Infografik: Cahaya, Sidik Jari Bintang

Bumi, rumah kita. Itu yang kita kenal. Di luar Bumi, kita juga pada akhirnya mengetahui keberadaan planet dan bintang-bintang lainnya. Kita juga bisa menelusuri evolusi bintang dan alam semesta. Tapi, para astronom belum pernah sekalipun bisa menyentuh benda-benda yang mereka pelajari. Alam semesta adalah laboratorium paling unik yang ada di alam semesta. Kita tidak sedang melakukan percobaan di sini dan tidak ada kejadian yang bisa kita ulang.

Lalu, dari mana para astronom bisa mengenal semua benda-benda langit ini? Bahkan seluruh cerita yang disajikan bisa begitu memukau. Dari mana para astronom bisa mengetahui semua itu? Siapa yang bisa menceritakan semua kisah itu?

 

Unduh: Infografik: Cahaya, Sidik Jari Bintang

Jawabannya adalah: CAHAYA

Itu satu-satunya yang bisa kita lihat dari Bumi bukan? Bahkan jauh sebelum teknologi manusia bisa mengirimkan wahana antariksa untuk menjelajah Tata Surya, para pengamat langit sudah bisa mempelajari semua benda langit yang bisa mereka lihat. Bahkan bukan hanya benda-benda langit. Kita bisa mengenali apa yang ada di sekitar kita juga karena cahaya.

Cahaya adalah partikel dan gelombang yang kita kenal sebagai foton. Atau sederhananya cahaya merupakan cara mudah untuk transfer energi di alam semesta. Cahaya juga bergerak sangat cepat. Bahkan sampai saat ini belum ada benda apapun yang bisa bergerak lebih cepat dari cahaya. Dalam ruang hampa, cahaya bergerak dengan kecepatan 300000 km/detik.

Tapi apa istimewanya cahaya?

Rentang panjang gelombang elektromagnetik. Kredit: William Reusch
Rentang panjang gelombang elektromagnetik. Kredit: William Reusch

Cahaya yang dipancarkan itu memiliki panjang gelombang yang berbeda-beda dan kita menerimanya dalam warna yang berbeda-beda pula. Setiap warna yang kita lihat merupakan respon dari cahaya yang diterima pada panjang gelombang tertentu. Mata manusia merupakan detektor foton alami yang kita punya. Tapi, kepekaannya terbatas pada panjang gelombang tertentu yakni pada cahaya visual atau cahaya tampak atau cahaya kasat mata dari 400 – 700 nanometer yang berasosiasi dengan warna ungu ke merah.

Meskipun ada mata yang juga sensitif terhadap warna yang dihasilkan cahaya pada panjang gelombang 320 nm. Warna-warna pada spektrum optik ini yang sering kita kenali sebagai warna pelangi yakni MEJIKUHIBINIU aka Merah, Jingga, Kuning, Hijau, Biru, Nila, Ungu. Dengan warna merah merupakan warna yang dihasilkan oleh panjang gelombang panjang (energi rendah) dan ungu merupakan warna yang dihasilkan panjang gelombang pendek (energi tinggi). Contoh paling mudah adalah foto yang kita potret dari berbagai aktivitas merupakan hasil dari cahaya tampak yang kita terima.

Selain panjang gelombang kasat mata, ada juga cahaya yang tidak kasat mata yang dipancarkan oleh cahaya pada panjang gelombang yang lebih pendek dari cahaya ungu ataupun yang lebih panjang dari cahaya merah. Untuk panjang gelombang panjang dan berenergi rendah seperti panjang gelombang radio, bisa kita lihat contohnya pada sinyal yang diterima antena dan kita dengarkan dalam bentuk siaran radio di radio kecil kita di rumah. Atau untuk panjang gelombang pendek atau energi tinggi ada yang namanya gelombang mikro yang bisa kita temukan ketika microwave dinyalakan. Pada saat itu, gelombang mikro dipancarkan dan makanan kita pun berhasil dimasak!

Jadi, meskipun mata kita bisa mengenali cahaya pada panjang gelombang tampak, kita maish butuh detektor foton lain yang bisa mengenali cahaya pada panjang gelombang tidak kasat mata. Untuk panjang gelombang yang lebih panjang dari cahaya merah, ada cahaya inframerah, gelombang mikro dan gelombang radio. Sedangkan untuk panjang gelombang yang lebih pendek dari cahaya ungu, ada sinar ultraviolet aka ultraungu, sinar X dan sinar gamma. Contoh sinar ultraungu bisa kita temukan pada cahaya Matahari yang membakar kita dan sinar X bisa kita temukan penggunaannya untuk rontgen atau potret elektronik tubuh yang kita temukan di rumah sakit.

Dalam astronomi, cahaya adalah kurir informasi penting dari setiap benda di alam semesta.  Warna yang berbeda yang kita terima dari cahaya yang dipancarkan atau dipantulkan benda langit bisa memberikan segudang informasi untuk dipelajari.  Cahaya yang kita terima dalam berbagai panjang gelombang, selain berasosiasi dengan warna, juga bisa memberikan informasi temperatur. Jadi, kalau manusia bisa dikenali dari sidik jarinya, bintang juga punya sidik jari yang khas.

Apa itu?

Pola spektrum yang dihasilkan oleh CAHAYA yang diterima pengamat. Dengan kata lain, cahaya itulah sidik jari bintang.

