Diposting Jumat, 27 Agustus 2010 jam 10:48 am oleh The X

Efek Debu Antar Bintang pada Pengamatan

Suka dengan artikel ini?

Jelajahi artikel-artikel FaktaIlmiah yang berdasarkan apa yang dibaca dan ditonton teman-teman.
Terbitkan aktivitas Anda sendiri dan dapatkan kendali penuh.
Login

Jumat, 27 Agustus 2010 - Debu antar bintang dapat mengakibatkan kekaburan dalam benda langit. Bagaimana ahli astrofisika mengakalinya?


Hampir kemanapun kita memandang langit, kita melihat bukti-bukti adanya debu. Pita gelap yang memotong pandangan kita pada galaksi, lengkungan tipis yang mengikuti lengan spiral, pola serabut pada daerah HII, peredupan sinar bintang di Bima Sakti, pendaran difus di sekitar bintang, dan cakram bintang yang mencirikan adanya planet tersembunyi, semua menunjukkan keberadaan materi padat partikel kecil dalam sejumlah lingkungan.

Walaupun debu hanya menyusun sekitar 1 persen dari medium antar bintang, berdasarkan massanya, pengaruhnya sangat penting, khususnya dalam optik dan ultra violet dimana debu dihamburkan dan diserap, mengaburkan cahaya dari belakang. Debu mencegah kita melihat inti galaksi Bima Sakti kita pada panjang gelombang optik dan kita  terpaksa harus bertopang pada panjang gelombang lain untuk menembus dinding ini.  Sungguh kedalaman pandangan kita pada bidang Bima Sakti cukup dangkal, terbatas hanya sekitar satu kiloparsek rata-rata, walaupun di beberapa  daerah lain pandangan bisa lebih dalam. Yang lebih buruk lagi, persebaran debu begitu acak sehingga tidak mudah untuk membuat model atau mengoreksinya, kecuali benda demi benda atau lokasi demi lokasi. Dalam sejarah pemahaman kita pada Bima Sakti, debu telah menjadi penghalang utama dalam menentukan jarak dan ukuran beraneka benda, termasuk struktur besar Bima Sakti itu sendiri. Sebagai contoh, bila magnitudo mutlak (M) diketahui untuk beberapa benda, katakanlah lewat kalibrasi benda yang sama yang jaraknya kita ketahui, maka pengukuran magnitudo tampak (m) bisa membawa pada pengukuran jarak. Bila ada debu merintangi di tengah jalan, benda tersebut akan terlihat lebih redup dari seharusnya, sehingga pengukuran jaraknya salah. Perkiraan ukuran Bima Sakti pada awalnya salah sebesar faktor 2 atas alasan ini. Karena adanya pengkaburan oleh debu, maka persamaan berikut harus dipakai

V – MV – AV = 5 log d – 5

Kuantitas AV adalah kepunahan total atau kepunahan saja dalam pita V yang memberi kita jumlah peredupan, dalam ukuran magnitudo, sebagai hasil dari penghamburan atau penyerapan sepanjang garis pandang, yaitu

AV = -2.5 log ((fv/fvo))

Dimana fv adalah kepadatan fluks benda dengan kepunahan dan fvo adalah kepadatan fluks tanpa kepunahan. Persamaan yang sama dapat ditulis ulang untuk pita saringan lainnya.

Gambar 1. Kiri: Dulunya, daerah gelap seperti di langit ini dianggap sebagai lubang, daerah dimana tidak ada bintang sama sekali. Kita sekarang menyadari kalau nebula gelap ini adalah awan molekul yang padat. Debu hanya menyusun 1 persen dari massa awan ini namun debu itulah yang mengaburkan sinar bintang dari latar belakang. Awan ini dinamai Barnard 68. Letaknya cukup dekat, sekitar 150 parsek dan lebarnya 0.15 parsek. Kanan: Awan yang sama dicitrakan dengan emisi garis spektrum dari isotop karbon monoksida, C18 O. Sebagian besar massa awan dalam bentuk molekul hidrogen, H2, namun beragam molekul lain dan isotopnya juga ada, seperti CS, N2H+, NH3, H2CO, C3H2, dan lainnya.

