Gunakan MimeTex/LaTex untuk menulis simbol dan persamaan matematika.

Welcome to Forum Sains Indonesia. Please login or sign up.

November 04, 2024, 02:37:19 PM

Login with username, password and session length

Topik Baru

Artikel Sains

Anggota
Stats
  • Total Tulisan: 139,653
  • Total Topik: 10,405
  • Online today: 72
  • Online ever: 1,582
  • (Desember 22, 2022, 06:39:12 AM)
Pengguna Online
Users: 0
Guests: 32
Total: 32

Aku Cinta ForSa

ForSa on FB ForSa on Twitter

Misteri Dark Energy [Materi Gelap]

Dimulai oleh sisca, chemistry, Desember 22, 2009, 10:54:33 PM

« sebelumnya - berikutnya »

0 Anggota dan 1 Pengunjung sedang melihat topik ini.

sisca, chemistry

[pranala luar disembunyikan, sila masuk atau daftar.]
Seorangpun Belum bisa memecahkan misteri tentang materi gelap (dark matter) alam semesta, sekarang ditemukan fenomena yang lebih muskil lagi, yaitu dark energy (energi gelap).

Apa itu dark matter? Apa itu dark energy? Harap tidak keliru diartikan sebagai kuasa kegelapan tempat berkuasanya drakula, hantu, dan lain-lain. Dark energy yang dibahas di sini adalah masalah ilmu pengetahuan alam.

Para astronom bisa mengamati benda-benda langit, seperti bintang dan galaksi, karena benda-benda itu memancarkan cahaya. Benda-benda langit yang menghasilkan cahaya itu dikategorikan sebagai materi terang. Ada benda-benda langit lain yang tidak memancarkan cahaya, seperti lubang hitam (black hole), bintang katai gelap, dan awan gas antarbintang.

Benda-benda gelap itu memang sulit diamati karena tidak langsung memancarkan gelombang yang dapat dideteksi oleh manusia. Kadang-kadang keberadaannya diketahui secara tidak langsung.

Sebagai contoh, keberadaan awan gas antarbintang diketahui dari serapan cahaya bintang di belakang awan itu. Kalau di belakangnya tidak ada bintang, tentu awan antarbintang itu tidak akan terdeteksi.

Contoh lain, sumber sinar-X, Cygnus X-1, diyakini sebagai lubang hitam, bukan karena kelihatan, tetapi karena beberapa fakta mendukung keyakinan itu. Di dekat lubang hitam itu ada sebuah bintang yang sedang diisap oleh lubang hitam itu. Materi yang mengalir dari bintang ke lubang hitam itu memancarkan sinar-X yang kuat. Dari pengamatan sinar-X itulah diyakini ada lubang hitam di sana. Lubang hitam yang berkelana sendirian di angkasa luar, jauh dari benda-benda lain, sulit terdeteksi keberadaannya.

Pengetahuan tentang materi gelap masih terus berkembang. Sekarang bahkan para ahli menduga bahwa kontributor terbesar dark mater adalah WIMP (weakly interacting massive particle) atau partikel bermassa besar tetapi hampir tidak berinteraksi dengan partikel lain.

Materi gelap seperti WIMP ini diduga memberikan kontribusi 25-30 persen dari massa alam semesta. Bintang-bintang hanya 0,5 persen. Lalu, yang sebagian besar apa? Hasil pengamatan menjurus ke arah dark energy.

[pranala luar disembunyikan, sila masuk atau daftar.]

Mekanisme

Apa itu dark energy? Bagaimana mekanisme pembentukannya? Apa hubungannya dengan materi biasa? Hukum fisika apa yang berlaku padanya? Berbagai pertanyaan mendasar itu sampai sekarang belum ditemukan jawabannya dengan pasti. Hanya sifatnya yang berlawanan dengan gravitasi yang diketahui. Kalau gravitasi bersifat tarik-menarik, energi gelap dihasilkan oleh sesuatu yang bersifat tolak-menolak (repulsive).

