Bahkan obyek baru tersebut diberi julukan Sedna kedua.

Sedna atau 2003 VB12, merupakan obyek trans-neptunian yang ditemukan oleh Mike Brown (Caltech), Chad Trujillo dan David Rabinowitz (Universitas Yale) di tahun 2013 dan sempat disebut-sebut sebagai planet ke-10. Tak pelak di saat itu, kehadiran Sedna memicu kembali pertanyaan apakah ia layak disebut planet dan apa itu planet. Tapi, baru tahun 2005 ketika Eris ditemukan oleh Michael Brown, perdebatan definisi planet membawa IAU pada keputusan untuk meredefinisikan planet dan membuat klasifikasi baru planet katai. Sedna sendiri meski disebut sebagaian astronom sebagai planet katai, namun ia masih digolongkan sebagai obyek trans-neptunian. Hal menarik lainnya dari Sedna adalah periode orbitnya. Ia membutuhkan 11 400 tahun untuk mengitari Matahari dengan jarak terdekatnya ke Matahari 76 AU dan jarak terjauh 937 AU!

Obyek baru yang ditemukan Chad Trujillo dan Scott Sheppard ternyata merupakan tetangga Sedna saat ia sedang dekat dengan matahari. Tapi kalau Sedna sedang menjauh dan si obyek yang dinamai 2012 VP113 juga menjauh maka mereka akan terpisah hampir 500 AU. Perihelion dari 2012 VP113 diketahui berada pada jarak 446 AU.

Bersama Sedna, kehadiran 2012 VP113 yang dipanggil VP oleh para penemunya, menantang astronom untuk meninjau kembali ide bagaimana Tata Surya menjadi seperti yang kita kenal saat ini. Apa yang terjadi sepanjang perjalanan hidup Tata Surya sehingga ia bisa memiliki obyek ekstrim seperti Sedna dan VP menunjukkan ada hal penting yang masih belum diketahui para astronom. Setidaknya, apa yang ada di luar “area” yang kita sebut tepi Tata Surya? Seandainya kedua obyek ini bisa bercerita mungkin mereka bisa menceritakan seperti apa kehidupan di luar tepi Tata Surya.

Penemuan hebat! Itu komentar Michael Brown sang Pembunuh Pluto dari California Institute of Technology dari Pasadena. Menurut Mike, sudah lebih dari 10 tahun para astronom mencari obyek seperti Sedna. Dengan kehadiran obyek serupa tentunya akan mereduksi kemungkinan kalau Sedna hanya sebuah kebetulan. Sedna bukan obyek unik dan kehadiran VP menempatkan keduanya sebagai anggota tepi dalam awan Oort, lokasi asal komet di Tata Surya.

Pertanyaan lain yang muncul adalah, bagaimana obyek-obyek ini bisa tetap terikat secara gravitasi dengan Matahari ketika menjauh pada jarak yang sedemikian jauh?

Skema Tata Surya

Skema Tata Surya. Kredit: Wikipedia

Skema Tata Surya. Kredit: Wikipedia

Tata Surya klasik yang kita kenal berakhir di Neptunus, yang mengorbit Matahari pada jarak 30 AU atau 30 kali jarak Matahari – Bumi. Planet terrestrial dan sabuk asteroid merentang dari 0,39 – 4,2 AU dan planet-planet raksasa berada pada jarak 5 – 30 AU.

Area di luar Neptunus diisi oleh obyek beku yang dikenal sebagai Sabuk Kuiper termasuk di dalamnya Pluto, merentang dari 30 – 50 AU. Di luar area tersebut ada awan Oort, dimana Sedna berada di tepi dalam dan komet-komet berada lebih jauh lagi. Dalam perjalanannya mengelilingi Matahari, Sedna tidak pernah berada lebih dekat ke Matahari dari 76 AU dan meskipun VP juga berada di tepi dalam awan Oort, tapi ketika ia menghampiri Matahari ia pun tak lebih dekat dari 80 AU.

Pada saat pertama kali ditemukan oleh Sheppard, VP tampak bergerak sangat lambat. Bahkan ia menjadi obyek yang geraknya paling lambat yang pernah dilihat Sheppard. Aneh? Tidak juga. Saat melihat obyek ini, Scott Sheppard dan Chad Trujillo langsung tahu kalau obyek yang sedang mereka lihat berada sangat jauh. Semakin jauh obyek maka ia akan tampak semakin lambat melintas di angkasa. Chad Trujillo dan Scott Sheppard memang dikenal sebagai pemburu obyek-obyek di area luar Tata Surya. Keduanya berburu obyek-obyek jauh tersebut menggunakan  Kamera Dark Energy 520 Megapiksel yang dipasang di teleskop Blanco 4 meter di Cerro Tololo Inter American Observatory di Chille. Keduanya juga cukup beruntung karena mereka berhasil menemukan VP pada pengamatan pertama dalam citra kelima dari ratusan citra yang akan dipotret.

Berbulan-bulan keduanya melakukan pengamatan dan menemukan bahwa jarak terjauh yang bisa ditempuh 2012 VP113 hanya 452 AU dan tidak sejauh Sedna yang hampir mencapai 1000 AU. Setidaknya jarak terjauhnya hampir setengah jarak terjauh Sedna dan menjadi misteri bagaimana ia bisa tetap berada di bawah pengaruh gravitasi Matahari.

Orbit Sedna (oranye) dan 2012 VP113 (merah) saat mengelilingi Matahari. Tampak sistem Tata Surya dengan Sabuk Kuiper (biru) di tepi Tata Surya.