Karena kepunahan pita V per satuan jarak sepanjang garis pandang dalam bidang sekitar 1 magnitudo per kiloparsek, kesalahan besar dalam jarak akan terjadi bila kepunahan di abaikan. Sebagai contoh, sebuah benda dengan jarak sejati 1 kiloparsek akan diketakkan pada jarak 1.6 kiloparsek bila kepunahan debu tidak dimasukkan.

Di luar atmosfer bumi, penyebab utama pemerahan pada panjang gelombang optik adalah debu. Pemerahan karenanya terlihat dalam medium antar bintang atau dalam lingkungan astrofisika berdebu lainnya. Karena fakta kalau kepunahan debu jauh lebih efektif pada panjang gelombang pendek daripada panjang gelombang panjang, maka benda apapun yang dilihat dalam panjang gelombang optik akan tampak lebih merah bila dilihat dari balik tirai debu. Dengan ketergantungan panjang gelombang pada kepunahan ini, kita dapat mendefinisikan kepunahan selektif, yang merupakan ukuran pemerahan pada panjang gelombang, lambda,

Adalah mungkin untuk mengukur pemerahan sebuah benda astronomis lewat perbandingan dengan benda lain (kalibrator) yang memiliki pemerahan yang dapat diabaikan. Sebagai contoh, bila dua bintang memiliki tipe intrinsik yang sama, dan karenanya memiliki magnitudo mutlak yang sama, teramati dalam pita V dan B, magnitudo tampak bintang dan kalibratornya adalah

Dimana d dan d0 adalah jarak ke bintang dan kalibrator. Dengan menyatukan persamaan ini dan menyatakan (B0 – V0) sebagai (B-V)0, kita dapatkan

Persamaan ini penting karena tidak tergantung pada jarak yang diketahui yang seringkali sulit diperoleh. Kita hanya perlu membandingkan kuantitas B-V, untuk bintang dan kalibrator. Perbedaan magnitudo juga lebih teliti daripada magnitudo itu sendiri, dalam hal adanya kesalahan dalam skala mutlak yang digunakan. Lalu mudah untuk menentukan kepunahan selektif untuk tiap panjang gelombang dengan kalibrator yang tidak memerah. Perhatikan kalau kepunahan selektif hampir selalu positif karena cahaya biru lebih mudah punah (memiliki nilai magnitudo lebih tinggi) daripada cahaya visual. Karenanya, kita memiliki cara menentukan kepunahan selektif sebuah benda.

Tidak gampang menentukan kepunahan total (Av). Namun, banyak penelitian telah dilakukan untuk menentukan nilai ini pada benda yang jaraknya telah diketahui. Sebagai hasilnya, telah ditemukan kalau rasio kepunahan total berbanding selektif sangat mendekati sebuah tetapan di Bima Sakti. Ini pada dasarnya sebuah pernyataan kalau debu yang sama yang menghasilkan kepunahan total juga menghasilkan pemerahan. Kedua nilai ini berhubungan lewat persamaan

Dalam ketiadaan informasi lainnya, bila kepunahan selektif di ukur, hubungan ini dapat digunakan untuk menemukan kepunahan total yang kemudian dapat dipakai dalam persamaan awal.

Secara sejarah, karena sebagian besar perhatian pengamatan telah dilakukan pada pita gelombang optik, sifat kepunahan optik debu telah mendominasi perhatian para astronom untuk alasan koreksi jarak atau fluks. Dengan kata lain, debu telah dipandang sebagai penghalang. Walau begitu, bagi debu, jelas sekali kalau sampah bisa jadi harta karun. Debu yang menghalangi pandangan optik kita pada kosmos adalah komponen penting kimia kompleks medium antar bintang, ia melacak medan magnet, berperan penting dalam pengendalian evolusi bintang. Karenanya studi debu adalah salah satu cabang penting dan kaya dalam astronomi.

Data astronomis yang memungkinkan kita menjelajah sifat debu menjadi sangat penting. Contohnya ada pada gambar 2 yang menunjukkan kurva kepunahan rata-rata Bima Sakti dalam pita optik. Kurva kepunahan adalah plot kepunahan selektif sebagai fungsi invers panjang gelombang. Plot ini menunjukkan bagaimana kepunahan beragam pada panjang gelombang.

