Galaksi Yang Membersihkan Kabut Kosmik

No comments Read More

Tim astronom dari Eropa baru saja membawa astronomi pada tahap yang cukup mencengangkan. Mereka baru saja berhasil mengukur jarak kita ke galaksi terjauh yang bisa dilihat dengan menggunakan Very Large Telescope (VLT) milik ESO.

Galaksi Terjauh
Setelah melakukan analisa terhadap sinar redup dari galaksi yang diamati oleh para astronom, ternyata ditemukan kalau galaksi yang dilihat itu berada sangat jauh. Galaksi redup tersebut tampak oleh pengamat pada saat alam semesta baru berusia kurang dari 600 juta tahun. Dengan kata lain galaksi tersebut terlihat pada usia muda yakni 600 juta tahun (pergeseran merah 8,6)

Kandidat galaksi UDFy-38135539 yang tampak dalam pengamatan Hubble tahun 2009. Kredit : Hubble/NASA/ESA

Inilah konfirmasi pertama yang dihasilkan dari pengamatan sebuah galaksi yang cahayanya membersihkan kabut buram hidrogen yang mengisi alam semesta dini. Pengamatan dengan VLT milik ESO ini dilakukan untuk mengkonfirmasikan keberadaan galaksi tersebut yang awalnya diamati oleh Hubble.

Pengamatan galaksi terjauh tersebut dilakukan dengan spektograf SIMFONI yang dipasang pada VLT sehingga para pengamat mampu untuk mengukur jarak sebenarnya dari galaksi yang sangat redup tersebut.

Informasi dari masa lalu

Galaxies pada era reionisasi ketika alam semesta dini. kredit :M. Alvarez ), R. Kaehler, & T. Abel

Untuk mempelajari galaksi mula-mula jelas sangat sulit. Saat cahayanya mencapai Bumi, mereka tampak begitu lemah, redup dan kecil. Redupnya cahaya tersebut hanya bisa terdeteksi pada panjang gelombang inframerah. Hal ini disebabkan karena panjang gelombangnya telah direntang oleh pengembangan alam semesta – efek yang kemudian kita kenal sebagai pergeseran merah.

Dan yang semakin mempersulit para astronom untuk mengenali cahaya galaksi tersebut adalah kondisi pada alam semesta dini.

Pada masa kurang dari 1 milyar tahun setelah Dentuman Besar, alam semesta belum benar-benar transparan karena sebagian besar masih terisi kabut hidrogen yang menyerap sinar ultraungu dari galaksi muda. Ketika itu, alam semesta sedang mengalami masa tenang setelah Dentuman Besar 13,7 milyar tahun lalu.

Di masa tenang tersebut, elektron dan proton bergabung menjadi gas hidrogen. Gas dingin ini merupakan unsur pokok yang mengisi alam semesta di masa yang dikenal sebagai masa kegelapan. Masa ketika tidak ada obyek yang cerlang. Fasa ini berakhir ketika bintang pertama terbentuk dan radiasi ultra ungu yang intens dari bintang baru inilah yang kemudian membersihkan kabut hidrogen dan menjadikan alam semesta transparan. Caranya, atom hidrogen itu dipisahkan kembali menjadi proton dan elektron yang prosesnya kemudian dikenal sebagai masa reionisasi. Epoch pada sejarah awal alam semesta ini merentang dari 150 juta – 800 juta tahun setelah Dentuman Besar. Untuk bisa memahami bagaimana proses reionisasi terjadi dan pembentukan galaksi awal serta evolusinya merupakan salah satu tantangan terbesar dalam kosmologi modern.

Pengamatan Ke Masa Lalu Yang Penuh Tantangan
Meskipun tantangannya cukup sulit, Kamera Medan Luas 3 (Wide Field Camera 3) yang baru pada NASA/ESA Hubble Space Telescope berhasil menemukan kandidat obyek yang diperkirakan merupakan galaksi yang bersinar pada masa reionisasi pada tahun 2009. Masalahnya, untuk bisa menentukan jarak obyek yang demikian lemah dan jauh merupakan tantangan yang sangat sulit dan hanya bisa dilakukan dengan spektrokopik menggunakan teleskop landas bumi yang sangat besar untuk mengukur pergeseran merah cahaya galaksi.

Pengamatan untuk melakukan konfirmasi kandidat galaksi yang dinamai UDFy-38135539 dilakukan dengan VLT selama 16 jam. Dan setelah melakukan analisa selama 2 bulan, tim astronom pun meyakini kalau galaksi yang dideteksi ini berasal dari hidrogen dengan pergeseran merah 8,6. Dengan demikian galaksi UDFy-38135539 merupakan obyek terjauh yang pernah diamati dan dikonfirmasikan keberadaannya dengan pengamatan spektroskopik.

