kuliah astronomi kosmologi

8/17/2019 kuliah astronomi kosmologi

1/39

ASTRONOMI (2 sks)

KOSMOLOGI

© Didik Setyawarno 2016


2/39

Hubble Deep Field 2002


3/39


4/39

supercluster lk!l"pulu#!$ %ut! tc &u&us lk!l"

%ut!!$ tc di!'eter &!l!ksi

bi'!s!kti" 00000 tc

se'est!

pl!$et di t!t!sur*!"

+ pulu#!$ A,

di!'eter bu'i"

ribu!$ k'


5/39

-!r!dks Olber (.2/)

Jika semesta dipenuhi dengan bintang, sehingga

kemana pun kita memandang kita akanmenemukan bintang yang sinarnya memancar kebumi. Langit maam seharusnya sama terangnya

dengan angit siang.

!amun, mengapa angit maam tetap geap"


6/39

Slusi -!r!dks Olber

● Dia#ukan $dgar %an &oe di tahun 1'('

● Langit malam nampak gelap karena umur

semesta belum tua tak berhingga(diciptakan pada suatu masa)

● )ahaya dari bintang yang paing #auh bisa sa#a

beum mencapai bumi● Semakin #auh kita memandang, kita dapat

memandang saat*saat awa semesta, sebeumbintang muai bersinar


7/39

● Semesta +universe bisa #adi tak berhinggauasnya, namun #e#ari semesta yang teramati+observable universe ber#e#ari 10 hingga 20

miyar tahun cahaya +berhingga

● -erarti umur semesta kita 10 hingga 20 miyartahun


8/39

Asu'si D!s!r Ks'l&i

● H'&e$eit*materi tersebar merata di seuruh ruangsemesta +beraku pada distribusi skaa besar

● Istrp*semesta nampak sama pada semua arah+beraku pada distribusi skaa besar

● ,$iers!lit*hukum isika beraku di seuruh tempat disemesta


9/39

-ri$sip Ks'l&i

Semua tempat di seluruh semesta memilikisifat umum yang sama

● Didasarkan pada asumsi homogenitas danisotropi

● /idak ada tempat yang istimewa di semesta

● /idak ada pusat semesta, tidak ada tepiansemesta


10/39

-e$&e'b!$&!$ Se'est!

●

%am semesta mengembang● Didasarkan pada pergeseran merah dari

spektrum gaaksi yang diamati ubbe tahun12

● ukum ubbe3galaksi bergerak menjauhi bumi dimanakelajuannya sebanding dengan jaraknya

v 1 H d

v 4 kea#uan gaaksi, H 4 tetapan ubbe,

d 4 #arak gaaksi dari bumi


11/39

● Dari tetapan ubbe, dapat ditentukan umursemesta sebagai

+dikena dengan !ktu Hubble

● asi pengamatan terkini menun#ukkan niai

tetapan ubbe di antara 60 5 0 km7s 78pc● !iai ini bersesuaian dengan umur semesta

seama 16 dan 1( miyar tahun

● 9ngat, bumi bukan pusat mengembangnyasemesta, hanya acuan pengamatan sa#a

● %am semesta mengembang tanpa pusat

T =1

H


12/39

%naogi 3 raisin cake

bayangkan %ndaada di saah saturaisin

ketika kuedipanggang,raisin saing

men#auh+raisin*nyasendiri tidak

membesar


13/39

raisin 13 2 cm7#amraisin 23 ( cm7#am

raisin :3 6 cm7#am

semakin #auhraisin*nya,kea#uannya

semakinbesar

ukum ubbe


14/39

berbeda dengankue raisin, aam

semesta tidakmemiiki tepian

dan #uga tidakmemiiki pusat

bayangkan

kue raisin denganukuran

takhingga


15/39

%ndaikan semesta berhingga, tepian dan pusatsemesta tetap tidak ada%naogi3 baon yang ditiup

bayangkan semesta berupa permukaan 2*Dbaon, tanpa tepian, tanpa pusat...

tapi berhingga


16/39

Apakah Bentuk Ruang Angkasa Sebenarnya?

