Pertemuan -2_BINTANG - FMIPA Personal Blogs

PERT EM UAN KE 2

Ide Dasar: Matahari dan bintang-bintang menggunakan reaksi nuklir fusi untuk mengubah materi menjadi energi. Bintang padam Ketika bahan bakar nuklirnya habis.

SIFAT BINTANG Astronomi  Ilmu paling tua

Zodiac of Denderah Merupakan sebuah peta langit yang melukiskan 12 rasi zodiak. Ditemukan di dalam kuil Hathor pada masa kebudayaan Mesir kuno.

SIFAT BINTANG Bintang :Reaktor fusi di angkasa-Bola gas

Matahari terlihat sebagai sebuah bola gas yang berpijar. Dalam sistem tata surya, ukuran matahari jauh lebih besar daripada planetplanet yang mengelilinginya.

SIFAT BINTANG Keberadaan bintang di langit berawal dan berakhir Tidak semua bintang di langit muncul bersamaan. Semua bintang memiliki riwayat hidup, yang berarti ada kelahiran dan kematian. Pada gambar medan bintang di samping, terlihat bintang-bintang dari berbagai usia. Beberapa diantaranya ada yang baru lahir dan ada yang hampir habis masa hidupnya. Tapi kita tidak dapat melihat perubahannya secara langsung karena membutuhkan waktu yang jauh lebih panjang daripada skala hidup manusia.

PENGUKURAN BINTANG MENGGUNAKAN TELESKOP DAN SATELIT Radiasi Elektromagnetik Setiap hari kita hidup dengan dihujani oleh cahaya. Cahaya merupakan sebagian kecil radiasi elektromagnetik yang dipancarkan oleh bintang. Sebuah bintang memancarkan energinya pada seluruh panjang gelombang. Karena letak bintang yang sangat jauh dan tak terjangkau, maka astronom hanya bermodalkan hujan radiasi elektromagnetik tersebut berupaya menguak misteri langit. Pengukuran foton: Panjang gelombang, Intensitas dan Arah  Variasi 3 parameter di atas

Grafik perubahan intensitas cahaya asteroid 201 Penelope (atas). Pemetaan arah bintang pada bola langit (bawah).

Spektrum dari 7 bintang dengan kelas spektrum yang berbeda, yaitu O, B, A, F, G, K, dan M

TELESKOP Disain Optik  Pembias (menggunakan lensa)  Pemantul (menggunakan cermin)

Jenis Pengamatan  Astrometri (posisi)  Fotometri (intensitas)  Spektroskopi (warna)

TELESKOP Kepekaan Terhadap Cahaya  Dualisme Cahaya :  Gelombang

(radio – ultraviolet)  Partikel (extreme ultraviolet – sinar gamma)

TELESKOP Posisi  Landas Bumi  Landas angkasa

Pengamatan Astronomi dilakukan pada seluruh panjang gelombang. Pada beberapa panjang gelombang tertentu atmosfer bumi bersifat kedap. Pada daerah panjang gelombang tersebut, pengamatan harus dilakukan dari luar atmosfer Bumi.

Distribusi energi menurut panjang gelombang untuk pancaran benda hitam dengan berbagai temperatur (Spektrum Benda Hitam)

Intensitas Spesifik [Bλ(T)]

UV

Kasatmata

Inframerah

8 000 K

Intensitas spesifik benda hitam sebagai fungsi panjang gelombang

7 000 K

6 000 K 5 000 K 4 000 K

0,00

0,25

0,50

0,75

1,00

1,25

1,50 λ (µm)

1,75

2,00

Makin tinggi temperatur benda hitam, makin tinggi pula intensitas spesifiknya dan jumlah energi terbesar dipancarkan pada λ pendek

Panjang gelombang maksimum bagi pancaran benda hitam, yaitu λ pada harga yang maksimum (λmaks) dapat diperoleh dari syarat maksimum, yaitu,

d Bλ(T) dλ

=0

. . . . . . . . . . . . . . . (2-17)

Intensitas Spesifik [Bλ(T)]

Garis Singgung

0,00

0,50

λmaks

1,00

1,50 λ (µm)

1,75

2,00

Dari pers. (2-15) : Bλ (T) = dan pers. (2-17) :

diperoleh,

d Bλ(T) dλ hc

λkT

2 h c2

1

λ5

e hc/λkT - 1

=0

= 4,965

Buktikan ! Apabila kita masukan harga h, k dan c, maka pers. Menjadi. Ingat T dalam Kelvin dan λ dalam cm

λT=0,2988

MATAHARI Matahari Adalah Bintang Terdekat Dari bumi Struktur  Pusat bintang  Zona Konveksi (Convection Zone)  Fotosfer  Kromosfere  Korona

MATAHARI Interaksi Dengan Lingkungan Sekitar  Aliran partikel bermuatan

Salah satu bukti interaksi Matahari dengan lingkungan sekitarnya dapat dilihat pada aktifitas partikel bermuatan yang dipancarkan Matahari terhadap magnetosfer bumi dalam bentuk aurora.