Pergeseran merah 8,6 ini menunjukkan kalau si galaksi yang terlihat tampak oleh pengamat di Bumi keika Dentuman Besar baru terjadi 600 juta tahun sebelumnya.

Yang menarik dari penemuan UDFy-38135539 adalah, sinar dari galaksi UDFy-38135539 tampaknya tidak terlalu kuat untuk membersihkan kabut hidrogen seorang diri. Pastinya ada galaksi lain yang juga berperan membersihkan kabut hidrogen dan membuat area di sekitar galaksi jadi transparan. Diperkirakan galaksi lain itu merupakan tetangga UDFy-38135539 yang jauh lebih redup dan kurang masif. Tanpa adanya bantuan dari galaksi lain untuk membersihkan kabut, jelas galaksi UDFy-38135539 masih akan terperangkap dalam kabut hidrogen dan pengamat di Bumi tak kan pernah bisa melihatnya.

Sumber : ESO

SUPERNOVA DALAM SELUBUNG DEBU

No comments Read More

Bintang, sama seperti manusia punya perjalanan hidup dan suatu hari dia akan mengakhiri kehidupannya itu dengan berbagai cara bergantung pada massanya. Bagi bintang-bintang raksasa mereka akan mengakhiri siklus hidupnya dalam ledakan supernova. Tapi, bintang yang satu ini agak berbeda.

Supernova yang berada dalam selubung debu. Kredit : Ohio State University

Bintang raksasa yang berada di galaksi jauh ini baru saja mengakhiri hidupnya dalam selubung debu dan bukannya sebuah ledakan yang biasanya terjadi. Kejadian aneh yang diamati para peneliti dari Ohio State University ini pun tampaknya kejadian pertama untuk tipe akhir hidup dalam selubung debu. Tapi, bukan berarti kejadian tersebut langka atau aneh, karena tampaknya pola mengakhiri siklus hidup seperti ini umum pada masa awal alam semesta. Bahkan kejadian tersebut juga memberi petunjuk akan apa yang bisa kita lihat jika bintang yang sangat terang di galaksi menjadi supernova.

Survei AGN
Sebagai bagian dari Spitzer Space Telescope Deep Wide Field Survey, para astronom mensurvei data untuk mencari active galactic nuclei (AGN), lubang hitam supermasif yang berada di pusat galaksi. AGN ini biasanya memancarkan sejumlah besar panas saat ada materi yang terhisap ke dalam lubang hitam. Pada umumnya, astronom akan mencari bintik panas yang bervariasi temperaturnya karena bintik inilah yang dapat menjadi bukti perubahan yang terjadi ketika materi terhisap dalam lubang hitam.

Normalnya, dalam pencarian seperti ini para astronom tidak akan mengharapkan menemukan supernova karena biasanya supernova melepaskan sebagian besar energinya sebagai cahaya bukannya panas.

Akan tetapi saat mencari lubang hitam, ada satu bintik yang sangat panas, tampak pada galaksi yang jaraknya 3 milyar tahun cahaya dari Bumi. Yang menarik, bintik ini tidak cocok dengan tipe sinyal panas dari AGN. Spektrum cahaya yang tampak dari galaksi juga tidak menunjukkan keberadaan AGN, setelah para peneliti melakukan konfirmasi akan fakta yang didapat dengan menggunakan teleskop Keck 10 meter di Hawaii.

Obyek itu, supernova
Panas yang sangat besar tersuar dari obyek tersebut lebih dari 6 bulan dan kemudian meredup di awal Maret 2008. Petunjuk lain untuk keberadaan sebuah obyek yang dikenal sebagai supernova. Selama lebih dari 6 bulan obyek ini melepaskan energi yang jauh lebih besar dari energi yang bisa dihasilkan Matahari di sepanjang hidupnya.

Para astronom juga mengetahui jika sumber panas itu merupakan supernova, maka dari jumlah energi yang ekstrim yang ia pancarkan akan mengklasifikasikan obyek baru ini sebagai supernova yang besar atau sebuah hipernova. Temperatur obyek tersebut berkisar pada 1000 K sedikit lebih panas dari permukaan planet Venus. Nah ini memang sedikit aneh. Ada apa di obyek baru tersebut yang bisa menyerap energi cahaya yang demikian besar dan menghamburkannya sebagai panas?

Jawabannya adalah debu dan jumlahnya sangat besar.

Bintang apakah itu?
Sekarang, saatnya para astronom bekerja untuk menelusuri kembali jenis bintang apakah yang bisa menghasilkan supernova dan bagaimana debu bisa meredam sebagian ledakan. Mereka pun melakukan perhitungan dan menemukan kalau bintang tersebut merupakan bintang raksasa yang setidaknya memiliki massa 50 kali lebih masif dari Matahari. Bintang masif seperti ini biasanya melontarkan debu saat mereka mendekati akhir kehidupannya.