Bayangkan, misalnya, kalau gaya antara kita dengan Bumi tiba-tiba berubah menjadi bersifat tolak-menolak, maka kita akan terlontar ke angkasa, makin lama makin jauh dari Bumi. Mana mungkin kita bisa hidup, mengerikan bukan?

Bagaimana para ilmuwan mengetahui bahwa dark energy itu ada kalau tidak tahu apa penyebabnya? Keberadaan dark energy diketahui dari pengamatan supernova yang terjadi di galaksi-galaksi yang jauh. Sebagaimana kita ketahui, di dalam sebuah galaksi terdapat banyak sekali bintang, bisa mencapai ratusan miliar jumlahnya.

Pada saat terjadi supernova, salah satu bintang di dalam galaksi itu meledak. Demikian dahsyatnya supernova sehingga bintang yang meledak itu tampak jauh lebih cemerlang daripada bintang-bintang lain. Kadang-kadang supernova malah lebih cemerlang daripada jumlah kecemerlangan semua bintang di galaksi induknya.

Supernova adalah ledakan mahadahsyat yang menandai berakhirnya riwayat sebuah bintang bermassa besar. Energi total yang dipancarkan oleh supernova dalam beberapa detik bisa setara dengan pancaran energi sebuah bintang dalam kurun waktu jutaan hingga miliaran tahun.

Output energi supernova jenis tertentu dapat dihitung para astronom berdasarkan sifat-sifat pancaran radiasinya. Supernova-supernova itu ternyata tampak lebih redup daripada yang diperhitungkan secara teoretis.

Jarak jauh

Orang mungkin bisa mengatakan, jaraknya yang jauh itu membuat supernova tampak redup. Namun, meskipun para astronom sudah memasukkan faktor jarak itu ke dalam perhitungan, tetap tidak cukup untuk membuat supernova tampak seredup yang diamati. Berbagai kemungkinan penjelasan sudah dicoba, tetapi hanya pada keberadaan dark energy masih terbuka kemungkinan penjelasan mengapa supernova-supernova itu begitu redup.

Penjelasannya adalah bahwa supernova itu bergerak menjauh dipercepat, artinya galaksi induknya juga menjauh dipercepat. Bahwa galaksi-galaksi bergerak saling menjauh umumnya disepakati oleh para astronom karena fakta pengamatan menunjukkan demikian.

Menurut hukum gravitasi Newton, gerakan saling menjauh itu haruslah melambat karena adanya gaya tarik-menarik antarbenda di dalam alam semesta. Sama seperti batu yang dilemparkan vertikal ke atas, geraknya makin lama makin lambat karena ketika batu itu bergerak ke atas, ada gaya gravitasi bumi yang menariknya ke bawah.

Yang menjadi masalah adalah pengamatan supernova yang jauh itu mengindikasikan gerakan saling menjauh galaksi-galaksi itu makin lama makin cepat. Apa yang menyebabkan percepatan itu? Mesti ada suatu gaya semesta yang berlawanan sifat dengan gravitasi, yang mendorong galaksi-galaksiâ?"tempat terjadinya supernova itu menjauh. Gaya itu diduga berasal dari dark energy.

Penemuan dark energy ini sangat berpengaruh pada teori tentang alam semesta yang didasarkan pada asumsi bahwa gaya antara dua benda selalu tarik-menarik. Kalau ada gaya tolak antarbenda, berarti asumsi dasar teori alam semesta tidak sepenuhnya benar. Kalau pembuatan dasar sebuah bangunan tidak kuat, bangunan itu bisa runtuh. Apa yang terjadi kalau dasar sebuah teori, seperti teori alam semesta itu, salah? Bisa jadi teori lama akan runtuh dan para ilmuwan harus membangun teori baru.

