Astronomi : Struktur Jagat Raya

Di semua arah di sekeliling kita terbentang sebuah semesta dari berbagai planet, komet, bintang, galaksi, nebula, serta awan debu dan gas. Pada malam yang gelap dan tak berawan, anda mungkin dapat melihat ribuan bintang, satu dua planet, dan beberapa gugusan kecil. Satu diantara gugusan-gugusan tersebut adalah sebuah galaksi lain – Andromeda – sebuah gugusan bintang yang sangat besar dan objek terjauh dan terbesar yang bisa terlihat dengan mata telanjang. Andromeda berjarak 2,9 juta tahun cahaya dari bumi dan berdiameter lebih dari 100.000 tahun cahaya. Dalam konteks jagat raya, Andromeda termasuk galaksi yang dekat. Untuk skala yang sangat jauh, para astronom mengukur jarak dalam satuan tahun cahaya. Saat ini kita akan mulai mengupas lebih dalam objek-objek pada jagat raya.

1.    1.   Planet

Sebelum tahun 1800, planet-planet yang dikenal hanyalah enam planet terdekat dengan Matahari dari sembilan planet yang menyusun galaksi Bimasakti. Namun, para astronom sekarang mengetahui bahwa planet adalah benda langit yang umum, dan kemungkinan besar terdapat di seluruh bagian jagat raya.

 Gambar 1.1 Beberapa planet penyusun galaksi Bimasakti

                Planet dibagi menjadi dua jenis. Planet-planet kecil disebut planet terestrial, tersusun atas materi yang sebagian besar berupa batuan dan logam, berpermukaan keras, dan bisa memiliki atau tidak memiliki atmosfer. Merkurius, Venus, Bumi, Mars dan mungkin juga Pluto termasuk dalam kategori planet terestrial. Planet lain seperti, Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus, serta semua planet yang hingga kini telah ditemukan di sekeliling bintang-bintang lain, berukuran beberapa kali lebih besar dan dikenal sebagai bola gas raksasa, meski planet ini sebenarnya tidak tersusun dari gas. Bola gas raksasa tersusun dari hidrogen dan helium, yang di Bumi berwujud gas, tapi di planet raksasa tersebut, materi ini berwujud cair. Jadi, bola raksasa sebenarnya adalah sebuah bola liquid superbesar yang berputar. Planet-planet ini memiliki atmosfer yang bercampur dengan interiornya, dan mungkin memiliki inti padat.

2.       Bintang

Planet-planet yang sangat banyak itu mengorbit mengelilingi bintang-bintang, sama seperti Bumi mengelilingi Matahari. Meski menggunakan teleskop paling canggih sekalipun, kebanyakan bintang di luar angkasa terlihat tidak lebih besar dari ujung peniti. Padahal kenyataannya, bintang adalah bola gas masif dan panas berdiameter puluhan atau bahkan ratusan ribu kilometer.

Bintang memiliki ukuran yang berbeda-beda, bahkan ada yang berpasangan dan saling mengorbit, yang dikenal sebagai bintang kembar. Urutan terbawah menurut ukuran bintang dihuni oleh bintang-bintang terkecil yang berjumlah paling banyak, yang dikenal sebagai katai merah. Katai merah umumnya berukuran separuh Matahari dan memiliki suhu permukaan sekitar 4.000 ⁰C (7.000 ⁰F). Bintang-bintang yang memiliki seukuran Matahari umumnya memiliki suhu yang lebih panas, berwarna kuning, lebih masif, dan jumlanya sedikit. Urutan tertinggi dihuni leh bintang-bintang yang sangat terang, sepuluh kali lebih masif dibanding Matahari, dan disebut raksasa biru. Raksasa biru sangat sedikit dan luar biasa panas, dengan suhu lebih dari 50.000 ⁰C (90.000 ⁰F). Meski demikian, semua jenis bintang menyala sepanjang hidupnya menyala sepanjang hidupnya dengan cara sama. Semakin tua, bintang mengalami perubahan menakjubkan. Misalnya, Matahari akan mendekati ajalnya dengan mula-mula membengkak menjadi sebuah monster bintang, yang disebut raksasa merah, yang berukuran ratusan kali lebih besar dari bintang biasa meski jauh lebih ringan. Tahap ini diikuti peluruhan dan kematian, menyisakan bangkai kecil yang disebut katai putih, yang berukuran seratus kali lebih kecil dari bintang biasa.

