- Beranda
- Sains & Teknologi
Energi Gelap dan Materi Gelap
...
TS
marhendray
Energi Gelap dan Materi Gelap
Jika agan-agan semua penggemar sains popular, atau sekedar pengagum dunia astronomi, atau bahkan orang yang menggeluti dunia sains (astronomi dan kosmologi) pada umumnya, pernah mendengar istilah “dark energy atau dark matter” yang kerap kali di paparkan oleh penyiar sains popular, tapi apakah itu sebenarnya, bagaimana konsep kerjanya, dan dampak terhadap alam semesta kita.
Mari kita gali lebih dalam
Disini ane gak akan bahas terlalu dalam jika ingin, silakan kesini gan :
Spoiler for Link:
Spoiler for Pembuka:
Spoiler for Pembuka:
Spoiler for A:
Energi Gelap.
Saat ini ada beberapa bukti dari keberadaan energi gelap yang mecakup sebagai berikut :
a. Pengukuran objek secara langsung dan hubunganya dengan redshift (pergeseran merah).
b. Hasil pengamatan kelengkungan ruang secara global yang mengindikasikan bahwa alam semesta cenderung tidak mempunyai kelengkungan (zero curvature)atau disebut alam semesta datar/ flat universe.
Untuk poin b, ane akan bahas dalam topik Apakah alam semesta infinit ?
Ayo kita bahas poin pertama.
Energi gelap diamati secara tidak langsung melalui pengamatan supernova pada tahun 1998 oleh High-Z Supernova Search Team yang berhasil mengobervasi sebuah supernova tipe 1a, selain itu temuan ini juga diperkuat oleh hasil observasi yang dilakukan oleh Supernova Cosmology Project yang mengamati tipe supernova yang mempunyai tipe yang sama.
Temuan dari beberapa observasi menghasilkan kesimpulan yang sama, yaitu supernova yang mereka amati tampak lebih pucat (fainter) dari penghitungan yang mereka perkirakan. Semua aspek yang sangat diperhitungakan dalam observasi seperti unsur-unsur teknis (teleskop dan kalkulasi), dan objektif seperti komposisi bintang, gas cloud dan sebagainya hanya mempengaruhi sebagian kecil dari observasi yang sudah dilakukan, hal ini berakibat pada model alam semesta yang mengembang serta berakselerasi, sehingga model teoritis cocok dengan pengamatan supernova itu sendiri (lebih pucat), beberapa astronom dan ahli kosmologi menyetujui bahwa energi gelap yang mengakibatkan hal itu.
- Bagan pertama merupakan prediksi teoritis.
- Bagan kedua merupakan hasil pengamatan langsung.
Apa itu Redshift ?
Ane akan jelaskan dulu apa itu wavelength atau panjang gelombang.
Perhatikan gambar ini, Ini disebut spektrum elektromagnetik. Cahaya yang agan bisa lihat hanya sebagian kecil dari spektrum yaitu masuk dalam kategori visible light. Jika panjang gelombang ini berubah maka ini yang disebut blueshift atau redshift.
“Jika panjang gelombang semakin sempit maka kita sebut blueshift dan sebaliknya kita sebut redshift”.
Apakah manusia punya panjang gelombang ?
Tentu bisa ! Panjang gelombang itu proporsional dengan suhudari objek tersebut, asalkan suhunya tidak 0 K (absolut nol), maka objek itu punya panjang gelombang.
Hubungan antara wavelength dan suhu atau temperature dirumuskan oleh Hukum Wien, seperti ini :
Jika manusia mempunyai suhu rata – rata 37° C (310,15 K) maka
Itulah kenapa agan bisa dideteksi sensor suhu seperti ini, karena agan hangatdan memancarkan sinar inframerah.
Materi Gelap.
Galaksi di alam semesta kita tidak dapat mempertahankan bentuk fisiknya dengan kecepatan tersebut, jika jumlah materi (gravitasi) yang bisa kita amati tidak cukup. Namun jumlah massa yang diperlukan untuk mempertahankan bentuk fisik tersebut terlalu banyak jika dibandingkan dengan jumlah distibusi massa yang bisa diamati. Sayangnya, massa tersebut tidak berinteraksi dengan elektromagnetik (cahaya), namun berinteraksi oleh gravitasi (gravitational lensing).