Orbit Sedna (oranye) dan 2012 VP113 (merah) saat mengelilingi Matahari. Tampak sistem Tata Surya dengan Sabuk Kuiper (biru) di tepi Tata Surya.

Dalam pengamatan yang mereka lakukan, keduanya berhasil menentukan 900 obyek yang memiliki orbit seperti Sedna dan 2012 VP113 dengan ukuran lebih dari 1000 km. Populasi obyek di awan oort juga diperkirakan lebih besar dibanding Sabuk Kuiper dan Sabuk Asteroid. Bahkan, beberapa di antaranya bisa menyaingi ukuran Mars dan Bumi. Tapi karena jaraknya yang sangat jauh, maka obyek-obyek ini akan sangat redup untuk bisa dideteksi dengan teknologi yang ada sekarang.

2012 VP113

Citra 2012 VP113. Kredit: Credit: Scott S. Sheppard/Carnegie Institution for Science

Citra 2012 VP113. Kredit: Credit: Scott S. Sheppard/Carnegie Institution for Science

Obyek Sedna ke-2 atau 2012 VP113 atau VP atau juga yang disebut Biden dari nama Wakil Presiden Joe Biden hanya memiliki ukuran setengah dari Sedna yakni sebesar 450 km. Dan dari asalnya di tepi dalam awan Oort maka bisa diduga kalau VP merupakan obyek beku dan gaya gravitasinya memberikan bentuk bulat. dan ini bisa masuk dalam kriteria planet katai.

Saat ditemukan, Sedna dan VP sedang berada pada jarak terdekatnya dengan Matahari, dan ketika mereka kembali menjauh maka keduanya akan snagat sulit untuk dideteksi keberadaannya. Tentunya karena keduanya terllau redup unutk bisa diamati.

Yang menarik, kemiripan orbit pada Sedna, 2012 VP113 dan beberapa obyek di tepi Sabuk Kuiper menunjukkan kehadiran obyek masif tak dikenal yang memberikan efek gangguan pada orbit benda-benda tersebut sehingga memiliki kemiripan pada orbitnya. Kedua penemu 2012 VP113 menduga ada benda sebesar Bumi Super atau lebih besar lagi pada jarak ratusan AU yang bisa memberikan efek penggembalaan yang tampak pada obyek-obyek tersebut. Jelas tak mungkin jika efek gangguan datang dari planet-planet di Tata Surya yang jaraknya sangat jauh dari Sedna, 2012 VP113 dan obyek serupa lainnya.

Bagaimana Sedna dan 2012 VP113 terbentuk dan memiliki kondisi seperti saat ini masih menjadi perdebatan dan muncul 3 teori yang dikemukan untuk memecahkan misteri bagaimana benda-benda tersebut terbentuk.

Teori pertama menyebutkan, ada planet yang sangat nakal yang kemudian dilontarkan keluar dari area planet raksasa. Saat terlontar keluar, si planet kemudian mengganggu benda-benda di Sabuk Kuiper dan di awan Oort. Planet nakal tadi diduga sudah terlontar keluar dari Tata Surya atau mungkin masih berada di suatu area di Tata Surya.

Teori kedua menghadirkan teori papasan dekat dengan bintang ketika Tata Surya sedang terbentuk dan menyebabkan terjadinya gangguan yang menyebabkan perpindahan sebagian obyek ke tepi dalam awan Oort. Teori terakhir mengatakan kalau benda-benda di tepi dalam awan Oort merupakan planet extrasolar yang ditangkap dari bintang lain yang berada dekat Matahari saat kelahirannya.

Area tepi dalam awan Oort memang berbeda dibanding tepi luarnya. Di tepi luar yang dimulai pada jarak 1500 AU, gravitasi bintang dekat memberi pengaruh yang cukup besar untuk mengubah orbit benda-benda di area tersebut.  Akibatnya obyek di tepi luar awan oort akan memiliki orbit yang berubah drastis seiring waktu. Sedangkan obyek di tepi dalam awan oort memiliki orbit yang lebih stabil karena tidak terlalu terpengaruh oleh gangguan gravitasi bintang-bintang dekat.

Sedna dan 2012 VP113 bisa jadi hanya puncah gunung es dari ratusan obyek serupa yang ada di area tepi luar Tata Surya, yang menanti untuk ditemukan. Setelah 2012 VP113, Chad trujillo dan Scott Sheppard sedang melacak enam kandidat lainnya yang juga berada pada area ekstrim di Tata Surya.

29th March 2014

Post

Tabrakan Komet Menciptakan Potensi Kehidupan

Gelombang kejut bisa memaksa asam amino membentuk senyawa kimia. apakah mungkin?

Tabrakan komet dengan sudut yang tepat bisa menghasilkan terbentuknya kehidupan. Kredit : NASA

Tabrakan sekilas pada planet bisa menciptakan kondisi sempurna di inti es komet untuk membentuk asam amino – molekul yang vital dalam membentuk kehidupan.

Teori kompresi-kejut untuk membentuk asam amino ini dibuat oleh Nir Goldman dan rekan-rekannya dari Lawrence Livermore National Laboratory di Livermore, California. Yang terjadi adalah para ilmuwan ini ingin mengetahui peristiwa kimia apakah yang mungkin telah terjadi di butiran es yang terperangkap di dalam komet yang telah menabrak sebuah planet.

Untuk itu dibuat simulasi selama sekitar 1 juta jam dengan menggunakan gugus komputer Atlas di Lawrence Livermore untuk mengetahui proses kimia apa yang terjadi dalam sebutir es selama terjadinya tabrakan. Tujuan utamanya sebenarnya untuk mencari
asam amino, yang menjadi ciri dari kemungkinan adanya kehidupan.

