Judhistira Aria Utama, M.Si. Jur. Pendidikan Fisika FPMIPA UPI

Presentasi berjudul: "Judhistira Aria Utama, M.Si. Jur. Pendidikan Fisika FPMIPA UPI"— Transcript presentasi:

1 Judhistira Aria Utama, M.Si. Jur. Pendidikan Fisika FPMIPA UPI
BINTANG & GALAKSI Pembangkitan Energi Klasifikasi Bintang: Kelas spektrum & luminositas Bintang Ganda Asal – Usul dan Tipe Galaksi Kompetensi Dasar: Memahami konsep bintang & galaksi Judhistira Aria Utama, M.Si. Lab. Bumi & Antariksa Jur. Pendidikan Fisika FPMIPA UPI

2 Pembangkitan Energi Bintang-bintang terbentuk dari keruntuhan material di bawah pengaruh gravitasi.  Berapa lama energi potensial gravitasi mam- pu mensuplai energi yang membuat bintang tetap bersinar (gravitational lifetime)? Energi potensial gravitasi bola homogen bermassa M dengan radius R dan kerapatan : Judhistira Aria Utama | TA

3 Kala hidup = Energi yang disimpan : Laju energi yang dipancarkan
Kala hidup yang diperoleh disebut sebagai Kelvin time. Bagaimana dengan usia temuan fosil/batuan? Judhistira Aria Utama | TA

4 Sumber energi alternatif  reaksi kimia.
Energi total = Energi dari total atom di dalam bintang  Apa unsur yang paling banyak di bintang– bintang? Dengan menganggap setiap atom menyum-bang 1 eV energi, maka: Judhistira Aria Utama | TA

5 Solusi bagi sumber energi di bintang-bintang  reaksi nuklir.
Ragam reaksi nuklir: * Reaksi peluruhan  Pemancaran partikel (, , dan ) * Reaksi fisi  Pembentukan unsur-unsur ringan dari unsur berat * Reaksi fusi  Pembentukan unsur berat dari unsur-unsur ringan Reaksi fusi:  unsur-unsur ringan tersedia melimpah  sulit dimulai Judhistira Aria Utama | TA

6 Reaksi netto mengubah 4 1H1 menjadi 1 4He2.
Untuk bintang-bintang yang masih berada di deret utama (main sequence), sumber utama energinya  konversi 1H1 menjadi 4He2. Jenis reaksi fusi nuklir untuk bintang-bintang seperti Matahari adalah reaksi proton – proton. Reaksi netto mengubah 4 1H1 menjadi 1 4He2. Judhistira Aria Utama | TA

7 Energi yang dibangkitkan:
Defek massa: Hanya 0,7% dari massa masing-masing proton yang dikonversi menjadi energi Energi yang dibangkitkan: Kala hidup bintang: Judhistira Aria Utama | TA

8 dE/dt = Luminositas = 4R2Tef4, Radius Matahari = 696.000 km
Latihan Jika hanya 10% dari massa Matahari (1,99x1030 kg) yang berada di pusat bintang yang memiliki temperatur tinggi bagi berlangsungnya reaksi nuklir, taksirlah kala hidup Matahari yang diperoleh dari reaksi nuklir tersebut! Petunjuk: dE/dt = Luminositas = 4R2Tef4, Radius Matahari = km Temperatur efektif Matahari = 5800 K Judhistira Aria Utama | TA

9 Klasifikasi Bintang Spektrum bintang berbeda antara satu dengan lainnya  Bagaimana pembentukan spektrum bintang? Judhistira Aria Utama | TA

10 Hukum Kirchoff tentang Pembentukan Spektrum Bintang
Judhistira Aria Utama | TA

11 Klasifikasi Spektrum Bintang
Klasifikasi spektrum bintang yang sekarang digunakan merupakan karya Miss Cannon yang merupakan perbaikan dari klasifikasi Miss Maury. Klasifikasi Miss Annie J. Cannon: O B A F G K M A. J. Cannon (1863 – 1941) Oh, Be, A, Fine, Girl, Kiss, Me Oh, Be, A, Fine, Guy, Kiss, Me Judhistira Aria Utama | TA

12 Subkelas O0, O1, O2, O3, ………, O9 B0, B1, B2, B3, . . . . . . . . ., B9
Klasifikasi spektrum bintang O, B, A, F, G, K, M masih dapat dibagi lagi ke dalam sub-subkelas, yaitu: O0, O1, O2, O3, ………, O9 B0, B1, B2, B3, , B9 A0, A1, A2, A3, ...………, A9 F0, F1, F2, F3, ………….., F9 dst M0, M1, M2, M3, ………..., M9 Spektrum bintang berbeda antara satu dengan lainnya  Perbedaan komposisi kimia  Perbedaan temperatur permukaan  Judhistira Aria Utama | TA