Berikut simulasi komputer galaksi dengan konsentrasi "materi gelap" yang berbeda.
Warna terang berarti konsentrasi materi gelap yang berbeda.
Diambil dari ESO (European South Observatory).
Seperti yang agan lihat di figur ini : (Bullet Cluster)
Dark matter terdeteksi dengan gravitational lensing, dengan warna biru.
Terkadang dark matter menghalangi cahaya.
Beberapa kandidat dari dark matter, yaitu :
1. MACHO (Massive Astrophysical Compact Halo Object).
3. WIMP (Weakly Interactive Massive Particle).
4. Lainnya.
Ada sebuah model (hipotetikal)yang disebut dark radiation / dark electromagnetism yang kemungkinan berinteraksi dengan dark matter. Jika agan tertarik silakan ke sini gan.
Selain itu, agan bisa simulasi sendiri komposisi dari dark matter, matter dan point mass pake link ini gan :
Untuk versi rigor bisa kesini gan.
Saat ini ada beberapa bukti dari keberadaan energi gelap yang mecakup sebagai berikut :
a. Pengukuran objek secara langsung dan hubunganya dengan redshift (pergeseran merah).
b. Hasil pengamatan kelengkungan ruang secara global yang mengindikasikan bahwa alam semesta cenderung tidak mempunyai kelengkungan (zero curvature)atau disebut alam semesta datar/ flat universe.
Untuk poin b, ane akan bahas dalam topik Apakah alam semesta infinit ?
Ayo kita bahas poin pertama.
Energi gelap diamati secara tidak langsung melalui pengamatan supernova pada tahun 1998 oleh High-Z Supernova Search Team yang berhasil mengobervasi sebuah supernova tipe 1a, selain itu temuan ini juga diperkuat oleh hasil observasi yang dilakukan oleh Supernova Cosmology Project yang mengamati tipe supernova yang mempunyai tipe yang sama.
Temuan dari beberapa observasi menghasilkan kesimpulan yang sama, yaitu supernova yang mereka amati tampak lebih pucat (fainter) dari penghitungan yang mereka perkirakan. Semua aspek yang sangat diperhitungakan dalam observasi seperti unsur-unsur teknis (teleskop dan kalkulasi), dan objektif seperti komposisi bintang, gas cloud dan sebagainya hanya mempengaruhi sebagian kecil dari observasi yang sudah dilakukan, hal ini berakibat pada model alam semesta yang mengembang serta berakselerasi, sehingga model teoritis cocok dengan pengamatan supernova itu sendiri (lebih pucat), beberapa astronom dan ahli kosmologi menyetujui bahwa energi gelap yang mengakibatkan hal itu.
- Bagan pertama merupakan prediksi teoritis.
- Bagan kedua merupakan hasil pengamatan langsung.
Apa itu Redshift ?
Ane akan jelaskan dulu apa itu wavelength atau panjang gelombang.
Perhatikan gambar ini, Ini disebut spektrum elektromagnetik. Cahaya yang agan bisa lihat hanya sebagian kecil dari spektrum yaitu masuk dalam kategori visible light. Jika panjang gelombang ini berubah maka ini yang disebut blueshift atau redshift.
“Jika panjang gelombang semakin sempit maka kita sebut blueshift dan sebaliknya kita sebut redshift”.
Apakah manusia punya panjang gelombang ?
Tentu bisa ! Panjang gelombang itu proporsional dengan suhudari objek tersebut, asalkan suhunya tidak 0 K (absolut nol), maka objek itu punya panjang gelombang.
Hubungan antara wavelength dan suhu atau temperature dirumuskan oleh Hukum Wien, seperti ini :
Jika manusia mempunyai suhu rata – rata 37° C (310,15 K) maka
Itulah kenapa agan bisa dideteksi sensor suhu seperti ini, karena agan hangatdan memancarkan sinar inframerah.
Spoiler for link:
Materi Gelap.