Bintang-bintang dingin atau bintang yang belum benar-benar bisa menghasilkan panas sendiri, bisa diamati pada panjang gelombang inframerah. Bintang yang lebih panas seperti Matahari atau benda-benda yang memiliki temperatur antara 3600 – 7200 K, bisa dilihat pada panjang gelombang tampak. Dan bintang yang jauh lebih panas lagi dengan temperatur lebih dari 10000 K akan memancarkan cahaya ultraungu yang lebih pendek panjang gelombangnya.

Saat pengamatan, cahaya yang diterima diurai berdasarkan warnanya atau berdasarkan rentang panjang gelombangnya. Pola inilah yang dikenal sebagai pola spektrum.

Pola spektrum bintang umumnya berbeda-beda. Dan para astronom kemudian melakukan klasifikasi berdasarkan kemiripan garis spektrum yang diterima. Pengelompokkan yang masih dipakai hingga saat dibuat oleh Annie J. Cannon untuk 400000 bintang yang hasilnya diterbitkan dalam katalog Hendry Drapper pada tahun 1918-1924. Katalog dibuat berdasarkan garis serapan dan dibagi dalam beberapa tipe yakni O,B,A,F,G,K,M. Tipe bintang tersebut sekaligus memperlihatkan perbedaan temperatur permukaan bintang dimana bintang kelas O dan B merupakan bintang yang sangat panas dan bintang kelas K dan M merupakan bintang dingin. Selain itu, dari pembagian kelas bintang ini juga kita bisa mengetahui evolusi dari setiap bintang.

Setiap kelas memperlihatkan ciri yang berbeda pada pola spektrumnya. Unsur paling banyak yang terkandung dalam bintang adalah hidrogen. Nah, pola spektrum yang dihasilkan bintang berbeda-beda. Ada yang garis hidrogennya kuat ada pula yang lemah. Bisa dilihat pada tabel di bawah ini:

Kelas SpektrumTemperatur EfektifWarnaGaris HidrogenGaris absorbsi
O? 30,000 KBiruLemahHe+, O++, N++, Si++, He, H
B10,000–30,000 KBiruMenengahHe, H, O+, C+, N+, Si+
A7,500–10,000 KBiruKuatH, Ca+, Mg+, Fe+, Si+
F6,000–7,500 KBiru keputihanMenengahH, Ca+, Fe+, Cr+, logam netral
G5,200–6,000 KPutih kekuning-kuninganLemahH, Ca+, logam netral & terionisasi
K3,700–5,200 KJingga kemerah-merahanSangat lemahCa+, logam netral jelas sekali, H
M2,400–3,700 KMerahSangat lemahlogam netral kuat, TiO

Itu cahaya yang kita terima dari bintang. Pada rentang panjang gelombang yang berbeda, pengamat bisa mengenali benda-benda yang berbeda. Astronom juga menerima informasi dari galaksi-galaksi jauh atau yang sudah bergerak menjauh.

Sebagian besar benda-benda dingin memancarkan gelombang radio. Kita bisa menerima informasi dari gelombang radio yang dipancarkan oleh area dimana bintang-bintang sedang terbentuk, atau dari galaksi yang memiliki inti galaktik aktif dimana lubang hitam sedang melahap materi di sekelilingnya. Salah stau bintang yang memancarkan gelombang radio adalah pulsar si bintang berdenyut. Medan magneti pada pulsar menyebabkan perubahan arah elektron dan efeknya bisa diamati dalam pancaran radio.

Cerita masa lalu alam semesta juga diterima pengamat dalam radiasi gelombang mikro atau yang kita kenal sebagai radiasi latar belakang. Cahaya tertua yang hadir setelah Big Bang inilah yang menjadi penyedia informasi alam semesta dini bagi pengamat.

Dengan panjang gelombang inframerah, pengamat bisa melihat obyek yang berada di dalam nebula dan tidak tampak oleh mata pada panjang gelombang kasat mata. Di sini kita bisa mengenali bintang di antara awan debu ataupun melihat ke pusat galaksi. Pada panjang gelombang inframerah, kita bisa mengenali foton dingin yang dipancarkan oleh obyek yang hangat.

Ketika kita melakukan pengamatan pada bintang dengan medan magnetik yang kuat, maka disitu akan ada sinar-X yang dipancarkan. Contohnya adalah sisa ledakan bintang atau supernova. Pengamat juga bisa menerima informasi dari pancaran sinar gamma yakni cahaya berenergi tinggi dari sisa supernova atau juga dari tabrakan dua bintang neutron.

Itu sekilas tentang cahaya yang kita terima dari berbagai benda di alam semesta. Karena itu, untuk bisa menguak misteri alam semesta, selain teleskop optik, para astronom juga membangun instrumentasi yang peka pada panjang gelombang tidak kasat mata seperti teleskop radio, teleskop sinar gamma, teleskop yang peka pada gelombang mikro, teleskop inframerah, teleskop optik maupun teleskop sinar X. Semua dibuat agar pengamat di Bumi bisa mengumpulkan sebanyak mungkin informasi dari benda0benda di alam semesta dari yang paling dingin sampai yang paling panas.

Ditulis oleh

Avivah Yamani

Avivah Yamani

Tukang cerita astronomi keliling a.k.a komunikator astronomi yang dulu pernah sibuk menguji kestabilan planet-planet di bintang lain. Sehari-hari menuangkan kisah alam semesta lewat tulisan dan audio sambil bermain game dan sesekali menulis makalah ilmiah terkait astronomi & komunikasi sains.

Avivah juga bekerja sebagai Project Director 365 Days Of Astronomy di Planetary Science Institute dan dipercaya IAU sebagai IAU OAO National Outreach Coordinator untuk Indonesia.