Untuk menyelidiki dark energy ini lebih jauh, Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) Amerika Serikat merencanakan proyek penelitian baru, yaitu Dark Energy Survey (DES). Kegiatan proyek ini adalah melakukan pengamatan benda-benda redup yang sangat jauh menggunakan teropong berdiameter 4 meter yang dilengkapi dengan detektor yang sangat sensitif.

Lokasi pengamatan adalah di Cero Tololo, daerah pegunungan yang sangat tinggi di Cile, Amerika Selatan. Tujuan utama proyek ini adalah mencari fakta- fakta baru yang berkaitan dengan dark energy yang penuh misteri itu.

Masa perencanaan


Proyek ini sekarang dalam masa perencanaan dan diharapkan pengamatan perdana dapat dilakukan pada tahun 2009. Data ratusan juta bintang, galaksi, kuasar, dan lain-lain akan diperoleh melalui proyek ini dan berpotensi besar untuk menghasilkan berbagai macam penemuan. Diperkirakan, hasil yang diperoleh akan berpengaruh besar terhadap arah perkembangan ilmu pengetahuan, terutama astrofisika, kosmologi, dan fisika partikel.

Riset dark energy ini tidak hanya melibatkan para astronom, tetapi juga fisikawan partikel karena proses-proses energi tinggi di alam semesta selalu melibatkan perubahan partikel elementer yang menjadi â?mainanâ? para fisikawan partikel. Reaksi partikel elementer apa yang bisa terjadi, partikel apa yang dihasilkan, bagaimana sifat-sifatnya, diselidiki melalui eksperimen di akselerator partikel.

Institusi-institusi riset dan universitas di seluruh dunia dapat ikut serta dalam proyek DES ini, kalau mau, melalui suatu perjanjian kolaborasi dengan Fermilab. Para ilmuwan yang turut serta dalam proyek ini berkesempatan besar menghasilkan penemuan-penemuan besar.

Oleh karena itu, keikutsertaan di dalam proyek DES ini merupakan suatu kesempatan yang bagus bagi para astrofisikawan dan fisikawan Indonesia untuk berada di ujung tombak perkembangan ilmu pengetahuan dan menghasilkan penemuan- penemuan besar.

Riset dengan menggunakan data DES ini jauh lebih murah dengan harapan hasil yang lebih baik dibandingkan dengan membangun fasilitas sendiri. Oleh karena itu, sangat dianjurkan mengkaji kemungkinan kerja sama ini untuk masa depan sains di Indonesia yang lebih baik.
referansi : [pranala luar disembunyikan, sila masuk atau daftar.]
[move]
~ You are what you eat ~
[/move]

alf

 "Lubang hitam yang berkelana sendirian di angkasa luar, jauh dari benda-benda lain, sulit terdeteksi keberadaannya."

apa t artinya klu lubang hitam t bergerak???

sisca, chemistry

ya lubang hitam itu b'gerak... :D :D :D :D tapi kita ga pernah tau keberadaannya...
soalnya kita bisa tau ada lubang hitam itu karena kebetulan ajah kan..

[move]
~ You are what you eat ~
[/move]

Haryanto

Misteri materi gelap atw energi gelap masih open problem hingga saat ini.. dengan perkembangan teknologi pengamatan dan laboratorium pemercepat partikel, bidang ini merupakan bidang yang cukup prospek untuk meraih hadial Nobel..