Galaksi di alam semesta kita tidak dapat mempertahankan bentuk fisiknya dengan kecepatan tersebut, jika jumlah materi (gravitasi) yang bisa kita amati tidak cukup. Namun jumlah massa yang diperlukan untuk mempertahankan bentuk fisik tersebut terlalu banyak jika dibandingkan dengan jumlah distibusi massa yang bisa diamati. Sayangnya, massa tersebut tidak berinteraksi dengan elektromagnetik (cahaya), namun berinteraksi oleh gravitasi (gravitational lensing).
Berikut simulasi komputer galaksi dengan konsentrasi "materi gelap" yang berbeda.
Warna terang berarti konsentrasi materi gelap yang berbeda.
Diambil dari ESO (European South Observatory).
Seperti yang agan lihat di figur ini : (Bullet Cluster)
Dark matter terdeteksi dengan gravitational lensing, dengan warna biru.
Terkadang dark matter menghalangi cahaya.
Beberapa kandidat dari dark matter, yaitu :
1. MACHO (Massive Astrophysical Compact Halo Object).
3. WIMP (Weakly Interactive Massive Particle).
4. Lainnya.
Ada sebuah model (hipotetikal)yang disebut dark radiation / dark electromagnetism yang kemungkinan berinteraksi dengan dark matter. Jika agan tertarik silakan ke sini gan.
Spoiler for Dark:
Selain itu, agan bisa simulasi sendiri komposisi dari dark matter, matter dan point mass pake link ini gan :
Spoiler for Link:
Untuk versi rigor bisa kesini gan.
Spoiler for Link:
[url=http://www.astro.caltech.edu/~george/ay20/eaa-wimps-machos.pdf]http://www.astro.caltech.edu/~george/ay20/eaa-wimps-machos.pdf[/url]
https://science.nasa.gov/astrophysic...energy/
(Caltech)
(Fermilab)
https://www.nasa.gov/missions/deepsp...rk-energy.html
https://science.nasa.gov/astrophysic...energy/
(Caltech)
(Fermilab)
https://www.nasa.gov/missions/deepsp...rk-energy.html
Spoiler for Konstanta Kosmologi:
Konstanta Kosmologi dalam Persamaan Einstein.
Ane akan sajikan dalam bentuk cerita :
Pada saat itu Einstein berpikir bahwa dalam skala besar alam semesta itu seragam (uniformed) segala penjuru (homogeneus and isotropic). Namun jika itu benar maka dengan total massa (energy) yang ada, maka objek – objek astronomis akan cenderung saling berinteraksi dengan gravitasi sehingga mereka menabrak satu sama lain. Maka dari itu ada gaya yang bersifat melawan gravitasi sehingga terjadi keseimbanganantara dua hal tersebut.
Konsep inilah yang disebut Einstein "Cosmological Constant". Agan bisa lihat Konstanta Kosmologi di Persamaan Medan Einstein dengan Lambang Lambda.
Ane akan sajikan dalam bentuk cerita :
Pada saat itu Einstein berpikir bahwa dalam skala besar alam semesta itu seragam (uniformed) segala penjuru (homogeneus and isotropic). Namun jika itu benar maka dengan total massa (energy) yang ada, maka objek – objek astronomis akan cenderung saling berinteraksi dengan gravitasi sehingga mereka menabrak satu sama lain. Maka dari itu ada gaya yang bersifat melawan gravitasi sehingga terjadi keseimbanganantara dua hal tersebut.
Konsep inilah yang disebut Einstein "Cosmological Constant". Agan bisa lihat Konstanta Kosmologi di Persamaan Medan Einstein dengan Lambang Lambda.
Spoiler for Link:
Spoiler for Dampak dari Energi Gelap dan Materi Gelap:
Dampak dari Materi dan Energi Gelap.
Lantas apa pentingnnya materi dan energi gelap terhadap alam semesta kita ?. Salah satu penerapan paling penting dari hal tersebut adalah pertanyaan mendasar seperti :
1. Seperti apa bentuk lokal dan global (topologi) alam semesta ?
2. Seperti apa alam semesta sebelum inflasi kosmik ?
3. Seperti apa nasib alam semesta kedepannya ?.
Ane akan bahas poin pertama dan ketiga.
