Ilmu Pengetahuan Bumi dan Antariksa: Alam Semesta dan Bintang-bintang

ALAM SEMESTA DAN BINTANG-BINTANG

RESUME

Diajukan untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Ilmu Pengetahuan Bumi dan Antariksa

Dosen pengampu :

 Adam Malik, M.Pd.

Rena Denya Agustin, M.Si.

 

Oleh :

Kelompok 13

Intan Novia Giftianty         1142070088

Nina Nuraeni                      1142070089

Semester / Kelas : VI / B

PRODI PENDIDIKAN FISIKA JURUSAN PENDIDIKAN MIPA

FAKULTAS TARBIYAH DAN KEGURUAN

UIN SUNAN GUNUNG DJATI

BANDUNG

2016

A.          Asal-usul Alam Semesta

Kajian studi tentang sifat evolusi dan asal-usl alam semesta (universe) disebut Kosmologi.

1.    Model Big Bang

Gagasan Big Bang didasarkan pada alam semesta yang berasal dari keadaan panas dan padat yang mengalami ledakang dahsyat dan mengembang. George Gamow (fisikawan) mengkaji model alam semesta ini dan menghitung ledakan yang menghasilkan sejumlah besar letupan-letupan foton. Foton ini tergeser merah oleh ekspansi alam semesta yang diamati sekarang sebagai foton-foton gelombang radio dan temperatur 3 K merupakan radiasi latar yang ditemukan  oleh Arno Penzias dan Robert Wilson di Amerika tahun 1965. Fakta menunjukan bahwa alam semesta berkembang ketika kecepatan meningkat dengan jarak. Dengan demikian konstanta Hubble 100 km/s per megaparsec, diperoleh bahwa pada jarak 3000 megaparsek kecepatan resesi  (pergeseran merah) adalah 3 x 10^5 km/s sama dengan kecepatan cahaya. Jadi tidak pernah terlihat.

2.    Model Keadaan Tunak

Meskipun model Big Bang merupakan hipotesis yang paling mungkin dalam dalam  mendiskusikan asal usul alam semesta. Pada tahun 1948 oleh H. Bondi, T. Gold, dan F. Hoyle dari universitas Cambrdige. Teori keadaan tunak alam semesta tidak ada awalnya dan tidak berakhir. Dalam model keadaan ini tidak ada kosmik karenanya radiasi latar bukan temperature 3 K. Selama tahun 1960-an, dari astronomi radio jelas terkesan bahwa densitas ruang galaksi yang mengemisikan radio lebih jauh jaraknya pada masa lalu dari pada masa sekarang. Gagasan ini tidak sesuai dengan model keadaan tunak yang menyatakan bahwa alam semesta selalu sama.

3.    Model Osilasi

Teori osilasi menduga bahwa alam semesta tidak ada awal dan akhirnya. Dalam osilasi, alam semesta sudah tidak konstan, ia berekspansi dengan dentuman Big Bang kemudian mengempis dengan adanya gravitasi (collapse)  dan akhirnya mencapai titik gabungan antara temperatur dan tekanan  memecahkan semua materi menjadi partake-partikel  dasar terjadi Big bang dan berekspansi lagi. Densitas materi di alam semesta secara rata-rata adalah  sekitar 10^-30 gram per sentimeter kubik atau dapat  dikatakan bahwa dalam alam semesta ditempati satu atom hidrogen untuk setiap 1,7 x 10^6 m^3. (Tjasyono, 2006 :49-52)

B.     Galaksi – Galaksi

Galaksi merupakan kumpulan dari bintang – bintang yang terdiri dari matahari, planet, satelit, asteroid, steroid, meteor, komet dan jutaan bintang lainnya. Bumi merupakan salah satu anggota dari galaksi bima sakti ( Milky Way). Galaksi bima sakti mempunyai diameter yang sangat besar yaitu 80.000 tahun cahaya. Pada tahun 1926, Edwin Hubble mengelompokkan galaksi berdasarkan bentuknya diantaranya spiral, elips, dan tidak beraturan.

1.      Galaksi Ellips

Pengelompokkan galaksi menurut hubble didasarkan antar EO sampai E7. Apabila termasuk EO maka bentuk galaksi akan mendekati lingkaran sedangkan bila E7 bentuk galaksi mendekati lonjong. Galaksi ini diyakini terbentuk akibat tumbukan antara dua galaksi.