Tentang lubang hitam, ini coba saya translasikan saja beberapa kalimat dari buku Gravity oleh JB Hartle:

Ada 3 (paling tidak yg diketahui) cara mengidentifikasi lubang hitam [LH]:

1) LH di sitem X-ray ganda (berpasangan), cek:
[pranala luar disembunyikan, sila masuk atau daftar.]
dua bintang berpasangan akan saling tarik menarik.. misalkan mula2 mereka bergerak membentuk orbit, maka apabila yg satu telah lebih dulu runtuh menjadi LH, maka seolah olah rekannya akan bergerak sendiri tetap pada orbit.. tentu saja gerakan seperti ini tidak mungkin pada kasus bintang yg jomblo.. :) LH ini akan menyedot materi/energi dari rekannya, dan harusnya ini dapat terdeteksi (menurut buku Hartle dan hal. wiki di atas, ini sudah terdeteksi)

2) LH di pusat galaksi.. adanya sumur potensial gravitasi yg dalam di pusat galaksi adalah hal yg alami dalam keruntuhan gravitasi.. [mgkn ini juga alasan mengapa materi galaksi ga bergerak saling menjauh, atw bahkan membuat galaksi kita, bima sakti, seperti cakram/disk dan berotasi pada sumbu -tambahan saya-]. LH jenis ini adalah supermasive, superberat..
[pranala luar disembunyikan, sila masuk atau daftar.]

3) LH primordial yg sedang meledak.. mungkin ada terbentuk LH pada saat umur semesta kita masih muda.. pada saat ini LH yg mini (jauh dari limit Chandrasekhar) dapat terbentuk akibat fluktuasi pada keadaan semesta saat itu yg sangat rapat dan panas.. lalu lubang hitam ini terus meradiasi.. dalam teori LH, semakin lama suhu lubang hitam (yg meradiasi) semakin tinggi seiring massa nya yg makin berkurang (ini jelas karena suhu berbanding terbalik dengan massa LH, akibat radiasi massa berkurang, maka suhu bertambah), yg pada akhirnya meledak.. Nah, lubang hitam primordial ini bisa saja meledak saat ini dan semoga terdeteksi pada data astronomi..

Saya setuju dengan pentingnya penelitian intensif akan LH.. Kalau saya bisa kutip sepenggal kalimat dari Prof. JM Maldacena
[pranala luar disembunyikan, sila masuk atau daftar.]
LH adalah atom hidrogen untuk teori gravitasi kuantum.. untuk menjelaskan LH dengan baik, kita harus punya teori gravitasi kuantum yg baik pula.. Ingat dulu keberhasilan teori kuantum dalam menjelaskan tingkatan energi pada atom Hidrogen.. :)
We must know — we will know!
-David Hilbert -

khenstein

jadi jika tolak menolak dipercepat alam semesta lagi mengembang yah???? oh lubang hitam itu bergerak yah????
apa yang menyebab kan dia bergerak yah??? jika masa nya masif kok bisa berkelana??? bukan nya menetap disatu titik dan membuat kelengkungan dimensi yang curam banget????
porf bantu saya???
hampa itu isi dan isi itu hampa

Haryanto

Hi kheinstein,

saya blum professor, tp boleh saya jawab ya.. ^^

1) Yaaa.. alam ini menurut teori kosmologi ala relativitas umum memang mengembang, secara natural "ada" dalam teori yang diciptakan Einstein sendiri (grandpa nya khenstein ya, namanya mirip.. ^^ ), meskipun awalnya dihilangkan oleh Einstein (dengan memasukkan satu faktor dalam persamaanya agar alam ini tidak mengembang), namun diakui olehnya sebagai blunder besar: knapa awalnya ia harus anggap alam ini statik; teorinya murni menyatakan alam ini ekspansi..

2) hmm.. tidak ada yg melarang lubang hitam bergerak, toh objek ini bermassa.. dalam teori Hawking 2 lubang hitam bisa bertemu dan "bersatu" (kaya cewe ama cowo aja..)

3) tidak ada yg melarang benda masif bisa berkelana juga khan.., toh dia adalah bagian dari alam semesta, dan ia juga punya energi..