1. Seperti apa bentuk global (topologi) alam semesta ?
Masalah utama kita dalam menjawab masalah ini adalahkita hanya mampu mengukur bagian yang dapat teramati dari alam semesta kita (observable part) dengan kecepatan cahaya sebagai batasnya. Ane akan jelaskan dengan kerucut cahaya.
Segala yang dapat kita amati atau observasi harus terdapat di masa lalu kita (past lightcone) dengan jarak terjauh yang dapat dijangkau kecepatan cahaya adalah CMB Microwave Background. Semua yang akan kita amati masih menjadi misteri dibalik horizon kosmis.
Seperti apa itu CMB.
Ini adalah jarak pengamatan terjauh yang bisa kita lihat (13,8 Tahun Cahaya). Kenapa disebut microwave ?, karena CMB mengalami redshift hingga sampai masuk ke zona microwave dengan mengalami perjalanan 27 milyar tahun atau sekitar 1090 kali.
Jika kita menggambar segitiga di permukaan yang mempunyai kurvatur positif. Maka jumlah sudutnya akan lebih dari 180 derajat.
JIka agan menjumlahkan sudut-sudut segitiga yang berada di permukaan yang memiliki kurvatur negatif. Maka jumlah sudutnya akan lebih kecil dari 180 derajat.
Lantas apa pentingnnya materi dan energi gelap terhadap alam semesta kita ?. Salah satu penerapan paling penting dari hal tersebut adalah pertanyaan mendasar seperti :
1. Seperti apa bentuk lokal dan global (topologi) alam semesta ?
2. Seperti apa alam semesta sebelum inflasi kosmik ?
3. Seperti apa nasib alam semesta kedepannya ?.
Ane akan bahas poin pertama dan ketiga.
1. Seperti apa bentuk global (topologi) alam semesta ?
Masalah utama kita dalam menjawab masalah ini adalahkita hanya mampu mengukur bagian yang dapat teramati dari alam semesta kita (observable part) dengan kecepatan cahaya sebagai batasnya. Ane akan jelaskan dengan kerucut cahaya.
Segala yang dapat kita amati atau observasi harus terdapat di masa lalu kita (past lightcone) dengan jarak terjauh yang dapat dijangkau kecepatan cahaya adalah CMB Microwave Background. Semua yang akan kita amati masih menjadi misteri dibalik horizon kosmis.
Seperti apa itu CMB.
Ini adalah jarak pengamatan terjauh yang bisa kita lihat (13,8 Tahun Cahaya). Kenapa disebut microwave ?, karena CMB mengalami redshift hingga sampai masuk ke zona microwave dengan mengalami perjalanan 27 milyar tahun atau sekitar 1090 kali.
Spoiler for Bentuk alam semesta:
Ada dua hal yang bisa menentukan bentuk dari alam semesta yaitu :
1. Aspek Lokal / Kelengkungan
2. Aspek Global / Topologi
Halangan utama kita untuk aspek kedua kita adalah kecepatan cahaya itu sendiri (kerucut cahaya) yang menurut ane tidak memungkinkan untuk mengukur topologi alam semestatapi disisi lain ada kesempatan yang sangat mungkin untuk mengukur kelengkungan. Bentuk lokal alam semesta kita ditentukan oleh solusi Persaman Einstein yang disebut Metrik "Bunga" (FLWR dibaca flower) atau Friedmann - Lemitrae - Walker - Robertson Metric.
1. Aspek Lokal / Kelengkungan
2. Aspek Global / Topologi
Halangan utama kita untuk aspek kedua kita adalah kecepatan cahaya itu sendiri (kerucut cahaya) yang menurut ane tidak memungkinkan untuk mengukur topologi alam semestatapi disisi lain ada kesempatan yang sangat mungkin untuk mengukur kelengkungan. Bentuk lokal alam semesta kita ditentukan oleh solusi Persaman Einstein yang disebut Metrik "Bunga" (FLWR dibaca flower) atau Friedmann - Lemitrae - Walker - Robertson Metric.
a(t) mewakili "spacing factor" yang berarti ruang mengembang namun tidak dengan waktu.