13 Klasifikasi Luminositas Bintang
Bintang dalam kelas spektrum tertentu ternyata dapat mempunyai luminositas yang berbeda. Pada tahun 1913, Adam dan Kohlscutter di Observatorium Mount Wilson menunjukkan ketebalan beberapa garis spektrum dapat digunakan untuk menentukan luminositas bintang. Berdasarkan hal ini, pada tahun 1943 Morgan dan Keenan dari Observatorium Yerkes membagi bintang dalam kelas luminositas yaitu: Judhistira Aria Utama | TA

14 Kelas Luminositas Bintang (Kelas MK)
Kelas Ia Maharaksasa yang sangat terang Kelas Ib Maharaksasa yang kurang terang Kelas II Raksasa yang terang Kelas III Raksasa Kelas IV Subraksasa Kelas V Deret utama Kelas luminositas bintang dari Morgan-Keenan (MK) digambarkan dalam diagram Hertzprung-Russell (diagram HR). Judhistira Aria Utama | TA

15 Simulator Ragam Spektrum
Judhistira Aria Utama | TA

16 Simulator Diagram HR Judhistira Aria Utama | TA

17 Bagaimana Menghitung Luminositas?
Judhistira Aria Utama | TA

18 G2 V : Bintang deret utama kelas spektrum G2
Klasifikasi spektrum bintang sekarang ini merupakan penggabungan dari kelas spektrum dan kelas luminositas. Contoh: G2 V : Bintang deret utama kelas spektrum G2 G2 Ia : Bintang maharaksasa yang sangat terang kelas spektrum G2 B5 III : Bintang raksasa kelas spektrum B5 B5 IV : Bintang subraksasa kelas spektrum B5 Judhistira Aria Utama | TA

19 O5 V B0 V B5 V A1 V A5 V F0 V F5 V G0 V G4 V K0 V K5 V M0 V M5 V H Hβ
Judhistira Aria Utama | TA

20 Bintang Ganda Bintang ganda (binary stars) adalah dua buah bintang yang terikat satu sama lain di bawah pengaruh interaksi gravitasi bersama.  Apabila sistem bintang ini lebih dari dua, maka disebut sebagai bintang majemuk (multiple stars). Bintang sekunder Bintang primer Periastron Apastron Judhistira Aria Utama | TA

21 Dalam gerak orbitnya, kedua komponen bintang ganda bergerak mengitari pusat massa sistem dalam lintasan yang berupa elips dengan titik pusat massa berada di titik fokus elips orbit tersebut. Judhistira Aria Utama | TA

22 Komponen orbit bintang ganda
Ω ω periastron garis node utara pengamat bidang langit a titik fokus bidang orbit Garis node: garis potong antara bidang orbit dengan bidang langit yang melewati titik fokus elips. i = inklinasi bidang orbit terhadap bidang langit  = kedudukan garis node (sudut di bidang langit dari utara ke garis node) a = setengah sumbu panjang ω = bujur periastron (sudut di bidang orbit dari garis node ke periastron Judhistira Aria Utama | TA

23 * Bintang ganda astrometri * Bintang ganda spektroskopi
T = saat bintang melewati periastron e = eksentrisitas P = periode orbit atau kalaedar Jenis bintang ganda: * Bintang ganda visual * Bintang ganda astrometri * Bintang ganda spektroskopi * Bintang ganda gerhana Judhistira Aria Utama | TA

24 Bintang ganda visual Kedua komponen bintang ganda dapat teramati dengan mudah dengan bantuan teleskop. Jarak pisah antarkomponen relatif besar  periode orbit puluhan hingga ratusan tahun. Judhistira Aria Utama | TA

25 Bintang ganda gerhana Terjadi penggerhanaan antarkomponen secara periodik yang diketahui dari perubahan kecerahan/terang bintang secara berkala. Judhistira Aria Utama | TA

26 Bintang ganda astrometri
Salah satu komponen bintang ganda tidak dapat diamati karena jauh lebih redup daripada pa-sangannya. Bagaimana mengeta-hui kalau objek ini merupakan sistem bintang ganda? Bintang ganda astrometri Judhistira Aria Utama | TA