2.      Galaksi Spiral

Galaksi ini terbentuk akibat bintang-bintang yang membentuk cakram berputar. Bagian dalam galaksi lebih besar dari bagian tepinya. Galaksi spiral diberi nama galaksi S diikuti huruf (a, b, c) yang menunjukan tingkat ketebalan lengan spiral dan besar pusat galaksi. Galaksi jenis Sa berarti memiliki daerah pusat yang besar dan lengan  yang kurang jelas teramati. ( Nana, 2006 : 4-6)

3.      Galaksi Cincin

Galaksi cincin galaksi yang menyerupai cincin yang terdiri dari bintang bintang, cincin tersebut mengelilingi galaksi. Terbentuk karena galaksi kecil melintas melewati galaksi spiral.

4.      Galaksi Lentikular

Galaksi ini memiliki lengan spiral yang kurang jelas dan tidak termasuk spiral, ellips, maupun cincin. Sehingga galaksi ini memiliki bentuk yang tidak beraturan.

Galaksi Bima Sakti termasuk ke dalam galaksi berbentuk spiral. Selain galaksi bima sakti, terdapat tiga galaksi lain yang dapat dilihat dengan mata yaitu Andromeda, Awan Magellan Besar, dan Awan Magellan Kecil. Andromeda dapat dilihat pada sebelah utara khatulistiwa Inggris pada malam hari yang cerah, sebaliknya awan Magellan berada di selatan Inggris sehingga tidak dapat dilihat. Awan magellan merupakan galaksi yang terdekat dengan bumi, sekitar 150.000 tahun cahaya. (Ikhlasul, 2010)

“Maha suci Allah yang telah menjadikan di langit gugusan bintang-bintang.” (Q.s. Al-Furqan: 61)

Begitu besarnya kekuasaan Allah SWT yang telah menciptakan alam semesta dan bintang-bintang sebagai penghias langit, pelempar syaitan, dan penunjuk arah.

C.    Pembentukan Bintang

Bintang adalah benda langit yang dapat memancarkan cahaya sendiri. Bintang yang paling dekat dengan bumi yaitu matahari. Matahari adalah bintang yang relatif kecil di dalam jagat raya. Matahari terbentuk 5 milyar tahun lalu dan memiliki suhu permukaan sekitar 6000°C, tetapi bagian intinya mencapai 15 juta °C. Matahari terdiri atas materi gas dengan komposisi hidrogen (70%), helium (25%), dan unsur lain (5%). Jarak rata-rata bumi matahari adalah 150 juta km atau disebut satu satuan astronomi (1 SA). Sedangkan jarak antarbintang dinyatakan dalam satuan “tahun cahaya”. Satu tahun cahaya adalah jarak yang ditempuh cahaya dalam 1 tahun. Contohnya, jarak matahari ke Alpha Centauri (bintang terdekat kedua dari bumi) adalah 4,35 tahun cahaya atau sekitar 270.000 kali jarak bumi-matahari. Kumpulan bintang disebut galaksi dan matahari termasuk dalam galaksi Bima Sakti. (Tjasyono, 2009: 1-2)

Menurut Djakaria (2010: 1) pembentukan bintang diawali karena adanya ketidakstabilan gravitasi yang dipicu gelombang kejut supernova atau tumbukan antara dua galaksi sehingga nebula mulai bergerak dibawah gravitasinya sendiri.

Kelahiran sebuah bintang diawali ketika sebagian debu dan gas di bagian dalam nebula mulai berkumpul dan bergabung. Secara perlahan gabungan gas dan debu tersebut memampat dan memadat serta dibagian dalamnya menjadi panas. Panas tersebut disebabkan oleh penggabungan inti hidrogen ke dalam helium. Selama pemadatan berlangsung, panas yang dihasilkan semakin bertambah dan mengakibatkan terjadinya pelepasan energi. Pelepasan energi ini ditandai dengan runtuhnya nebula menjadi konglomerasi debu dan gas yang padat yang disebut globula-bok. Globula-bok ini dapat memiliki massa hingga 50 kali massa matahari. Runtuhnya nebula membuat bertambahnya kerapatan. Pada proses ini energi gravitasi diubah menjadi energi panas sehingga temperatur meningkat. Ketika nebula protobintang ini mencapai kesetimbangan hidrostatik, sebuah protobintang akan terbentuk dari intinya dan seringkali dikelilingi oleh protoplanet. Pemampatan atau keruntuhan nebula molekul ini memakan waktu hingga puluhan juta tahun. Ketika peningkatan temperatur di inti protobintang mencapai 10 juta kelvin, hidrogen di inti terbakar menjadi helium dalam suatu reaksi termonuklir. Reaksi ini menyuplai energi untuk mempertahankan tekanan di pusat sehingga proses pengerutan berhenti dan lahirlah bintang baru atau bintang deret utama.

