pengantar kosmologi

1

PENGANTAR KOSMOLOGIPENGANTAR KOSMOLOGI• Posisi di Alam Semesta * Paradoks Olber * “Tangga” Jarak• Hukum Hubble• Radiasi Latar Belakang• Model Alam Semesta * Big Bang

Kompetensi Dasar:Memahami konsep dasar kosmologi

Judhistira Aria Utama, M.Si.Lab. Bumi & Antariksa

Jur. Pendidikan Fisika FPMIPA UPI

2

Posisi di Alam SemestaPosisi di Alam Semesta

Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

3Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

4Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

Kita di sini!

5Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

Hubble Deep Field~1500 galaxies

Luas langit ~2.5×2.5 arcmin≡ pinhead @ arms-length

6Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

7Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

Gugus galaksi2 milyar tahun

cahaya jaraknya

Pelensaan gravitasi

8Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

Galaksi kita, Bima Sakti, di sini

3 milyar tahun cahaya

(~20% menuju “tepi”)

SDSS: ⅓ juta galaksi

9Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

Paradoks Olbers: Paradoks Olbers: “Mengapa langit malam “Mengapa langit malam gelap?”gelap?”Tinjau suatu lapisan setebal dR dan

berjarak R dari Bumi yang dihuni bintang-bintang yang terdistribusi seragam dengan luminositas intrinsik masing-masing sebesar L.

R

dR

Mari kita awali dengan berasumsi bahwa:

1)alam semesta memiliki ukuran yang tak berhingga

2)bintang-bintang di alam semesta terdis-tribusi secara seragam

3)tiap bintang memiliki luminositas se-besar L, dan

4)dipenuhinya hukum kuadrat terbalik.

10Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

Fluks dari sebuah bintang yang berada di dalam lapisan:

2

LE

4 R

Bila terdapat n buah bintang dalam tiap satuan volume lapisan, maka jumlah total bintang, N, dalam tiap lapisan:

2N n 4 R dR

11Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

Fluks total yang diterima di Bumi dari seluruh bintang di dalam lapisan:

total/lapisan

2total/lapisan 2

total/lapisan

E E N

LE n 4 R dR

4 RE n L dR

Fluks energi yang diterima dari lapisan tersebut tidak bergantung pada jarak lapisan dari Bumi Dekat ataupun jauh lapisan tersebut, Bumi menerima jumlah energi (baca: jumlah caha-ya) yang sama banyak.

12Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

Bila terdapat takberhingga banyaknya lapisan serupa itu di berbagai jarak dari Bumi (alam semesta memiliki ukuran yang tak ber-hingga), jumlah cahaya yang diterima Bumi dari seluruh lapisan:

total total/lapisan lapisan

total total/lapisan

E E

E E

Faktanya adalah langit malam kita terlihat GELAP!

13

Penjelasan Paradoks OlberPenjelasan Paradoks Olber

Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

Bintang-bintang tidak terdistribusi seragam Ada “void” di galaksi!

Bintang-bintang tidak memiliki luminositas yang sama, L Fungsi luminositas (/L/pc3), lebih banyak bintang redup daripada bintang terang!

Keberhinggaan kelajuan cahaya (c = 3x108 m/s)

Keberhinggaan usia alam semesta keberhinggaan ukuran!

14

Tangga Jarak Tangga Jarak (Distance (Distance Ladder)Ladder)

Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

15Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

Tangga ke dua:Untuk jarak s.d. 100 tahun cahaya

16Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

Tangga ke tiga:Untuk jarak s.d. 100.000 tahun cahaya

17Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

Tangga ke empat:Untuk jarak s.d. 10.000.000 tahun cahaya

18Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

Tangga ke lima:Untuk jarak s.d. 10.000.000.000 tahun cahayaDigunakan Supernova tipe Ia

Tangga ke enam: Untuk jarak > 10.000.000.000 tahun cahaya Digunakan Hukum Hubble

resesif 0V H D

19Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

Resiprok H0 memberikan taksiran usia alam semesta

20Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

resesif 0V H D

21Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

Jika alam semesta memiliki awal Sisa-sisa energi yang diradiasikan.

22Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012

Model Alam Semesta:Model Alam Semesta:Model Model bigbangbigbangAlam semesta mengembang dan

mendinginAda singularitas awal yang letaknya

dalam waktu lampau berhingga dari sekarang Ada awal!

Pendukung:* Gerak menjauh galaksi-galaksi * Radiasi Latar Belakang Kosmik* Kelimpahan unsur-unsur primordial* Pembentukan struktur skala besar