27 Penentuan Massa komponen
Tinjau dua buah bintang yang membentuk sistem bintang ganda dalam orbit lingkaran dengan jarak masing-masing komponen ke pusat massa adalah r1 dan r2. Jarak pusat ke pusat kedua komponen adalah: Judhistira Aria Utama | TA

28 Dari Teorema Pusat Massa dan Hukum Kekekalan Momentum, didapat:
Dari Hukum III Kepler: Judhistira Aria Utama | TA

29 Selain dengan menggunakan Hukum III Kepler, massa total sistem bintang ganda dapat dihitung pula dengan formula berikut ini: dengan v1 dan v2 masing-masing menyatakan kecepatan radial komponen 1 dan 2 serta i sudut inklinasi antara bidang orbit dengan bidang langit (bidang yang tegalu lurus terhadap garis pandang pengamat). Judhistira Aria Utama | TA

30 Latihan 1. Sebuah sistem bintang ganda diketahui memiliki periode orbit 10 tahun dengan orbit yang edge-on. Kecepatan radial kedua komponen masing-masing adalah 10 km/s dan 20 km/s. Tentukan massa masing-masing komponen! 2. Sebuah pulsar sinar-X baru dengan periode 42 menit telah ditemukan oleh ilmuwan dari MIT. Bintang netron bergerak dalam orbit lingkaran terhadap pusat massa bersama dengan kecepatan 11 km/s, sementara pasangaannya yang tak terlihat memiliki kecepatan orbit 770 km/s. Carilah massa masing-masing bintang tersebut! Judhistira Aria Utama | TA

31 Latihan Kurva kecepatan sebuah bintang ganda spektroskopi bergaris ganda dengan sudut inklinasi 900 ditunjukkan di bawah ini. Tentukan periode orbit, kecepatan orbit bintang 1 dan 2, nisbah massa (mass ratio) kedua bintang, dan massa kedua bintang (dalam M)! Judhistira Aria Utama | TA

32 ASAL – USUL & TIPE GALAKSI
Galaksi adalah kumpulan bintang dan materi antarbintang yang terisolasi di bawah pengaruh gravitasi. Di dalam galaksi terdapat buah bintang. Di Bima Sakti (Milky Way) terdapat tidak kurang dari 2x1011 buah bintang. Judhistira Aria Utama | TA

33 “Adakah mekanisme yang mengantarkan galaksi untuk sampai pada bentuknya yang sekarang?”
bintang-bintang muda debu dan gas debu dan gas jatuh ke bidang gerak tak beraturan objek-objek halo ADA! gerak teratur objek-objek piringan Judhistira Aria Utama | TA

34 Klasifikasi Galaksi Tipe awal Tipe akhir
Galaksi diklasifikasikan menurut morfologinya. Klasifikasi yang tegas sulit dilakukan  citra yang berbeda-beda. Klasifikasi yang biasa digunakan adalah skema klasifikasi “garpu tala” Hubble-Sandage: © Chaisson & McMillan Astronomy Today Jumlah debu dan gas Tipe awal Tipe akhir Keterbukaan lengan Rasio Bulge/disk Judhistira Aria Utama | TA

35 Bima Sakti adalah galaksi spiral (tipe Sbc?).
Memiliki ketiga komponen galaksi: piringan (disk), tonjolan (bulge), dan struktur bola (halo) yang melingkupi disk dan bulge. Judhistira Aria Utama | TA

36 Piringan Galaksi Halo Galaksi Bulge Galaksi
Relatif datar (highly flatte-ned) Relatif sferis dengan sedikit saja pendataran Berbentuk lonjong Dihuni oleh bintang-bintang muda dan tua Dihuni oleh bintang-bintang tua Dihuni oleh bintang-bintang muda dan tua (lebih banyak bintang tua di jarak yang lebih besar dari pusat galaksi) Mengandung gas dan debu Tidak mengandung gas dan debu Mengandung gas dan debu, terutama di daerah sebelah dalam Daerah pembentukan bin-tang Tidak terjadi proses pem-bentukan bintang Daerah sebelah dalam menjadi tempat pemben-tukan bintang Gas dan bintang-bintang bergerak dalam orbit me-lingkar di bidang galaksi Bintang-bintang di dalamnya bergerak dalam orbit yang acak Bintang-bintang di dalam-nya bergerak dalam orbit yang acak Terdapat lengan spiral Terdapat gugus bola dan arus pasang (tidal stream) Terdapat cincin gas dan debu di dekat pusat Berwarna putih dengan lengan spiral yang biru Berwarna kemerahan Berwarna kuning-putih Judhistira Aria Utama | TA