4) bayangan ruang waktu yg curam sekali itu maksudnya kalau ada benda yang dekat dengannya akan "disedot" nya, apapun itu bahkan cahaya dan tidak ada (secara non-kuantum) yg dapat melepaskan diri.. dianya sendiri boleh-boleh saja bergerak..
We must know — we will know!
-David Hilbert -

khenstein

berarti dia berotasi.....???? karena bentuk yang memungkinkan adalah bola??? kalo bola berotasi.... jadi didalam lubang hitam masih berotasi massa masif itu.... keren....
kalo 3 black hole bertemu gimana??? kalo 4 kalo 5????
terus jadi kelengkungan waktu itu berubah2 karena black hole berubah2 posisi koordinat nya..... tambah keren???? jadi kerangka acuan pada berubah ubah terus.... waktu jadi tak berarti
hampa itu isi dan isi itu hampa

Haryanto

#7
@Kheinstein:
hmm.. klo mau berimajinasi alam semesta total berotasi, rada sulit.. karen klo bicara rotasi, tentu ada kerangka acuannya yg mana secara relatif dia berotasi thd acuan ini (betul..?).. klo mengembang, ya bisa dikatakan (scr kasar), titik awal big bang (klo emang teori ini bener) sbg acuan, dan materi di alam semesta menjauhi titik ini.. jadi ada acuannya... dan saya belum pernah pelajari alam semesta berotasi.. tp klo lubang hitam berotasi sih ada secara teoretis, namanya solusi Kerr.. ya, ini baru solusi.. lubang hitam belum pernah jadi objek pengamatan secara detail layaknya di laboratorium.. kalo ngomong nya "kira2" sih ada, kira2 blak hole disini, kira2 di sana.. dst.. ^^
ya 3 atw 4, atw berapapun black hole ktemu, ga masalah.. yang penting hukum termo lubang hitam dipenuhi, misalnya pertambahan area, krn area lubang hitam berkaitan erat dengan entropi.. (seingat saya org merujuk paper Hawking dkk di jurnal thn 70 ayw 80 an ttg lubang hitam sbg "hukum"; sy lupa persis papernya, tp ada koq saya koleksi)
Yaa.., klo black hole nya bergerak, tentu kelengkungan ruang waktu juga dinamik.. ini memang hal lumrah dalam diskusi relativitas umum, kelengkungan ruang adalah variabel dinamik, besaran yang secara umum berubah terhadap waktu, layaknya posisi sebagai fungsi waktu saat kita membabas dinamika partikel Newtonian.. bicara tentang kerangka acuan, khan kerangka acuan itu tergantung kita memilihnya, dan ini tidak absolut..
We must know — we will know!
-David Hilbert -

khenstein

hem jadi kerangka acuan itu tergantung yang memilih,, pengamat atau yang diamati???? kalo jadi pengamat yang memilih berarti kita berinteraksi dalam menentukan kerangka acuan, jadi kerangka acuan itu sesuai dengan logika kita,,, bukan bgtu????? nah jika BH itu kan tadi berotasi dan ketemu dengan 3 ataw 4 BH yang berlainan arah satu sama lain rotasi nya jadi ya apa????? n bukan nya di BH ada massa masif nya.... berarti ada materi nya.... kalo bertemu semua gimana?????
atau kah BH hanya sekumpulan gelombang berfrekuensi tinggi yang berputas... kalo itu asal frekuensi nya sama maka akan terjadi fusi dan pengembangan luas BH.... nah ini saya bingung??
hampa itu isi dan isi itu hampa