Solar Wind  Flows out from the corona  Continuously, in all directions  Impacts Earth’s magnetic field

Earth’s

magnetosphere

Image credit: K. Endo, Nikkei Science Inc.

ENERGI MATAHARI Sumber Energi Matahari 

Semua berawal dari hidrogen

Reaksi Fusi 

3 langkah pembakaran hidrogen

1) P + P  D + e+ + neutrino + energi 2) D + P  3He + foton + energi 3) 3He + 3He 4He + 2protons + foton + energi

Perkiraan Lama Hidup 

11 milyar tahun

KERAGAMAN JENIS BINTANG Perbedaan Tampak  Warna  Kecerlangan (magnitudo)  Jarak  Kecerlangan mutlak (magnitudo absolut)  Output energi  luminositas

 Kecerlangan tampak (magnitudo semu)  Skala magnitudo: bintang yang redup magnitudonya lebih besar dari bintang yang terang. Magnitudo 0 bintang Alpha Lyrae

Perilaku  Massa total  umur

SKALA JARAK DALAM ASTRONOMI Satuan  Tahun cahaya

Metode Pengukuran  Triangulasi  Bintang variabel Cepheid

DIAGRAM HERTZSPRUNG-RUSSEL Pengelompokan Bintang  Bintang deret utama  Raksasa merah  Katai putih

FLUKS(F) , LUMINOSITAS(L) DAN MAGNITUDO(M)

L L L 4= F π R σT 4π r 2 F1 m1 − m2 = −2,5log F2 2

4

F

R

_____ r ____

M AG N I T U D O S E M U ( m ) = M AG N I T U D O YA N G K I T A A M AT I D I B U M I MAGNITUDO ABSOLUT(M)=MAGNITUDO SEMU B I N TA N G B I L A J A R A K N YA 10 PA R S E K

m − M =−5 + 5log r

KELAHIRAN BINTANG Hipotesis Nebula  Laplace

Ketika mulai runtuh, nebula mulai berotasi dan bentuknya memipih menjadi piringan. Tahapan dalam pembentukan tata surya meliputi (a) nebula yang berotasi perlahan (b) piringan dengan gumpalan masif di tengahnya (c) planet yang dalam proses kelahiran terlihat berupa gumpalan materi, dan (d) tata surya yang terbentuk.

DERET UTAMA DAN KEMATIAN BINTANG Bintang Bermassa Lebih Kecil Dari Matahari  Katai coklat  Bercahaya selama 100 milyar tahun  Tanpa perubahan ukuran, temperatur, dan output energi

DERET UTAMA DAN KEMATIAN BINTANG Bintang bermassa sama dengan Matahari 1. Pembakaran hidrogen berlangsung lebih cepat Bergeser dari deret utama

2. Pembakaran Helium 3. Raksasa merah 4. Keruntuhan pusat dimulai 5. Katai putih

Hubungan massa-luminositas Log M = 0,1 (4,6-Mb ) bila 0 < Mb < 7,5 Log M = 0,145 (5,2 - Mb ) bila 7,5 < Mb < 11 Dalam hal ini M [ massa Matahari], Mb magnitudo absolut bolometrik

DERET UTAMA DAN KEMATIAN BINTANG Bintang Bermassa Lebih Besar Dari Matahari  Keruntuhan dan pembakaran beruntun  Pusat besi  Keruntuhan katastropik  supernova

Animasi

BINTANG NEUTRON DAN PULSAR Bintang Neutron  Berkerapatan tinggi dan berukuran kecil  Berotasi sangat cepat  Hampir tak bercahaya

Pulsar  Bintang neutron dengan kondisi khusus  Radiasi elektromagnetik  Tahap akhir supernova

LUBANG HITAM Sisa keruntuhan bintang yang sangat besar “Penjara gravitasi”. Terjadi bila massa awal cukup besar Tak bercahaya, dikenal lewat sifat-sifat dinamis bintang disekitarnya  Pengaruh keberadaannya terhadap bintang lain  Terdeteksi pada sinar-X dan sinar gamma