Teori yang ada sebelumnya menyatakan bahwa asam amino di Bumi diperkirakan datang bersama serangan halilintar pada sup purba yang berisikan molekul sederhana atau penyinaran ultraviolet dari butiran debu antar bintang. Akan tetapi tidak ada satupun dari teori ini yang bisa dipastikan.

Simulasi yang dilakukan Goldman menyertakan 210 molekul yang terdiri dari campuran air, metanol, amonia, karbon dioksida, dan karbon monoksida.

Tabrakan Pertama
Saat komet menabrak sebuah planet, maka gelombang kejut akan menjalar dan kemudian berhenti tiba-tiba. Menurut Goldman, kejadian ini justru memampatkan komet dan gelombang pemampatan akan menjalar melalui komet lebih cepat dari kecepatan suara. Akibatnya, molekul di dalam akan mengalami cacat dan ikatan yang ada juga jadi rusak.

Pemodelan yang dikerjakan Goldman dibuat berdasarkan model tabrakan yang dialami komet yang melaju dengan kecepatan 29 km/detik. Jadi mereka mencoba mensimulasikan seperti apa tabrakan yang terjadi dan kemungkinan terbentuknya asam amino di dalam es pada inti komet. Tabrakan yang dimodelkan ini haruslah merupakan tabrakan dari arah samping dengan sudut yang tepat dan  bukan tabrakan frontal, karena tabrakan frontal justru akan menghancurkan keseluruhan komet.

Untuk bisa mengetahui proses kimia yang terjadi di dalam es, para ilmuwan menggunakan simulasi teori fungsi kerapatan, suatu perlakuan mekanik dari elektron di molekul. Pada model ini, jika elektron di sekitar atom mendekat pada jarak tertentu dengan atom lainnya maka akan terbentuk suatu ikatan.

Aliran kejut untuk pemampatan paling lemah yang diterapkan Goldman dan rekan-rekannya memiliki tekanan 10 gigapascal dengan temperatur mencapai 700K. Pada kondisi ini butiran tersebut jadi mengalami pemampatan 40%. Pada butiran ini, molekul ikatan karbon-nitrogen juga terbentuk, dan di dalamnya terdapat molekul yang tidak stabil bernama carbamide. Kondisi ini merupakan petunjuk adanya kemungkinan proses pembentukan asam amino.

Pada kondisi seperti ini segalanya jadi reaktif dan mungkin. Dengan adanya potongan molekul yang memiliki ikatan C-N, maka jika ditambahkan leih banyak karbon ke dalamnya akan didapat asam amino kompleks.

Dalam simulasi lanjutan dengan tekanan dan temperatur yang lebih tinggi, para ilmuwan bisa melihat lebih banyak proses kimiawi. Pada akhirnya para ilmuwan ini memfokuskan diri pada simulasi 47 gigapascal dengan temperatur 3141 K khususnya untuk tabrakan pertama selama 20 picodetik. Pada kondisi ini terlihat lebih banyak molekul kompleks yang terbentuk, termasuk di dalamnya molekul dengan ikatan karbon-nitrogen.

Selanjutnya… santai saja..
Setelah tabrakan pertama, komet yang mengalami pemampatan jadi lebih santai, mengendur, tenang dan mengembang. Inilah yang terjadi pada tahap lanjutan yang coba direka ulang dalam simulasi tahap lanjut. Setelah 50 picodetik relaksasi, tampak 5 tipe molekul dengan ikatan karbon-nitrogen termasuk didalamnya hidrogen sianida dan lebih banyak carbamide. Juga terdapat ion hidronium -air ditambah ion hidrogen. Yang lebih menarik lagi tampak komponen organik asam amino sederhana dengan karbon dioksida berada bersama ion hidronium.

Goldman sendiri yakin kalau komponen organik tersebut terbentuk pada saat terjadinya tabrakan, meskipun simulasinya terlalu kompleks untuk bisa melihatnya secara keseluruhan proses demi proses. Komponen organik / karbon dioksida kompleks tersebut akan bereaksi secara spontan dengan ion hidronium untuk memproduksi komponen organik, air dan karbon dioksida.

Hasil simulasi yang dikerjakan Goldman dan rekan-rekannya merupakan sbeuah tahap awal untuk menunjukan kalau tabrakan sesaat dapat membentuk proses kimiawi menarik di dalam sebuah komet yang bisa jadi membawa manusia utnuk memahami pembentukan asam amino yang menjadi ciri keberadaan kehidupan.

Menurut Murthy Gudipati, ahli es antarbintang di NASA Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, California, menyatakan pekerjaan tersebut masih merupakan sebuah teori. Untuk itu diperlukan kalkulasi lanjutan yang dapat memperlihatkan probabilitas kejadian terbentuknya asam amino yang benar-benar terjadi. Simulasi Goldman merupakan salah satu eksperimen yang sudah dibuat, namun perjalanan tentu masih panjang untuk tiba pada kesimpulan akhir.

Bahwa materi pembentuk asam amino ada di dalam komet, sudah diketahui sejak lama dan percobaan lainnya juga sudah menunjukkan kalau radiasi bisa memicu terjadinya pembentukan asam amino pada es komet. Namun ini bukan satu-satunya proses yang perlu dipertimbangkan. Komet yang mengarah ke Bumi juga bisa jadi sudah bermuatan molekul prebiotik.