Hasil perhitungan menunjukkan, bintang seperti ini akan memiliki 2 kali lontaran. Lontaran pertama terjadi sekitar 300 tahun sebelum supernova dan lontaran kedua terjadi sekitar 4 tahun sebelum ledakan. Gas dan debu dari kedua lontaran ini akan tetap berada disekitar bintang dan kemudian secara perlahan masing – masing mengembang menjadi cangkang yang menyelubungi bintang. Selubung bagian dalam merupakan gas dan debu yang berasal dari lontaran kedua 4 tahun sebelumnya akan berada sangat dekat dengan bintang, sedangkan selubung terluar yang berasal dari 300 tahun lalu akan berada lebih jauh dari bintang.

Selubung terluar dari debu ini hampir tak tembus cahaya, sehingga ia akan menyerap energi cahaya yang melewati cangkang bagian dalam dan mengubahnya menjadi panas. Inilah yang menyebabkan supernova ini muncul di survei Spitzer sebagai awan debu panas. Bahkan menurut Krzysztof Stanek, profesor astronomi di Ohio State, bintang mungkin lebih sering tersedak dalam debunya sendiri di masa lalu.

Peristiwa seperti ini tampaknya jauh lebih sering terjadi pada galaksi kecil dengan tingkat kandungan logam yang rendah. Atau dengan kata lain, galaksi tersebut merupakan galaksi muda dimana kala waktu keberadaannya masih belum cukup bagi bintang memiliki reaksi fusi yang mengubah hidrogen dan helium menjadi senyawa kompleks yang oleh para astronom diklasifikasi sebagai logam.

Peluang melihat Supernova dalam Selubung di masa depan

Eta Carinae sistem bintang dengan kecerlangan 4 juta kali Matahari. kredit: Nathan Smith (University of California, Berkeley), NASA

Di masa depan, dalam Wide-field Infrared Explorer (WISE),yang sudah diluncurkan NASA pada bulan Desember 2009, supernova tipe ini akan semakin banyak ditemukan. Bahkan diharapkan WISE akan dapat melihat setidaknya 100 tipe supernova seperti ini dalam 2 tahun. Akan tetapi, posisi Bumi dan Matahari (Tata Surya) yang segaris dengan galaksi tersebut, para astronom tidak akan bisa melihat peristiwa tersebut dengan mata telanjang saat ia terjadi. Para pengamat dari Bumi baru akan dapat melihatnya saat si bintang bersinar terang sekitar 1 dekade dari sekarang. Pada jangka waktu 1 dekade itulah gelombang kejut dari bintang yang meledak akan mencapai selubung debu bagian dalam dan menembusnya menuju selubung bagua luar. Pada saat itulah, pengamat di Bumi punya sesuatu yang dapat diamati.

Para pengamat juga setidaknya punya satu kesempatan untuk melihat cahaya serupa yang lebih dekat dengan Bumi. Jika Eta Carina menjadi supernova saat ini, maka peristiwa yang serupa diperkirakan akan terjadi. Eta Carina merupakan sistem bintang yang berada di Bima Sakti yang terdiri dari dua bintang Wolf Rayet pada jarak 7500 – 8000 tahun cahaya. Kedua bintang tersebut diselubungi cangkang debu Nebula Homunculus. Para astronom meyakini nebula tersebut terbentuk saat bintang terbesa dari kedua bintang itu mengalami letusan masif di tahun 1840 dan diperkirakan akan ada letusan kedua yang terjadi di masa depan.

Sumber : Ohio State University

Wujud Tata Surya Kita di Mata Alien

No comments Read More

Astronom kini berada pada awal era mendeteksi dan mendapatkan citra sistem keplanetan di luar tata surya, seperti misalnya sistem yang mengedar bintang Fomalhaut. Bagaimana jika sebaliknya, astronom alien yang mencari planet lain di luar tempat tinggalnya, akan seperti apa Tata Surya kita ini terlihat?

Marc J. Kuchner dari NASA Goddard Space Flight Center dan Christopher C. Stark dari Departemen Fisika Universitas Maryland memodelkan struktur tiga dimensi debu-debu Sabuk Kuiper. Dalam model baru itu mereka mensimulasikan 25 ukuran debu yang berlainan serta menggabungkan interaksi planet-debu dan tumbukan antar- debu. Dengan simulasi tersebut mereka bisa mengetahui bagaimana wujud Sabuk Kuiper saat Tata Surya kita ini masih berusia sangat muda dan bagaimana perubahan strukturnya dari waktu ke waktu terlihat.