Bentuk lokal alam semesta ditentukan oleh faktor kelengkungan (k) yang berada di Metrik itu.
Bentuk lokal alam semesta ditentukan oleh faktor kelengkungan (k) yang berada di Metrik itu.
Spoiler for Kelengkungan:
Seperti apa kelengkungan positif, negatif, dan datar ?
- Kelengkungan Positif
- Kelengkungan Positif
Bola (sferoid) dan torus adalah contoh objek yang punya kelengkungan positif
Jika kita menggambar segitiga di permukaan yang mempunyai kurvatur positif. Maka jumlah sudutnya akan lebih dari 180 derajat.
- Kelengkungan negatif.
JIka agan menjumlahkan sudut-sudut segitiga yang berada di permukaan yang memiliki kurvatur negatif. Maka jumlah sudutnya akan lebih kecil dari 180 derajat.
- Datar
Jika agan menjumlahkan sudut - sudut segitiga yang berada di permukaan dengan kurvatur nol / flat maka sudutnya akan tepat 180 derajat.
Jika agan menjumlahkan sudut - sudut segitiga yang berada di permukaan dengan kurvatur nol / flat maka sudutnya akan tepat 180 derajat.
Spoiler for Link:
Spoiler for Hubungan:
Spoiler for Alam semesta:
Tipe yang mana alam semesta kita ?
Berdasarkan pengamatan Planck Space Telescope terlihat bahwa alam semesta kita cenderung datar, perlu diingat teleskop itu punya margin of errorsekitar 0,4%.
Tapi apakah tak hingga ?
Sampai saat ini belum diketahui.
Hasil pengamatan itu kemudian menghasilkan data - data tentang alam semesta kita. Hasil kalkulasi itu bisa dilihat disini
Berdasarkan pengamatan Planck Space Telescope terlihat bahwa alam semesta kita cenderung datar, perlu diingat teleskop itu punya margin of errorsekitar 0,4%.
Tapi apakah tak hingga ?
Sampai saat ini belum diketahui.
Hasil pengamatan itu kemudian menghasilkan data - data tentang alam semesta kita. Hasil kalkulasi itu bisa dilihat disini
Spoiler for Nasib alam semesta:
Apa itu Big Freeze / Heat Death (Maut Panas), Big Crunch (Remukan Besar), dan Big Rip (Robekan Besar) ?
Hal itu diprediksi secara matematis oleh Persamaan Friedmann.
Jika agan ingin penurunan persamaan itu, yang agan butuhkan adalah :
- Metrik Flower
- Persamaan Einstein
- Massa Jenis Materi ( Materi dan Materi Gelap)
- Massa Jenis Energi Gelap
- Kelengkungan Ruang
Yang ane warnai itu bisa didapat dari Data Planck Space Telescope.
Derivasi bisa agan simak disini
Hal itu diprediksi secara matematis oleh Persamaan Friedmann.
Jika agan ingin penurunan persamaan itu, yang agan butuhkan adalah :
- Metrik Flower
- Persamaan Einstein
- Massa Jenis Materi ( Materi dan Materi Gelap)
- Massa Jenis Energi Gelap
- Kelengkungan Ruang
Yang ane warnai itu bisa didapat dari Data Planck Space Telescope.
Derivasi bisa agan simak disini
Spoiler for Derivasi:
Spoiler for Makna Persamaan:
Apa makna dari persamaan itu ?
Silakan simak figur ini
Penjelasan bagaimana keadaannya silakan kesini gan.
Kurzgesagt – In a Nutshell - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=4_aOIA-vyBo
Silakan simak figur ini
Penjelasan bagaimana keadaannya silakan kesini gan.
Kurzgesagt – In a Nutshell - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=4_aOIA-vyBo
Spoiler for Link:
Spoiler for Ucapan:
Diubah oleh marhendray 10-03-2020 10:55
0
862
4
Komentar yang asik ya
Mari bergabung, dapatkan informasi dan teman baru!
Sains & Teknologi
15.9KThread•13.6KAnggota
Urutkan
Terlama
Komentar yang asik ya