28th October 2013

Post

Pandora

Pandora Dari Mitologi

Pandora dalam mitologi. Kredit: Wikipedia

Pandora dalam mitologi. Kredit: Wikipedia

Pandora dalam mitologi Yunani merupakan perempuan pertama yang diciptakan dewa Hephaestus dan Athena atas perintah Zeus.  Dalam Hesoid atau puisi – puisi Yunani yang menceritakan mitos Pandora, dalam penciptaan perempuan pertama itu, setiap dewa memberikan kemampuan yang unik pada dirinya. Peran Pandora dalam mitologi Yunani adalah, ia yang membuka kotak yang menyimpan semua keburukan manusia, atas dasar keingintahuannya, yang kita kenal sebagai kisah kotak Pandora. Ia juga yang menjadi yang bertanggung jawab pada hadirnya harapan, sebagai makhluk terakhir yang muncul dari kotak tersebut.

Pandora Dalam Astronomi

1. Pandora, Bulan di Saturnus

Satelit Saturnus yang diberi nama Pandora. Kredit: Wikipedia

Satelit Saturnus yang diberi nama Pandora. Kredit: Wikipedia

Pandora secara resmi adalah nama satelit ke-4 dari Saturnus  yang bentuknya hampir menyerupai kentang dilapisi materi es seukuran debu.  Pandora ditemukan bulan Oktober 1980 oleh tim peneliti Voyager dan satelit dalam Saturnus ini diketahui memiliki ukuran 84 km. Permukaan Pandora juga menunjukkan keberadaan alur pegunungan.

Dalam sistem Saturnus, Pandora bersama dengan Promotheus, satelit lainnya di Saturnus menjadi satelit penggembala bagi partikel di cincin F Saturnus.  Dibanding Promotheus, Pandora mengalami lebih banyak pembentukkan kawah dan dua kawah terbesarnya diketahui memiliki diameter 30 km.

2. Pandora Dalam Fiksi
Bagi penggemar film Holywood, tentunya tidak akan asing mendengar kata Pandora sebagai nama bulan fiktif dalam kisah di film Avatar. Dalam kisah Avatar, Pandora adalah sebuah bulan yang mendukung kehidupan, dan mengitari sebuah planet pada sistem bintang di Alfa Centaury. Pandora disini bukan sekedar satelit pengiring bagi planet di bintang lain melainkan satelit yang bisa memiliki kehidupan. Mirip dengan bulan planet Endor yang dihuni kaum Ewok di film Return of the Jedi. Dengan demikian, kehadiran bulan yang mungkin bisa memberikan dukungan dalam kehidupan, bukanlah hal yang baru dalam khazanah fiksi ilmiah. Tentunya dari kisah-kisah fiksi ilmiah tersebut, memunculkan pertanyaan: Apakah dimungkinkan adanya kehidupan di sebuah bulan dari sebuah sistem keplanetan di luar sana?

3. Pandora, Antara Visi dan Upaya Ilmiah
Tentunya pertanyaan tersebut telah lama muncul dalam benak ahli astronomi. Bila ada sekian banyak planet-planet di luar sana (yang saat ini telah ratusan ditemukan), apakah dimungkinkan kehidupan di salah satu bulannya, seperti yang digambarkan baik film seperti Star Wars atau Avatar?

Pandora dala film Avatar. Kredit: wikia

Pandora, bulan dalam film Avatar yang memiliki kehidupan. Kredit: wikia

Dugaan adanya kehidupan pada bulan yang mengitari sebuah planet, telah lama disadari, bahkan jauh sebelum ditemukannya planet-planet di luar Tata Surya. Reynolds dkk di tahun 1987 telah mengajukan dugaan adanya zona laik huni di antara planet-planet gas raksasa dari pengamatan Europa.

Semenjak ditemukannya planet-planet di luar Tata Surya di pertengahan sampai akhir dasawarsa 90an, beberapa ahli astronomi semakin yakin dalam mengajukan dugaan bahwa, bila memang ada planet ditemukan, apakah dimungkinkan ditemukan bulan-bulan yang mendukung adanya kehidupan? Di tahun 1997 DM Williams, JF Kasting, dan RA Wade dalam publikasinya yang berjudul Habitable moons around extrasolar giant planets di Jurnal Nature mengungkapkan, bulan yang bisa mendukung adanya kehidupan, mempunyai ukuran massa mencapai sekitar 0.12 kali massa Bumi dengan resonansi orbit seperti Io serta medan magnetic seperti Ganymede, dan bukan tidak mungkin ditemukan pada bintang 47 Uma dan 16 Cyg B (yang kala itu baru ditemukan sebagai memiliki sistem keplanetan).

Tentunya kesuksesan film seperti Avatar semakin mendorong, apakah memang penemuan bulan-bulan seperti Pandora itu benar-benar ada?

Bulan yang mengorbit sebuah planet di bintang lain atau singkatnya yang mengitari exoplanet dinamakan exomoon. Sampai tulisan ini dibuat astronom di dunia nyata (bukan di dunia Avatar atau di dunia Star Wars) belum menemukan exomoon, namun semenjak film Avatar, pertanyaan terkait mungkinkah exomoon ditemukan memang terus dilontarkan.

Dalam sebuah sistem keplanetan, khususnya terkait kasus Tata Surya, planet pada umumnya memiliki satelit pengiring kecuali Merkurius dan Venus.  Dengan demikian, diyakini kalau di sistem extrasolar planet, satelit penggiring bagi planet juga dimiliki oleh exoplanet. Tapi untuk membuktikan keberadaan exomoon bukan hal yang mudah. Untuk bisa mendeteksi sebuah exoplanet saja kita bak mencari perubahan super kecil pada bintang untuk bisa meyakini keberadaan planet di bintang lain. Apalagi mendeteksi exomoon! Butuh kemampuan alat dengan resolusi yang sangat tinggi untuk bisa mendeteksi satelit di planet yang mengitari bintang lain.