Sabuk Kuiper merupakan daerah di luar orbit planet Neptunus yang mengandung jutaan benda-benda es yang mengorbit Matahari. Objek-objek Sabuk Kuiper adakalanya saling bertumbukan dan menghasilkan butiran-butiran lembut. Akan tetapi tidaklah gampang bagi debu ini untuk bisa mengembara ke penjuru Tata Surya karena partikel-partikel kecil didera berbagai gaya selain tarikan gravitasi dari matahari dan planet-planet. Nah, diyakini bahwa Sabuk Kuiper ini merupakan versi tua dan tipis dari piringan debu yang terlihat di sekitar bintang Fomalhaut dan Vega.

Debu-debu di Kuiper Belt ini dipengaruhi oleh angin matahari, yang membawanya lebih dekat ke arah matahari, dan sinar matahari, yang bisa menarik debu mendekati matahari ataupun mendorong menjauhi Matahari. Kemana persisnya tergantung pada ukuran buliran debu. Antara buliran-buliran debu itu sendiri juga saling bertumbukan. Buliran-buliran yang rapuh akan hancur akibatnya.

Wujud Kuiper Belt dari waktu ke waktu jika dilihat dari jauh dan dalam panjang gelombang inframerah berdasarkan simulasi Kuchner dan Stark, yakni Tata Surya di masa kini hingga saat masih berusia 15 juta tahun (Credit: NASA/GSFC/Marc Kuchner and Christopher Stark)

Dengan bantuan superkomputer Discover milik NASA, Kuchner dan Stark mengikuti jejak 75000 partikel debu-simulasi saat mereka berinteraksi dengan planet-planet luar, cahaya matahari, dan angin matahari, serta antar- partikel debu itu sendiri. Partikel-partikel itu berukuran antara sebesar lubang jarum (sekitar 1,2 milimeter) hingga seperseribunya atau kira-kira sebesar partikel asap.

Selama simulasi, partikel-partikel tersebut diletakkan pada salah satu dari tiga tipe orbit yang sudah diketahui saat ini dengan kecepatan berdasarkan hasil penelitian terkini mengenai seberapa cepat debu dihasilkan. Dengan efek gravitasinya, Neptunus menggiring partikel- partikel tersebut menuju orbit tertentu. Itu sebabnya mengapa terdapat zona kosong di dekat planet tersebut. Rupanya hingga kini pun tumbukan memainkan peranan penting dalam membentuk struktur Sabuk Kuiper. Tumbukan cenderung menghancurkan partikel-partikel berukuran besar sebelum sempat berkeluyuran terlampau jauh dari tempat mereka terbentuk.

Bagaimana dengan wajah Sabuk Kuiper di masa lampau yang jauh sekali? Kuchner dan Stark menyimulasikannya dengan mempercepat kecepatan pembentukan debu. Di masa lampau Sabuk Kuiper berisi lebih banyak objek yang saling bertumbukan. Dan tumbukan itu lebih sering terjadi. Akibatnya, debu terbentuk lebh cepat. Dengan makin banyaknya partikel debu, makin sering pula terjadi tumbukan antar-debu. Ini seperti halnya memasukkan sepuluh anak yang berlarian di dalam ruang kelas. Kemungkinan mereka saling bertumbukan akan kecil. Lain halnya jika didalam kelas dimasukkan 50 anak yang berlarian sesuka hati. Karena dominannya peran tumbukan ini, kemungkinan buliran debu yang berukuran besar keluar dari Sabuk Kuiper akan semakin kecil. Jika dirunut balik, piringan debu masa kini yang luas mengempis menjadi cincin terang dan rapat seperti yang terlihat mengitari bintang lain, seperti misalnya Fomalhaut.

Dari hasil simulasi, mereka menciptakan citra yang menggambarkan Tata Surya jika dideteksi dalam gelombang inframerah dari jarak yang sangat jauh. Demikianlah kira-kira bagaimana wujud Tata Surya seandainya dilihat oleh alien yang berada jauh sekali dan tengah mencari- cari planet lain. Mungkin planet akan tampak terlampau redup untuk dideteksi secara langsung. Namun alien itu bisa menentukan keberadaan planet Neptunus dengan mudah, yakni dengan melihat adanya celah di piringan debu. Gravitasi Neptunus lah yang telah mengukir celah tersebut.

Para peneliti tersebut berharap bahwa model yang mereka kembangkan akan membantu dalam mengenali planet-planet seukuran Neptunus yang mengedari bintang-bintang lainnya. Langkah lain yang selanjutnya ingin dikerjakan adalah menyimulasikan piringan debu Fomalhaut dan bintang lain untuk mengetahui keberadaan planet dengan melihat distribusi debunya. Para peneliti itu juga berencana mengembangkan model untuk memunculkan gambaran komplit piringan debu Tata Surya dengan menambah sumber-sumber debu yang letaknya lebih dekat ke matahari, termasuk sabuk asteroid yang terletak antara orbit Mars dan Jupiter dan ribuan asteroid Trojan yang dihimpun oleh gravitasi Jupiter.

Sumber: NASA Goddard Space Flight Center