3.       Nebula

Awan-awan gas dan debu yang disebut nebula, yang didalamnya terlahir banyak bintang, merupakan reservoir hidrogen dan helium raksasa. Nebula juga mengandung sedikit gas-gas lai, serta butiran-butiran karbon yang diselimuti es. Nebula ada yang terang ada juga yang gelap, bergantung pada cara pengamatan dan posisinya terhadap bintang. Cahaya dari bintang di dekat nebula akan dipantulkan oleh gas dan menghasilkan nebula pantulan, atau cahaya akan membuat gas dalam nebula menyala seperti aurora dan dihasilkan nebula terang yang disebut nebula emisi. Jika tidak ada bintang didekat nebula, gas tidak akan memantulkan cahaya, tetapi nebula masih terlihat karena materi terang yang terkandung di dalamnya. Nebula terbesar adalah awan-awan molekul raksasa. Nebula ini berdiameter ratusan tahun cahaya dan mengandung cukup materi untuk membuat jutaan bintang

 Gambar 3.1 Molekul raksasa nebula

                Bintang terlahir dalam awan gas dan debu yang sangat besar yang disebut nebula dan nebula yang diperlihatkan pada gambar diatas megandung bintang dari segala umur. Awan gelap di pojok kiri atas belum mulai meluruh membentuk bintang. Pilar-pilar hidrogen yang menyala di kiri bawah berisi bintang-bintang yang baru lahir. Bagian pilar yang terang mengandung bintang-bintang masif muda yang akan berusia pendek; sedangkan cahaya biru besar disebelah kanan atas menunjukan kematian bintang.

4.      Galaksi

Galaksi merupakan gugusan superbesar terdiri dari banyak nebula, bintang dan mungkin juga planet. Galaksi dapat dibedakan bedasarkan bentuknya. Dua jenis utama dari galaksi adalah galaksi spiral dan galaksi elips. Galaksi yang tidak berbentuk spiral ataupun elips disebut galaksi tak beraturan.

Gambar 4.1 Galaksi spiral, galaksi elips dan galaksi tak beratuan

Bimasakti merupakan contoh galaksi spiral memiliki distribusi bintang dan nebula berbentuk spiral dan memiliki sekitar 200 bintang. Seperti namanya, galaksi spiral memiliki distribusi bintang dan nebula berbentuk spiral, dan umumnya datar seperti cakram. Akan tetapi, bagian tengah galaksi jenis ini mengembung. Galaksi-galaksi terbesar adalah galaksi-galaksi elips. Galaksi elips beberapa kali lebih masif dibanding galaksi spiral dan berdiameter lebih dari 100.000 tahun cahaya. Galaksi elips berbentuk seperti bola rugby raksasa. Namun, ketiga sumbunya memiliki panjang berbeda. Galaksi elips juga berbeda dengan galaksi spiral dalam hal galaksi elips mengandung sangat sedikit materi nebula, sehingga memiliki sangat sedikit bintang baru. Yang terakhir galaksi tidak beraturan, yaitu galaksi yang yang tidak termasuk dalam dua jenis galaksi diatas. Meski demikian, tidak semua galaksi jenis ini berbentuk acak-acakan seperti namanya. Beberapa galaksi ini berbentuk hampir seperti cakram dan, seperti galaksi spiral, memiliki titik-titik aktif pembentukan bintang, tetapi tidak memiliki lengan spiral yang jelas.

5.       Gugusan (Cluster) Galaksi

Seperti bintang yang cenderung berkelompok membentuk galaksi karena karena pengaruh gravitasi, galaksi-galaksi juga cenderung berkelompok membentuk gugusan (cluster) yang lebih besar. Cluster yang besar, seperti Cluster Virgo, terdiri dari ribuan anggota dan berdiameter ± 20 juta tahun cahaya. Cluster-cluster kecil, seperti Grup Lokal yang anggotanya termasuk galaksi Bimasakti dan Andromeda, beranggotakan hanya sekitar 30 galaksi kecil yang terbentang sejauh 5 juta tahun cahaya. Seperti galaksi, cluster galaksi terkaya umumnya menunjukan struktur tertentu, yaitu galaksi-galaksi masif – biasanya berbentuk elips – mendominasi pusat cluster. Kerapatan pusat cluster sangat tinggi dengan jarak antargalaksi sangat dekat, jauh lebih rapat dbanding susunan bintang-bintang. Namun, semakin jauh keluar dari pusat cluster, kerapatan semakin menurun dan galaksi-galaksi menjadi lebih kecil, tidak teratur, berjauhan, dan tiap galaksi hanya terdiri dari beberapa juta bintang.

Gambar 5.1 Gugusan Galaksi yang membentuk cluster

6.       Supercluster

Cluster galaksi bukanlah struktur terbesar di jagat raya. Seperti galaksi yang cenderung berkelompok, semua cluster galaksi juga cenderung berkelompok membentuk kumpulan yang luar biasa besar, disebut supercluster. Pada skala yang sangat besar ini, jagat raya berbentuk seperti busa sabun raksasa. Lembaran-lembaran raksasa dari cluster dan supercluster – yang masing-masing terdiri dari miliaran galaksi – membentuk dinding atau filamen dari “gelembung” busa sabun tersebut. Di dalam gelembung ini terdapat ruang-ruang kosong yang sangat besar, yang oleh karenanya disebut “void” dengan diameter mencapai 150 – 200 juta tahun cahaya. Hampir semua materi tampak di seluruh jagat raya terletak dalam lembaran filamen raksasa ini. Meski ada miliaran galaksi, sebagian besar ruang di jagat raya merupakan ruangan kosong. Hanya ada satu yang lebih besar supercluster – jagat raya itu sendiri. Membandingkan jagat raya dengan dengan asteroid terbesar sama halnya dengan membandingkan asteroid itu sendiri dengan partikel subatomik terkecil, yang disebut quark.