Sampai saat ini, ada lebih dari 500 planet-planet di luar Tata Surya telah dicatat, dan dipahami bahwa sebagian besar merupakan planet-planet gas raksasa, serupa Jupiter. Hanya sedikit yang dinyatakan sebagai permukaan batuan (seperti Bumi), apalagi yang berada pada zona laik huni (Habitable Zone), yaitu saitu wilayah yang secara teoritis memungkinkan terbentuknya permukaan dalam bentuk cair, dan memungkinkan terbentuknya kehidupan.

Salah satu pemikiran yang diajukan mengenai kemungkinan adanya kehidupan dalam exomoons, disampaikan oleh Heller & Barnes dalam Jurnal Astrobiology di awal 2013, yang menyatakan secara teoritis, ada jarak minimum tertentu dari bulan dari planet induk yang memungkinkan adanya kondisi laik huni, disebut sebagai ‘tepi laik huni’, dan kondisi minimum ini memberi masukan pada pengamat di masa mendatang dalam mengevalusi kondisi seperti Pandora atau Endor itu benar adanya atau tidak. Walaupun kondisi zona laik huni dari exomoon itu akan sangat berbeda dengan exoplanet, tetapi ini seperti membuka kotak Pandora, ada tantangan dan kesulitan, tetapi ada harapan yang baru bagi astronomi di masa mendatang.

Saat ini ada beberapa metode yang ditawarkan untuk mendeteksi exomoon, salah satunya adalah dengan cara mengamati efek-efek yang terjadi pada saat sebuah exoplanet melewati bintang induknya. Kemajuan dalam teknik dan pengembangan instrumentasi di masa mendatang akan membantu menyingkap hal-hal yang sebelumnya masihlah menjadi impian kita, dan pada akhirnya kita bisa menjawab, apakah Endor, atau Pandora itu adalah sekedar impian para seniman saja?

Tagged: Astronomy

28th October 2013

Post

Black Hole

Apakah lubang hitam itu?
Setiap objek yang punya massa di alam semesta akan punya sebuah besaran bernama kecepatan lepas (escape velocity). Kecepatan lepas adalah kecepatan sebuah objek agar bisa lolos dari tarikan gravitasi sebuah objek. Sebagai contoh, kecepatan lepas dari permukaan Bumi adalah sekitar 40.000 km/jam. Artinya, apabila kita ingin lolos dari tarikan gravitasi Bumi, maka dari permukaan tanah kita harus mampu meloncat dengan kecepatan sebesar 40.000 km/jam.

Bagaimana apabila kecepatan lepas sebuah objek mencapai atau bahkan melebihi kecepatan cahaya? Objek seperti inilah yang kita namakan lubang hitam. Medan gravitasi objek seperti ini sangat ekstrim sehingga untuk bisa lepas dari tarikan gravitasinya kita membutuhkan kecepatan cahaya atau bahkan lebih besar dari kecepatan cahaya untuk bisa keluar dari sana. Karena tidak ada objek yang dapat bergerak melebihi kecepatan cahaya, maka praktis tidak ada partikel apapun yang bisa lolos dari lubang hitam kalau sudah memasuki jarak tertentu dari lubang hitam.

Andaikan kita punya objek dengan massa M, maka kita bisa menghitung jari-jari sebuah bola yang mengungkung massa M tersebut, agar objek tersebut menjadi lubang hitam. Jari-jari ini kita namakan Radius Schwarzschild (yap, cobalah mengucapkan nama ini dalam percobaan pertama), dinamakan menurut fisikawan asal Jerman, Karl Schwarzschild. Dengan demikian, kita juga dapat mendefinisikan lubang hitam sebagai sebuah objek bermassa M yang seluruh massa objek tersebut berada di dalam radius Schwarzschild-nya.

Berapa radius Schwarzschild Bumi, apabila kita ingin mengubah Bumi menjadi sebuah lubang hitam? Kita dapat menghitung bahwa seluruh massa Bumi (Massa Bumi = 5.97 x 1024 kg) harus dipadatkan menjadi bola dengan jari-jari 9 milimeter saja. Ini adalah jari-jari yang hanya sebesar kelereng. Kecil sekali, namun mengandung seluruh massa Bumi.

Apabila misalnya kita ingin menjadikan Matahari sebuah lubang hitam, maka seluruh massa Matahari (Massa Matahari = 2 x 1030 kg) harus dipadatkan ke dalam bola dengan jari-jari 3 kilometer saja. Bola dengan garis tengah 6 kilometer ini, apabila titik pusatnya kita tempatkan di tengah-tengah Lapangan Monas di Jakarta, maka akan mencakup daerah dari Jalan Mangga Besar hingga Taman Suropati. Tidak terlalu besar, namun di dalamnya seluruh massa Matahari. Bayangkan.