D.    Tata Nama Bintang

1.   Nama diberikan berdasarkan yang telah digunakan orang sejak zaman kuno, misalnya Sirius, Betelgeuse, dan Aldebrans.

2.     Bintang yang terdapat pada konstelasi diberi nama awal Alpha, Beta, atau Gamma sesuai dengan intensitas cahayanya. Misalnya Alpha Centauri berarti bintang yang paling terang di Centauri.

3.  Dalam Astronomi Modern, nama bintang sesuai dengan nomor urut dalam katalog. Misalnya, bintang M.31 dalam katalog Messier dengan nomor urut 31.

(Karimullah, 2009: 9)

E.     Cahaya Bintang

Bintang berdasarkan cahayanya dikelompokkan menjadi beberapa kelompok yaitu sebagai berikut.

Kelompok	Deskripsi	Contoh bintang
IA	Terang, sangat besar (supergiant)	Rigel, Betelgeuse
IB	Sangat besar (supergiant)	Polaris (bintang utara), Antares
II	Terang, besar (Giant)	Mintaka (delta Orionis)
III	Besar (Giant)	Arcturus, Capella
IV	Kecil (Sub Giant)	Altair, Achenrar (bintang bola langit selatan)
V	Bintang bagian utama	Matahari, Sirius
Tidak termasuk dalam kelompok di atas	Bintang katai putih	Sirius B, Procyon B

(Gunawan, 2005: 25)

F.    Energi Bintang

Energi dihasilkan pada bagian dalam suatu bintang, kemudian dijalarkan ke permukaan dan diradiasikan ke dalam ruang angkasa. Sekitar 99% radiasi elektromagnetik yang diemisikan oleh matahari terletak pada daerah 0,5 dan 4,0 μm. Distribusi spektral energi ini adalah 9% ultraviolet, 45% radiasi tampak, dan 46% inframerah. Energi ini dijalarkan ke permukaan bumi dalam bentuk radiasi elektromagnetik. Energi matahari dihasilkan dari pengubahan inti hidrogen menjadi helium melalui reaksi nuklir. Setiap menit matahari meradiasikan energi sebesar 56 x 10²⁶ kalori. (Tjasyono, 2009: 79, 80, dan 89)

H.    Tahapan Evolusi Bintang

Umur bintang bergantung pada massanya. Semakin besar massanya, maka semakin singkat umurnya. Berikut ini merupakan tahapan evolusi sebuah bintang.

1.       Deret utama, yaitu fase bintang yang berada dalam keadaan paling stabil.

2.    Red Giant, yaitu fase bintang yang akan mengembang, luminositasnya meningkat, suhu efektifnya menurun, dan berwarna merah.

3.    White Dwarf, merupakan fase yang sangat padat, kerapatannya mencapai 1 ton/cm³, dan cahayanya redup.

4.    Neutron star, terdiri dari neutron-neutron yang sangat rapat, super padat, dan terbentuknya pulsar.

5.   Supernova, merupakan fase ledakan besar ditandai dengan menghembuskan sebagian besar materinya.

6.    Black hole, merupakan fase dimana bintang berada dalam medan gravitasi yang sangat kuat, cahaya yang datang dan materi yang cukup dekat akan ditarik dan tak akan pernah bisa lepas. (Gunawan, 2005: 43-45)

Referensi: 

Djakaria, M. Nur. 2010. Handout Matakuliah Kosmografi. Bandung: Universitas Pendidikan Indonesia.

Gunawan, Hans. 2005. Belajar Astronomi. Jakarta: SMAK 1 BPK Penabur.

Ikhlasul. 2010. Diktat Kuliah Galaksi. Yogyakarta: UNY.

Karimullah, Muhammad. 2009. Penamaan Suatu Bintang.pdf

Najmuddin, Nana. 2006. Ilmu Bumi dan Tata Surya.pdf

Tjasyono, Bayong. 2009. Ilmu Kebumian dan Antariksa. Bandung: PT Remaja Rosdakarya.