;uang adaah tempat materi dan semua yang

berinteraksi dengan materi beker#a.;uang memiiki dimensi :, artinya untuk

menggambarkan suatu benda atau materi daamruang kita memerukan sedikitnya : titik koordinat

yaitu


17/39

Kele$&ku$&!$ Ru!$& 3!ktu

● Teori relativitas umum Einstein mengusukanbahwa keberadaan massa dapat menyebabkanmeengkungnya ruang*waktu

● >eengkungan ruang*waktu dapat terdeteksisebagai medan gra?itasi

● /eori ini memprediksikan bahwa semesta dapatmemiiki keengkungan umum yang akan

menentukan geometri dan pengembangansemesta

● /erdapat : kemungkinan keengkungan ruang* waktu


18/39

Kele$&ku$&!$ Nl

● @ambaran pada dimensi 23 – nampak sebagai ruang datar +at

– dua garis se#a#ar yang digambar di daam ruang initidak akan pernah bersinggungan

– uas ingkaran tepat dinyatakan sebagai πr 2

● &ada dimensi :, ?oume boa tepat dinyatakansebagai (7: πr :

● @aaksi #auh akan nampak terdistribusi merataA cacah sebanding dengan r 2 +2D atau r : +:D

● Dikena dengan se'est! d!t!r +flat universe,

tanpa batas dan ?oume takberhingga


19/39

2 Kele$&ku$&!$ -siti4

● @ambaran pada dimensi 23

– nampak sebagai ruang pada permukaan boa +seris

– dua garis se#a#ar akan bertemu di suatu titik

– uas ingkaran berniai kurang dari πr 2

● &ada dimensi :, ?oume boa daam ruang inikurang dari (7: πr 3

● @aaksi #auh akan nampak semakin sedikitA cacah kurang dari r 2 +2D atau r : +:D

● Dikena sebagai se'est! tertutup +closeduniverse, tanpa batas tapi ?oume berhingga


20/39

5 Kele$&ku$&!$ Ne&!ti4

● @ambaran pada dimensi 23

– nampak sebagai ruang berbentuk peana kuda +saddle

– dua garis se#a#ar akan semakin men#auh di ke#auhan

– uas ingkaran berniai ebih dari πr 2

● &ada dimensi :, ?oume boa akan berniai ebihdari (7: πr :

● @aaksi #auh akan nampak semakin banyakA cacah ebih besar dari r 2 +2D atau r : +:D

● Dikena sebagai se'est! terbuk! +open universetanpa batas dan ?oume takberhingga


21/39


22/39

Jika semesta mengembang, tentunya

ada saat di mana semua berada padasebuah titik yang sama...


23/39

Teri De$tu'!$ 6es!r (Big Bang)

● >arena kea#uan cahaya berhingga +: < 10' m7s,gaaksi #auh yang teramati bukan keadaangaaksi saat ini, namun keadaan gaaksi saatcahaya muai epas dari gaaksi tersebut

● !ktu li#!t b!lik +look-back time3@aaksi %ndromeda ber#arak 2 #uta tahuncahaya, maka waktu ihat baiknya 2 #uta tahun

● semakin #auh benda angit yang teramati,semakin besar waktu ihat baiknya, dan kitadapat meihat keadaan semesta saat awa


24/39

Se%!r!#

6i& 6!$&


25/39

● waktu &anck +10*(: detik pertama

– uktuasi energi kuantum memicu uktuasi medan

gra?itasi – beum banyak yang bisa kita ketahui untuk era ini

dan era sebeumnya

●

er! G,T (Gr!$d ,$i4ied T#er*) – ( gaya dasar di aam semesta menyatu

– berakhir pada detik ke 10*:'

● er! p!rtikel

– radiasi dan partike tercipta dan teranihiasi

– Buark bergabung membentuk proton dan neutron

– berakhir pada t 4 0,001 s


26/39

● er! $ucles*$t#esis

– proton dan neutron bergabung membentuk nukeon

+C hidrogen dan 2C heium – berakhir pada t 4 : menit

● er! i$ti

– semesta berisi pasma +inti terionisasi dan radiasi

– semesta terus mengembang dan mendingin

– ketika suhu semesta mencapai :000 > pada t 4:'0 ribu tahun, eektron muai bergabung dengan

inti +rekombinasi dan semesta muai nampak● er! !t'

– semesta terisi campuran atom netra dan pasma

– berangsung seama 1 miyar tahun


27/39

● er! &!l!ksi

– seteah t 4 1 miyar tahun, bintang dan gaaksi

muai terbentuk

>ronoogi ini diterima uas dengan ramaan yangteah terbukti3

● &rosentase eium di semesta mendekatiangka yang diprediksi nukeosintesis

● >etika semesta muai tampak, radiasinya dapatteramati pada λ mikro A radiasi atargeombang mikro kosmik +)8-;


28/39

● -ig -ang tidak ter#adi pada suatu titik tertentu disemesta, namun ter#adi di semua titik, di semuaarah