Bila kita berada di dekat lubang hitam
Apa yang terjadi apabila sebuah objek berada di sekitar sebuah lubang hitam? Jawabannya adalah: tergantung pada jarak objek tersebut dari lubang hitam. Kita mengamati adanya bintang-bintang yang mengorbit lubang hitam supermasif yang berada di pusat Galaksi kita, dan kita mengamati pula banyak sistem ganda di mana satu pasangannya adalah sebuah lubang hitam dan yang satu lagi adalah bintang normal. Orbit objek-objek ini stabil meskipun mereka mengorbit lubang hitam. Artinya, apabila kita berada pada jarak yang aman maka kita dapat mengorbit sebuah lubang hitam sebagaimana kita mengorbit objek-objek normal lainnya. Jarak aman di mana kita masih dapat mengorbit lubang hitam dalam orbit berbentuk lingkaran adalah 1.5 kali radius Schwarzschild lubang hitam tersebut. Namun, apabila kita berada pada jarak yang sangat dekat dari lubang hitam tersebut, maka kita akan bergerak dalam orbit berbentuk spiral mendekati lubang hitam tersebut, hingga kita mencapai radius Schwarzschild lubang hitam tersebut. Radius Schwarzschild sering disebut juga sebagai “batasan di mana tidak ada jalan untuk kembali” karena pada radius ini, kecepatan lepas akan sama dengan kecepatan cahaya sehingga semua yang masuk akan terperangkap. Batasan tersebut disebut juga sebagai horison peristiwa (atau event horizon dalam Bahasa Inggris) yang berada pada permukaan bola yang jari-jarinya sama dengan radius Schwarzschild.

Dengan demikian Matahari dan Bumi kita tidak akan terpengaruh sama sekali dengan keberadaan lubang supermasif di pusat Galaksi kita. Apabila seandainya Matahari tiba-tiba berubah menjadi lubang hitam tanpa ada perubahan massa (Matahari tidak akan bisa menjadi lubang hitam karena massa Matahari masih terlalu kecil. Dalam proses evolusinya Matahari akan berubah menjadi bintang katai putih), apa yang akan terjadi pada orbit Bumi? Jawabannya: Orbit Bumi tidak akan berubah sama sekali karena massa Matahari tidak berubah. Kita aan tetap melenggang kangkung mengorbit Matahari. Memang suasana akan lebih gelap karena sinar Matahari sudah tidak ada lagi tapi paling tidak kita masih mengorbit Matahari.

Mendekati horison peristiwa
Apabila seorang astronot dikirim dari kapsulnya untuk mendekati horison peristiwa (event horizon) yang melingkupi sebuah lubang hitam, maka ia akan mulai dipercepat bergerak menuju ke arah horison peristiwa tersebut. Semakin mendekati horison peristiwa, semakin kecil kemungkinan ia dapat lolos dari lubang hitam. Saat ketika ia memasuki horison peristiwa adalah saat ketika ia tidak dapat lagi kembali. Ada dua efek yang terjadi pada kita dalam perjalanan menuju horison peristiwa ini. Efek pertama adalah terjadinya perubahan jalannya waktu yang dialami si astronot dengan kapsul induknya yang berada jauh dari lubang hitam. Andaikan si astronot kita bekali lampu senter dan kita suruh ia menyinari kapsul induknya dengan seberkas sinar lampu senter setiap satu detik sekali. Kita lalu mengamati dengan aman dari kapsul kita. Semakin si astronot mendekati horison peristiwa, kita mengamati bahwa jeda waktu kita menerima berkas sinar semakin lama dari satu detik, padahal astronot kita terus-menerus menyorotkan sinar lampu setiap satu detik sekali. Sinar lampu senter juga semakin lama semakin kemerahan dan meredup. Pada akhirnya kita tak lagi dapat mengamati berkas sinar dari astronot tersebut. Hal ini karena medan gravitasi yang dilewati astronot kita semakin kuat dan oleh karena itu mendistorsikan kurva ruang-waktu. Distorsi ruang-waktu pada daerah di sekitar horison peristiwa akan membuat jalannya waktu yang diamati si astronot akan berbeda dengan yang kita amati. Ketika sudah mencapai horison peristiwa, seberkas sinar yang dipancarkan dari titik itu akan membutuh waktu tak hingga untuk mencapai kita, dan oleh karena itu tak lagi dapat kita amati. Namun, bagi si astronot waktu akan tetap berjalan seperti biasa…

Efek kedua yang akan dialami si astronot malang kita terjadi karena gaya gravitasi yang mempengaruhi demikian kuatnya, sehingga gaya gravitasi yang ia alami di kaki akan jauh lebih besar daripada yang dialami kepalanya. Akibatnya tubuh si astronot akan memanjang akibat efek ini dan semakin mendekati lubang hitam, efek ini akan semakin menguat hingga akhirnya… yah astronot malang kita akan terobek oleh gravitasi yang demikian hebatnya. Di mana persisnya proses “spagetifikasi” (atau biasa juga disebut efek bakmi) ini bergantung pada massa dari lubang hitam itu sendiri. Pada lubang hitam supermasif, kita dapat memasuki horison peristiwa tanpa mengalami proses spagetifikasi dan akan mengalaminya kemudian saat sudah berada di dalam horison peristiwa. Pada lubang hitam yang lebih kecil, efek bakmi sudah terasa bahkan sebelum kita memasuki horison peristiwa.

Begitu kita masuk ke dalam horison peristiwa, materi penyusun tubuh kita akan menyatu dengan seluruh massa lubang hitam. Dengan demikian, objek apapun yang masuk ke dalam horison peristiwa akan menyatu dengan lubang hitam dan demikian massanya total lubang hitam tersebut akan bertambah.

Singularitas
Di pusat setiap lubang hitam terdapat titik yang dinamakan titik singularitas, yaitu titik di mana kepadatan massa dan kurvatur ruang-waktu bernilai tak hingga. Pada titik ini hukum-hukum fisika yang kita ketahui tidak lagi bekerja. Pada titik singularitas terjadi penyatuan gaya-gaya fundamental di alam semesta. Karena kita tidak mengetahui seperti apa bentuk perpaduan tersebut, maka kita tak dapat menjelaskan apa yang terjadi pada titik singularitas lubang hitam.

