AS 3201 Pengantar Kosmologi Jadwal : Rabu 13.00 – 15.30 Buku : Barbara Ryden (ada e-book) SAP : mengikuti urutan buku Ryden Penilaian : 20% Tugas + 20% quiz +30% UTS + 30% UAS Tutorial Asisten : Sulistiyowati - Aturan: No HP, maks 10 menit toleransi keterlambatan

Pengantar : Apa itu Kosmologi ?

Kosmologi Ilmu yang mempelajari alam semesta atau kosmos secara keseluruhan Cosmology & Cosmetology dari akar kata Yunani : harmoni atau keteraturan Berkaitan dengan pertanyaan2 mendasar untuk manusia: where do we come from? What are we? Where are we?  kosmologi menggambarkan masa lalu, menjelaskan masa sekarang & memprediksi masa depan

Beberapa pertanyaan kosmologi: Tersusun dari apakah alam semesta ? Apakah kita memahami komponennya? Apakah alam semesta berhingga atau tak berhingga dalam batas spasial ? Apakah alam semesta memiliki awal ? Dan akankah berakhir suatu saat ? Besaran-besaran apa yang perlu diamati untuk mempelajari alam semesta? Apa hubungan kosmologi dengan fisika partikel elementer?

Satuan dalam kosmologi Kosmologi berurusan dengan jarak yang sangat jauh, obyek yang sangat besar dan waktu yang sangat panjang Satuan - jarak : Mpc, Gpc - massa : M , luminositas : L - waktu: Gyr

Satuan dalam kosmologi Kosmologi juga berurusan hal-hal yang kecil : fisika partikel Satuan - massa (energi): eV, MeV - sistem satuan Planck, G = c = = kB = 1 panjang, massa, waktu, energi, dll Teori vs observasi: mana lebih dulu ?

Pengamatan2 dasar Langit malam gelap (Olber’s paradox) Alam semesta homogen dan isotropik pada skala besar Galaksi-galaksi menunjukkan pergeseran merah yang proporsional dengan jarak Alam semesta berisi berbagai macam tipe partikel Alam semesta diisi oleh Cosmic Microwave Background

Sudut ruang Sudut  radian Sudut ruang  steradian

Fluks dan intensitas radiasi energi per satuan area per satuan waktu Intensitas: fluks per satuan sudut ruang

1. Mengapa langit malam gelap ? - Olber’s paradox (1826) Olber’s paradox: fakta bahwa langit malam gelap pada panjang gelombang tampak, dan tidak terang oleh bintang-bintang secara seragam Tinjau alam semesta yang infinit, rapat jumlah bintang rata-rata = n, luminositas rata-rata bintang = L. Flux f sebuah bintang dengan luminositas L pada jarak r :

Tinjau bintang-bintang dalam sebuah kulit bola beradius r dan tebal dr. Jumlah bintang dalam kulit: Fluks di pusat bola: Intensitas radiasi dari kulit bola:  hanya bergantung pada ketebalan, bukan jarak

Intensitas total cahaya dari semua bintang di alam semesta:  seharusnya langit terangnya tak hingga Asumsi alam semesta statik, tak hingga ukurannya, dan tak hingga umurnya - tiap garis pandang akan berpotongan dengan sebuah bintang & langit di mana2 seragam terangnya. - Jika bintang seperti Matahari, langit akan seterang Matahari di segala arah. - karena langit gelap, apa yang salah ?  diskusikan !

Mengapa langit malam gelap ? - Olber’s paradox (1826) Alam semesta tidak tak terhingga luasnya  tidak cukup banyak bintang untuk memenuhi seluruh langit. Alam semesta tidak tak terhingga umurnya. Karena kecepatan cahaya terbatas, maka hanya bintang2 yang jaraknya kurang dari jarak yang ditempuh cahaya selama umur alam semesta yang dapat terlihat. Hukum 1/r2 tidak berlaku, baik karena alam semesta tidak Euclidean atau alam semesta mengembang sehingga foton dari bintang2 yang jauh mengalami pergeseran merah atau ke kenergi yang lebih rendah.

2. Alam semesta homogen & isotropik pada skala besar Apa yang kita amati dalam alam semesta ? Bintang2: Matahari cukup tipikal Galaksi: sekitar 1011 bintang, jarak 10–100 kpc Grup lokal Cluster/ grup Supercluster & void

Galaksi- galaksi

Local Group Galaxies do not stand alone. They are in groups A few million lightyears.

Galaxy cluster

Super-Clusters Local group is a member of a supercluster called Virgo So galaxy clusters form superclusters. Part of the Virgo super-cluster. Some 60 million lightyears.

Large Scale Structure Large scale structure is made up of superclusters. Superclusters form filaments and voids. Billions of lightyears. There are no structures with sizes > 100 Mpc  the Universe at larger scales is homogeneous and isotropic.

Galaksi yang redup terdistribusi seragam

Cosmic Microwave Background Homogen dan isotropik pada pendekatan pertama WMAP Planck

Alam semesta pada skala > ~100 Mpc : Homogen dan isotropik  Prinsip Kosmologi Homogen: sama di mana-mana (tidak ada arah yang istimewa) Isotropik: sama ke segala arah kita melihat (tidak ada lokasi yang istimewa)

3. Pengembangan alam semesta Pergeseran Doppler Kebanyakan galaksi z > 0 (pergeseran merah) 1925 Slipher, 40 galaksi 1929 Hubble: 50 galaksi dengan z, 20 dengan r

Diagram Hubble Hukum Hubble : Berlaku untuk z << 1 H0 dalam kms-1Mpc-1 H0 =500kms-1Mpc-1 (Hubble) H0  70kms-1Mpc-1 (sekarang)

Hukum Hubble melanggar prinsip kosmologi ? Diskusikan !

Penjelasan matematis Ekspansi homogen dan isotropik

Alam semesta berisi berbagai tipe partikel