● &ada #arak ter#auh yang bisa teramati, yangterihat adaah saat di mana semesta dipenuhioeh gas panas

● -enda angit ter#auh yang teramati +pada λ optikadaah Buasar dengan pegeseran merah 4 C,sementara gas panas dari -ig -ang mengaamipergeseran merah 4 1000

● )ahaya yang dipancarkan pada -ig -ang akansampai di -umi pada semua arah sebagai radiasi9; dan ;adio pendek +radiasi atar primordia


29/39

;adiasi Latar &rimordia

● Ditemukan sebagai EnoiseE oeh &en=ias danFison +160

● Diukur secara teiti oeh sateit )G-$ +1'

dan F8%& +200:● /eramati sebagai radiasi benda hitam pada

suhu 2,: >

●

>arena adanya pergeseran merah sebesar1000, maka gas awa memancarkan radiasipada suhu :000 >


30/39

Ak#ir Se'est!

● >eengkungan semesta akan ditentukan oehkerapatan semesta

● Jika kerapatan semesta sama dengan

kerapatan kritis ( < 10*:0

gr7cm:

, ruang*waktuakan datar

● Jika kerapatan semesta kurang dari kerapatankritis, semesta memiiki keengkungan negati

dan terbuka

● Jika kerapatan semesta ebih besar darikerapatan kritis, semesta memiiki

keengkungan positi dan tertutup


31/39


32/39

%ndaikan nasib semesta hanya ditentukan oehgra?itasi sa#a...

● Semesta datar dan terbuka akan mengembangseamanya

● >eberadaan materi akan menyebabkan

pengembangan semesta meambat, namuntidak akan pernah berhenti

● Semesta tertutup akan mengaami

pengembangan yang meambat hinggaberhenti, dan akhirnya berkontraksi baik dimana semua materi dan energi akandimampatkan seperti semua +-ig )runch


33/39

Berapakah kerapatan semesta kita?

/ota dari materi yang terihat dan materi geap+dark matter diperkirakan menyumbang :0dari kerapatan kritis

Jadi, karena kerapatan semesta kurang dari

kerapatan kritis, bagaimana nasib semesta,apakah terus mengembang, atau kolapskembali?


34/39

ukan keduanya

!asib semesta ternyata tidak hanya ditentukan

oeh gra?itasi sa#a, namun #uga oeh sesuatuyang beum #uga dipahami... e$er&i &el!p +dark energy

yang menyebabkan semesta mengembangdipercepat +dan nasib yang beum #eas...


35/39

Ap! *!$& tel!# kit! ket!#ui7

● Huku' !l!' bersi4!t u$iers!lbaik di -umi, maupun di gaaksi ain, berakuhukum isika yang sama

●

M!t!#!ri 'erup!k!$ sebu!# bi$t!$& bi!s! merupakan bintang tipe @ biasa yang dikeiingi' panet dan tidak ada yang istimewa denganposisi, gerak atau komposisinya

● 6i$t!$& terr&!$isir ke d!l!' &!l!ksi8 d!$&!l!ksi ke d!l!' &u&usbintang A gaaksi A gugus7custer Asupercuster A semesta


36/39

● Al!' se'est! s!$&!t lu!s #arak pisah antar gaaksi mencapai ratusan ribu

tahun cahaya● Al!' se'est! 'e'iliki per'ul!!$

diciptakan +ewat dentuman besar sekitar 10 520 miyar tahun yang au. Hmur tata surya kita C

miyar tahun, sekitar 17: umur semesta

● Al!' se'est! berelusikerapatan dan komposisi semesta berubah

terhadap waktu● Keb!$*!k!$ '!teri di se'est! tid!k $!'p!k

materi geap dan energi geap mendominasisemesta


37/39

Ap! *!$& belu' kit! ket!#ui7

● Ap!k!# t!t! sur*! kit! s!tu+s!tu$*!7adakah tata surya ain" seberapa banyak"

● Ad!k!# ke#idup!$ d!$ per!d!b!$ l!i$

sel!i$ di 6u'i7ataukah -umi merupakan panet EterpiihE" danperadaban manusia adaah peradaban satu*satunya di semesta"

● Ap! *!$& ter%!di di d!l!' lub!$& #it!'7apakah benar merupakan penghubung kesemesta ain"


38/39

● Ap! itu '!teri &el!p (d!rk '!tter)7berupa apa" terbuat dari apa" bagaimanamencarinya" bagaimana distribusinya"

●

6!&!i'!$! !k#ir d!ri se'est! kit!7mengembang seamanya" ataukah kembaikoaps"


39/39

kuliah astronomi kosmologi

Documents