Bila kita sudah dapat menjelaskan bagaimana cara bekerjanya gravitasi pada skala subatomik, yaitu teori yang dinamakan teori gravitasi kuantum, maka diharapkan kita akan dapat menjelaskan apa yang terjadi pada titik singularitas.

Pembentukan lubang hitam
Bagaimana lubang hitam bisa terbentuk? Lubang hitam seukuran bintang terbentuk ketika sebuah bintang masif (masif di sini maksudnya ia punya massa 25 kali massa Matahari kita atau lebih). Ketika bintang tersebut kehabisan bahan bakar untuk menahan tarikan gravitasinya sendiri, maka bintang masif tersebut akan runtuh ke arah pusatnya. Sebagian dari materi bintang yang tidak ikut membentuk materi bintang akan terlontar kembali ke ruang angkasa dalam wujud ledakan bintang yang dinamakan supernova. Pada akhirnya, lubang hitam yang terbentuk akan memiliki massa beberapa kali massa Matahari kita.

Selain itu kita juga mengenal lubang hitam supermasif. Dari namanya kita bisa mengetahui kalau lubang hitam yang satu ini sangat masif, punya gaya gravitasi yang sangat kuat, dan biasanya hidup di pusat galaksi. Bagaimana sebuah lubang hitam supermasif bisa terbentuk? Berbeda dengan lubang hitam yang massanya kecil, pembentukan dan evolusi lubang hitam supermasif masih menjadi misteri yang terus dicari jawabannya.

Ada beberapa teori yang dikembangkan untuk menjelaskan pembentukan lubang hitam supermasif. Salah satunya adalah bahwa lubang hitam supermasif terbentuk dari lubang hitam generasi awal yang kemudian bertumbuh menjadi besar setelah melahap bintang dan gas yang ada di sekelilingnya. Perlu diingat, persediaan materi di daerah pusat galaksi sangatlah banyak sehingga dapat membantu pertumbuhan lubang hitam yang terbentuk tersebut. Skenario lainnya, lubang hitam supermasif juga bisa terbentuk dari penggabungan lubang hitam yang menjadi inti galaksi-galaksi kecil saat galaksi-galaksi tersebut saling bertabrakan. Hal ini jamak terjadi di masa lalu alam semesta ketika ukuran alam semesta lebih kecil dari sekarang dan interaksi antargalaksi lebih sering terjadi.

Bergabungnya dua lubang hitam. Kredit: STScI

Bergabungnya dua lubang hitam. Kredit: STScI

Mengamati lubang hitam

Bergabungnya dua lubang hitam. Kredit: STScI

Ilustrasi pelukis mengenai sistem Cygnus X-1. Kredit: Ilustrasi ESA/Hubble

Bagaimana kita mengamati keberadaan lubang hitam? Secara definisi lubang hitam tidak memancarkan sinar apa-apa, dan oleh karena seharusnya tidak bisa diamati. Akan tetapi, sebuah lubang hitam juga memiliki gaya gravitasi dan oleh karena itu ia dapat berinteraksi dengan objek-objek di sekitarnya. Astronom banyak mengamati suatu sistem bintang di mana sebuah bintang nampak mengorbit suatu pasangan yang tak terlihat. Bisa jadi ini adalah sebuah lubang hitam, namun bisa jadi pula ini adalah sebuah bintang yang terlalu redup untuk dapat diamati. Di antara sistem-sistem ini, ada juga sistem yang diamati memancarkan radiasi sinar-X, misalnya adalah sistem yang dinamakan Cygnus X-1. Penjelasan terbaik bagi sistem seperti ini adalah: Materi dari bintang yang nampak sedang ditarik oleh pasangan tak nampak. Materi yang jatuh ke pasangan tak nampak itu kemudian bergerak mendekati dalam orbit spiral, semakin mendekat semakin cepat ia bergerak dan akhirnya menjadi panas dan memancarkan sinar-X. Agar mekanisme ini dapat bekerja, ukuran bintang tak nampak ini harus sangat kecil, paling tidak seukuran bintang katai, bintang neutron, atau sebuah lubang hitam. Dari gerak orbit bintang anggota sistem Cygnus X-1 yang tampak, dapat dihitung bahwa massa pasangannya paling tidak adalah 6 kali massa Matahari kita. Massa ini tentunya lebih besar daripada massa maksimal sebuah bintang katai maupun bintang neutron. Oleh karena itu kemungkinan besar Cygnus X-1 adalah sebuah sistem bintang yang beranggotakan sebuah lubang hitam.

Kita sekarang sudah banyak mengamati banyak sistem yang menyerupai Cygnus X-1, dan menemukan bahwa salah satu anggota sistem-sistem ini adalah sebuah lubang hitam.

Lubang hitam tidaklah begitu hitam (black holes ain’t so black): Penguapan lubang hitam
Pada tahun 1988, fisikawan teoritis Stephen Hawking menerbitkan buku fisika populer berjudul A Brief History of Time (diterbitkan di Indonesia pada tahun 1994 oleh Pustaka Utama Grafiti dengan judul Riwayat Sang Kala). Bab 7 buku tersebut berjudul Black Holes ain’t so Black, dan beliau menjelaskan proses radiasi sebuah lubang hitam. Yap, menurut Stephen Hawking, lubang hitam pastilah memancarkan radiasi meskipun sinar tidak dapat lolos dari horison peristiwa sebuah lubang hitam.

