Mengapa Teleskop Bisa Melihat Galaksi Jauh Tapi Tidak Bisa Melihat Exoplanet?

LS, mo tanya. Setau ane, teleskop yang paling canggih saat ini bisa ngelihat sampe ke galaksi yang jaraknya super duper jauh mendekati usia alam semesta. Hal yang bikin ane bingung, kalo emang teleskop bisa melihat sedemikian jauhnya, kenapa sampai sekarang belum ada hasil gambar/intipan detail sampai ke daratan planet2 didalam galaksi kita yg berjarak gak begitu jauh?? Terimakasih

Agung Hadi – Purwokerto

Aneh bukan? Galaksi yang jauh sekali tampak sangat detail sedangkan planet yang dekat hanya tampak seperti sebuah gumpalan atau bola pingpong dan bola tenis dalam hasil potretan. Kenapa belum ada teleskop yang bisa melihat sampai ke permukaan planet?

Ini karena galaksi-galaksi yang demikian jauh itu demikian besar dan terangnya, sehingga dapat dilihat dari jarak yang amat sangat jauh. Di lain sisi, eksoplanet adalah objek yang sangat redup dan kecil sehingga amat sulit melihat mereka. Tambahan lagi, eksoplanet berada amat dekat dengan bintang induk mereka, sehingga sinarnya kalah terang.

Galaksi UDFj-39546284, salah satu galaksi terjauh yang dilihat Teleskop Hubble. Kredit: NASA, ESA, Garth Illingworth (University of California, Santa Cruz) and Rychard Bouwens (University of California, Santa Cruz & Leiden University) dan Tim HUDF09
Galaksi UDFj-39546284, salah satu galaksi terjauh yang dilihat Teleskop Hubble. Kredit: NASA, ESA, Garth Illingworth (University of California, Santa Cruz) and Rychard Bouwens (University of California, Santa Cruz & Leiden University) dan Tim HUDF09

Galaksi yang terjauh yang bisa kita amati juga terlihat tidak tampak seperti galaksi. Hanya segumpal cahaya terang saja. Foto di atas adalah foto salah satu galaksi terjauh yang bisa diamati Hubble. Galaksi ini tidak nampak seperti foto-foto galaksi yang biasa kita lihat, yang nampak demikian megahnya. Pada jarak yang demikian ekstrim ini, citra sebuah galaksi tidak ada bedanya dengan citra bintang-bintang di dalam galaksi kita. Galaksi ini memiliki magnitudo 30, artinya ini sekitar 4 milyar kali lebih redup dari bintang paling redup yang bisa dilihat mata kita (sekitar magnitudo 6).

Apabila sebuah eksoplanet dengan kecerlangan yang menyerupai Jupiter, misalnya, kita letakkan pada jarak 50 tahun cahaya, maka magnitudonya adalah sekitar 26.5. Meskipun ini lebih terang sekitar 25 kali dari galaksi terjauh tadi, kita akan kesulitan mengamati eksoplanet tersebut karena cahaya bintang induk yang dikitari eksoplanet tersebut akan mengalahkan cahayanya yang amat sangat redup. Karena persoalan inilah, pengamatan eksoplanet secara langsung hampir tidak dapat dilakukan. Yang bisa kita lakukan adalah mengamati efek-efek yang dialami bintang induk tersebut karena gerak orbit eksoplanetnya. Pengamatan secara langsung yang bisa dilakukan masih snagat terbatas pada bintang-bintang yang jaraknya tidak jauh dari Matahari dengan ketentuan, planet yang mengitarinya harus berada dalam jarak 100 au dari bintang induknya.  Dan itu pun amat sangat terbatas. Contoh hasil pengamatan langsung planet pada bintang Fomalhaut bisa dilihat pada foto di bawah ini.

Gerak orbit Fomalhaut b yang disingkap Teleskop Hubble dan keberadaan sabuk debu dan es. Kredit : NASA, ESA, and P. Kalas (University of California, Berkeley and SETI Institute)
Gerak orbit Fomalhaut b yang disingkap Teleskop Hubble dan keberadaan sabuk debu dan es. Kredit : NASA, ESA, and P. Kalas (University of California, Berkeley and SETI Institute)

Dalam hal ini persoalannya tidak hanya terletak pada redupnya objek yang ingin diamati, namun juga pada sulitnya mengamati eksoplanet yang berada dekat pada objek terang.