Haryanto

tentu fenomena fisis tidak berubah akibat pemilihan kerangka acuan yg kita ambil..
contoh gampang; kita bisa memilih koordinat Kartesian (x,y,z), Silinder (r,\theta,z), Bola (r,\theta,\phi).. persamaan Einstein yang merupakan salah satu pijakan kita dalam membahas benda-benda eksotik ini (lubang hitam, dark matter, dll.) akan memberikan penjelasa fisis yang sama untuk sebuah kasus yg dibahas, atau dengan bahasa canggihny persamaan gravitasi Einstein tidak berubah terhadap transformasi koordinat..
apa alasan kita memilih koordinat; agar permasalahan yg ita tangani menjadi lebih sederhana.. misalkan ngebahas atom Hidrogen ngotot pake koord Kartesian.. wah repot.. coba klo pindah ke koordinat bola, separasi fungsi gelombang menjadi fungsi radial dan sudut2 \theta dan \phi, maka permasalahan jauh lebih sederhana, karena simetri yang dimiliki elektron di luar inti -> energi elektron (misal potensial) pada jarak yg sama dengan inti adalah sama..
masalah titik acuan memang tidak gampang dipahami, tetapi jika (saya tekankan kata "jika") bigbang benar, maka tiap materi di alam semesta ini ber ekspansi menjauhi titik awal ini.. tapi masalahnya kita tidak tahu seberapa besar alam ini, dimana posisi kita di alam ini, mana titik yang benar2 diam (misal matahari dapat kita anggap sbg pusat revolusi planet2, biasanya dianggap diam, tapi apa memang matahari diam..? ^^)
ya, black hole memang masif, sangat rapat.. tentunya kalau lubang hitam bertemu, hukum kekekalan2 yang kita kenal dalam fisika akan dipenuhi; kekalan energi (~massa), momentum sudut, dst...
well, kenapa kamu berpikir black hole itu gelombang..? kemana massa, kelengkungan ruang yg besar, dan properti lain black hole jika ia dianggap sbg gelombang..? konsep gelombang masih "blur" dalam mekanika kuantum (as I can refer Feynman: no one understands quantum theory).. apa maksud gelombang anda adalah ide gelombang dalam mekanika kuantum...?
We must know — we will know!
-David Hilbert -

khenstein

ya ya ya...... materi adalah sekumpulan gelombang yang tersusun secara harmonik..... dalam padatan ruang.... nah masih asumsi aja... ilmuwan2 kuantum aja blom membuktikan secara matematis... masak saya mendahului.... asumsi saya berkaitan dengan penyusun materi terkecil, dah geometri2 kelengkungan... hehehhehehehehehe ^_^
wah keren kalo hukum kekekalan itu terbukti semua......
eh boss haryanto yakin mana ada materi yang melebihi kecepatan cahaya???? atau kecepatan cahaya mutlak pembatas kecepatan???
menurut asumsi boss aja, terlepas dengan logika dan saintis yang terbukti sekarang........ sedikit berimajinasi?????
hampa itu isi dan isi itu hampa

Haryanto

well, I don't follow your assumption.. hehe.. I prefer to study mainstream ones.. :)
ttg materi lebih cepat dari cahaya:
fakta: we never observe one..
fisika itu berdasarkan data, percobaan.. klo mau imajinasi, ga dilarang berasumsi tachyon eksis, dengan massa imajiner sesuai teori relativitas.. atau klo todak mau bertolak dari teori relativitas, ya sah2 saja dia ada.. tp mana bendanya...?? :D
We must know — we will know!
-David Hilbert -

khenstein

hem jadi penganut paham kant yah.... yah keren juga sih saintis banget.....
hampa itu isi dan isi itu hampa

Haryanto

well, prinsipnya real physics harus bisa jelasin fakta yg diamati.. semua teori yg ada sekarang (terutama superstring theory) jika terbukti nanti tidak sesuai pengamatan (prediksi yg diberikan teori tidak didukung percobaan), maka semua itu bukanlah apa apa..

[kenyataannya aku lagi berjibaku dengan loop Wilson dr sudut pandang teori string; meskipun belum didukung percobaan, minimal mainstream.. belum punya ide brillian buat kelar dari mainstream... ^^]
We must know — we will know!
-David Hilbert -

khenstein

hhahhahahahhahahahaha ^_^ pernah baca buku god and the new physics and the blueprint cosmics
hampa itu isi dan isi itu hampa