Bagaimana radiasi dapat memancar dari lubang hitam? Untuk dapat menjawab ini kita harus mempertimbangkan efek-efek fisika kuantum, yaitu fisika yang menjelaskan proses-proses dalam ranah sub-atomik. Berbeda dengan fisika klasik yang deterministik (kondisi di masa depan dapat ditentukan dengan pasti apabila kita mengetahui seluruh kondisi awal yang ada dengan baik), fisika kuantum sangat probabilistik. Menurut teori kuantum, posisi suatu partikel tidaklah dapat ditentukan. Apa yang dapat kita tentukan adalah kebolehjadian menemukan sebuah partikel pada waktu dan posisi tertentu. Karena sifat probabilistik sebuah partikel ini maka dapat saja terjadi sebuah reaksi di mana, misalnya, sebuah partikel dan antipartikel (misalnya elektron dan positron) bertumbukan di dalam horison peristiwa lalu terciptalah sepasang foton, di mana foton yang satu berada di luar horison peristiwa. Foton ini kemudian akan dapat lolos dari lubang hitam tersebut dan akan kita amati sebagai pancaran radiasi yang kita namakan sebagai Radiasi Hawking.

Energi positif dari radiasi Hawking ini akan diseimbangkan oleh adanya aliran energi negatif yang besarnya sama ke dalam lubang hitam. Berdasarkan persamaan kesetimbangan energi–massa, E = mc2, energi berbanding lurus dengan massa. Oleh karena itu aliran energi negatif berarti mengurangi massa lubang hitam tersebut.

Dengan demikian sebuah lubang hitam mengalami proses penguapan dan perlahan-lahan akan menguap sepenuhnya. Apa yang terjadi ketika massa sebuah lubang hitam sudah demikian kecilnya tidak begitu jelas, namun kemungkinan besar energi terakhir yang ada pada lubang hitam tersebut akan sepenuhnya menghilang dalam wujud ledakan besar yang sebanding dengan ledakan beberapa juta bom hidrogen.

Berapa lama proses penguapan ini berlangsung hingga sebuah lubang hitam menguap sepenuhnya, bergantung pada besarnya massa lubang hitam tersebut. Lamanya waktu evaporasi ini berbanding lurus dengan pangkat tiga dari massa lubang hitam tersebut. Maka dari itu, semakin besar massanya, semakin lama waktu evaporasinya, dan semakin kecil massanya maka semakin singkat waktu yang dibutuhkan untuk menguap sepenuhnya. Sebuah lubang hitam yang massanya sebesar massa Matahari kita, misalnya, membutuhkan waktu sekitar 21 juta juta juta juta juta juta juta juta juta juta juta tahun (21 diikuti dengan 66 buah nol) untuk menguap sepenuhnya. Ini jauh jauuuuh lebih lama daripada usia alam semesta kita saat ini yaitu 14 milyar tahun. Oleh karena itu lubang hitam bermassa matahari diperkirakan akan terus eksis untuk waktu yang sangat lama, dan begitu juga dengan lubang hitam supermasif.

Di lain sisi, lubang hitam yang massa-nya lebih kecil akan menguap dalam waktu yang lebih singkat. Sebuah lubang hitam kecil dengan massa 1011 kg misalnya, akan membutuhkan waktu 2.7 milyar tahun untuk menguap. Oleh karena itu lubang-lubang hitam yang tercipta pada awal pembentukan alam semesta, yang dinamakan lubang hitam primordial, dapat diamati sekarang dan kita saat sedang berusaha mencari tanda-tanda ledakan lubang hitam yang menguap.

Radiasi Hawking belum dapat dibuktikan keberadaannya karena radiasi ini sangat lemah pancarannya dan instrumen yang ada masih belum peka, namun menurut teori kuantum seharusnya dipancarkan oleh lubang hitam. Kita masih harus memikirkan cara agar dapat membangun instrumen yang dapat mendeteksi keberadaan radiasi Hawking.

Tagged: Astronomy

11th October 2013

Photoset reblogged from May these memories break our fall with 1,819 notes

Taylor Swift has been nominated for 5 AMA’s:

  • Artist of the Year
  • Favorite Female Artist - Pop/Rock
  • Favorite Album Pop/Rock - RED
  • Favorite Female Artist - Country
  • Favorite Album Country - RED

You can vote for Taylor [HERE!]

Source: soundsofineedyou

22nd August 2013

Photo reblogged from It's Full of Stars with 5,234 notes

motherboardtv:


The European Space Agency Is Unlocking the Mystery of Mars’s Interior

motherboardtv:

The European Space Agency Is Unlocking the Mystery of Mars’s Interior

Source: motherboardtv

22nd August 2013

Photo reblogged from It's Full of Stars with 878 notes

kenobi-wan-obi:


Perseid meteor shower 2013 from China

kenobi-wan-obi:

Perseid meteor shower 2013 from China

Source: afro-dominicano

22nd August 2013

Photo reblogged from It's Full of Stars with 470 notes

matthen:

Just finished my new gravity game, where you explore a universe and test your orbital mechanics skills. If you can get into orbit around a planet, you will start mining it for fuel. You can hop from system to system in an infinite universe using wormholes, but they get more and more hostile the further you travel.  Try it out!

matthen:

Just finished my new gravity game, where you explore a universe and test your orbital mechanics skills. If you can get into orbit around a planet, you will start mining it for fuel. You can hop from system to system in an infinite universe using wormholes, but they get more and more hostile the further you travel.  Try it out!

Source: matthen