Mengapa dapat mengamati detail-detail galaksi yang jauh (namun tidak terlalu jauh seperti galaksi di atas), namun tidak dapat mengamati detail-detail daratan eksoplanet? Jawabannya terletak pada daya pisah atau resolving power dari teleskop. Apa itu daya pisah? Ini merupakan kemampuan instrumen atau alat untuk memisahkan dua obyek yang memiliki jarak sudut yang sangat kecil. Atau dengan kata lain, daya pisah merupakan kemampuan alat optik untuk memisahkan dua benda jauh yang berdekatan sehingga tidak tampak sebagai satu benda.

Karena itu, seberapa pun besarnya sebuah teleskop, daya pisah atau resolving power masih menjadi salah satu faktor penentu yang bisa memisahkan dua obyek yang tampak menjadi satu dari Bumi.

Sebagai gambaran, kita bisa lakukan perbandingan galaksi NGC 4414 dengan Jupiter dan Pluto yang dipotret oleh Teleskop Hubble. Untuk itu, kita harus terlebih dahulu mengetahui seberapa besar galaksi dan planet tampak di angkasa?

Galaksi NGC 4414, Jupiter dan Pluto yang dipotret oleh teleskop Hubble. Kredit: Teleskop Hubble / NASA/ESA
Galaksi NGC 4414, Jupiter dan Pluto yang dipotret oleh teleskop Hubble. Kredit: Teleskop Hubble / NASA/ESA

Galaksi NGC 4414 berada 62 juta tahun cahaya dari Bumi di konstelasi Coma Berenices dengan diameter 55.000 tahun cahaya. Sedangkan Jupiter jaraknya 778,5 juta km dari Bumi dengan diameter 139.822 km dan Pluto diameternya 2400 km dan jaraknya 4675 juta km.  Untuk bisa mengetahui penampakan keduanya di langit, maka perlu diketahui perbandingan ukuran dan jarak dari obyek tersebut.

Untuk Galaksi NGC 4414: 55 000 tahun cahaya / 62 juta tahun cahaya = 0.00088
Untuk Jupiter : 139822 km / 778,5 juta km = 0,00017
Untuk Pluto: 2400 km / 4675 million km = 0.00000051

Dari perbandingan tampak galaksi NGC 4414 akan tampak 5 kali lebih besar dibanding Jupiter, dan NGC 4414 akan tampak 1700 kali lebih besar dari Pluto.

Sekarang bagaimana penampakan NGC 4414 dan kedua planet tersebut dalam pandangan Teleskop Hubble? Untuk itu kita perlu mengetahui daya pisah kamera Hubble. Daya pisah Wide Field Camera 3 yang digunakan Hubble adalah 0,04 detik busur ( 1 detik busur = 1/3600 derajat) atau dalam radian 0.04 detik busur * 1/3600 derajat/detik busur * 2pi radians / 360 derajat = 0.00000019 radian, or 0.19 mikroradian. Dengan demikian, 1 pixel dalam kamera yang digunakan Teleskop Hubble, merentang sudut 0,04 detik busur atau 0,19 mikroradian.

Konversi ke radian dilakukan agar saat penghitungan dengan sudut yang sangat kecil, maka tangen sudut akan memiliki harga yang sama dengan harga sudut, saat berada dalam radian.  Jadi, besar galaksi dan kedua planet dalam pandangan Hubble adalah:

NGC 4414: 0,00088 / 0,00000019 = 4631 piksel
Jupiter :  0,00017 / 0,00000019 = 894 piksel
Pluto : 0,00000051 / 0,00000019 = 2,68 piksel

Seandainya Jupiter ditempatkan pada jarak yang sama dengan Pluto, maka Jupiter hanya akan merentang selebar 157 piksel pada citra yang diambil Hubble.

Dari sini kita bisa melihat bahwa meskipun berada jauh, Galaksi yang memang ukurannya lebih besar akan merentang lebar dalam citra yang diambil teleskop.  Sedangkan planet yang berada lebih dekat dengan Bumi, ukuran dan jarak pun menentukan seberapa besar ia akan tampak di teleskop.

Perhitungan yang sama bisa dilakukan untuk mengetahui penampakan setiap planet di Tata Surya dengan teleskop yang memiliki daya pisah berbeda-beda. Untuk dapat memotret permukaan obyek di Tata Surya, cara terbaik adalah dengan mengirimkan misi ke obyek tersebut seperti yang dilakukan oleh penjejak di Mars maupun Huygens di Titan.


Punya pertanyaan tentang astronomi? Silahkan Tanya LS!

Ditulis oleh

Pengembara Angkasa

Pengembara Angkasa

Pengelana yang telah banyak menjelajahi angkasa raya dan ingin membagi kisahnya dengan banyak orang. Senang pula mengamen, nebeng kapal orang, dan menumpang tidur di rumah singgah antar bintang.