Gambar 2. Kurva kepunahan rata-rata untuk medium antar bintang dalam pita optik dari 0.2 hingga 10 per mikrometer (5000 – 100 nanometer). Frekuensi meningkat ke kanan dan pita V dan B ditandai. Perhatikan kalau semakin besar nilai sumbu tegak semakin banyak kepunahan, sehingga cahaya antar bintang latar belakang akan lebih lenyap pada panjang gelombang ini.

Struktur dalam kurva kepunahan memberi petunjuk penyusun debu antar bintang. Sebagai contoh, ada beberapa perubahan kemiringan dan puncak yang nyata (kepunahan berlebih) pada ultraviolet dalam 4.6 permikron (2175 Angstrom). Tampilan spektrum demikian dapat dibandingkan dengan spektrum laboratorium pada mode vibrasional dalam padatan untuk menentukan tipe material yang bertanggung jawab. Untuk puncak 2175 Angstrom, kandidat terbaik adalah grafit atau partikel terkait.

Pada kenyataannya, karena penjabaran lengkap debu memerlukan banyak parameter, sulit menentukan hasil unik hanya dengan kurva kepunahan. Hal ini disebabkan fakta kalau ada banyak sekali jenis dan campuran butiran pada beragam lingkungan antar bintang. Contoh yang baik adalah Tata Surya kita sendiri dimana partikel (atau planet) padat menjadi semakin bersalju semakin jauh dari Matahari. Untungnya ada cara lain menemukan informasi tambahan mengenai debu antar bintang. Hal ini termasuklah studi karakteristik penghamburan dan polarisasi debu. Selain itu, bidang studi yang kaya sekarang adalah sifat pancaran butiran dalam bagian inframerah spektrum. Debu yang sama yang menyebabkan kepunahan di pita optik akan memancarkan dalam inframerah. Hal ini digambarkan dengan indah dalam gambar 3. Dengan penemuan teleskop inframerah seperti Satelit Astronomis Inframerah IRAS yang diluncurkan tahun 1980an dan Teleskop Ruang Angkasa Spitzer yang diluncurkan tahun 2003, dan yang paling kuat, Teleskop Herschel, studi debu antar bintang mulai tumbuh dan berkembang sebagai cabang astronomi.

Gambar 3. Galaksi Sombrero (M 104) dalam cahaya optik dan inframerah. (a) Citra Teleskop ruang angkasa Hubble yang direkonstruksi dalam sederetan citra yang diambil dalam saringan merah, hijau dan biru. Garis debu mengaburkan cahaya dari bintang dibaliknya. (b) Citra warna buatan menunjukkan data 3.6 mikron dalam warna biru, 4.5 mikron dalam warna hijau, 5.8 mikron dalam jingga dan 8 mikron dalam warna merah. Dalam citra ini, biru/hijau mewakili cahaya bintang yang terutama berasal dari bintang yang lebih dingin dari matahari, sementara merah/jingga menunjukkan pancaran panas dari debu pada suhu keseimbangannya. Sekarang garis debu tersebut memancarkan, bukannya mengaburkan, dan sinar bintang dapat dilihat menembusnya.

Referensi

  1. Irwin, J. 2007. Astrophysics: Decoding the Cosmos. Wiley
  2. Lada, C. U., Bergin, E. A., Alves, J. F., and Huard, T. L., 2003, The Dynamical State of Barnard 68: A Thermally Supported, Pulsating Dark Cloud ApJ, 586, 286.
  3. Whittet, D.C.B., 2003. Dust in the Galactic Environment, 2nd Ed.,Institute of Physics Publishing

The X
Sains adalah sebuah pengetahuan universal, ilmu pengetahuan tidaklah sama dengan pengetahuan dongeng. Kadang, fakta lebih menyakitkan daripada doktrin / pandangan turun temurun.
Bergabung dengan 1000 orang lebih dengan kami melalui sosial media

Berlangganan artikel dan berita terbaru dari kami via email


Fans Facebook

Aktifitas

© 2010 FaktaIlmiah.com. Hak cipta asli oleh faktailmiah
Anda boleh mendistribusikannya dengan mencantumkan referensi dari situs kami.