Astronomi

Dengan semua bintang di alam semesta, mengapa langit tidak dipenuhi cahaya?

Dengan semua bintang di alam semesta, mengapa langit tidak dipenuhi cahaya?

Angkasa gelap. Tetapi jika kita mengarahkan teleskop ke bagian langit yang tampak gelap, kita melihat bahwa itu dipenuhi dengan galaksi. Jika alam semesta secara teoritis tak terbatas, bukankah jumlah foton tak terbatas akan mencapai bumi dan menerangi langit malam lebih terang daripada yang terlihat?


Logika1: Jika alam semesta tidak terbatas DAN statis, langit akan dipenuhi cahaya.

Catatan "DAN."

Logika2: Jika langit tidak jenuh dengan cahaya, alam semesta tidak terbatas atau tidak statis.

Catatan "ATAU."

Logika1 = Logika2

Pengamatan: langit tidak jenuh dengan cahaya. Oleh karena itu: alam semesta tidak terbatas atau tidak statis.

Kita tahu bahwa alam semesta itu dinamis, setidaknya.


Bintang Adalah Matahari, Matahari Terang—Jadi, Mengapa Langit Malam Gelap?

Paradoks Olbers memberi tahu kita bahwa langit malam seharusnya tidak gelap&mdashit harus seterang permukaan matahari ke segala arah! Mengapa bukan?

  • Di alam semesta yang stabil dan tidak berubah, langit malam seharusnya tidak gelap! Kontradiksi yang tampak ini dikenal sebagai paradoks Olbers.
  • Solusi dari paradoks ini terletak pada kenyataan bahwa alam semesta mengembang dan tidak berumur tak terhingga.
  • Langit malam yang tampak tenang dan tenang menawarkan bukti bahwa alam semesta di sekitar kita terus berubah.

Mengapa langit malam gelap? Pertanyaan yang tampaknya sederhana ini memiliki beberapa implikasi yang signifikan.

Kami menerima begitu saja bahwa langit malam itu gelap. Di penghujung hari, bintang terdekat dan paling terang di langit kita, matahari, tenggelam di bawah cakrawala. Ia meninggalkan kegelapan angkasa yang luas, yang dihiasi dengan cahaya dari bintang-bintang yang jauh, kadang-kadang Bulan, dan mungkin, jika Anda beruntung atau di belahan bumi selatan, melihat galaksi Bima Sakti kita yang lain dan tetangga ekstragalaksi kita, Awan Magellan Kecil dan Besar. Jadi mengapa kita harus mengharapkan sesuatu yang berbeda?


Ya Tuhan, Penuh Bintang! Bagaimana kita tahu seberapa jauh mereka?

Diluncurkan pada tahun 2013, satelit Gaia telah menatap langit dan melakukan banyak tugas seperti yang belum pernah dilakukan teleskop. Salah satu tugasnya adalah mengukur gerakan bintang, yang kemudian dapat digunakan para astronom untuk menentukan secara geometris seberapa jauh jarak mereka (triknya adalah memetakan gerakan tersebut dengan presisi yang cukup untuk memungkinkan matematika yang diperlukan, yang dapat dilakukan oleh mata tajam Gaia). Rilis data ini berisi pergerakan tepat 7 juta bintang dalam 3-D, dan gerakan 2-D di langit untuk hampir 1,4 miliar bintang lainnya. Tim berencana untuk merilis kumpulan data terakhirnya pada tahun 2020, yang juga akan mencakup informasi tentang tanda tangan kimia yang berbeda dari bintang-bintang tersebut.


Para Wanita yang Memetakan Alam Semesta Dan Tetap Tidak Bisa Mendapatkan Rasa Hormat

Pada tahun 1881, Edward Charles Pickering, direktur Observatorium Harvard, memiliki masalah: volume data yang masuk ke observatoriumnya melebihi kemampuan stafnya untuk menganalisisnya. Dia juga meragukan kompetensi stafnya terutama asistennya, yang disebut Pickering tidak efisien dalam membuat katalog. Jadi dia melakukan apa yang akan dilakukan oleh ilmuwan mana pun di abad ke-19: dia memecat asisten prianya dan menggantikannya dengan pelayannya, Williamina Fleming. Fleming terbukti sangat mahir dalam menghitung dan menyalin sehingga dia akan bekerja di Harvard selama 34 tahun dan akhirnya mengelola staf asisten yang besar.

Konten Terkait

Maka dimulailah sebuah era dalam sejarah Harvard Observatory di mana wanita lebih dari 80 selama masa jabatan Pickering, dari tahun 1877 hingga kematiannya pada tahun 1919— bekerja untuk direktur, menghitung dan membuat katalog data. Beberapa dari wanita ini akan menghasilkan karya yang signifikan sendiri, beberapa bahkan akan mendapatkan tingkat ketenaran tertentu di antara pengikut ilmuwan wanita. Tetapi mayoritas diingat tidak secara individu tetapi secara kolektif, oleh Harem moniker Pickering’s.

Julukan yang kurang tercerahkan mencerminkan status wanita pada saat mereka –dengan pengecualian langka–diharapkan untuk mencurahkan energi mereka untuk berkembang biak dan mengurus rumah atau untuk meningkatkan peluang mereka untuk menarik seorang suami. Pendidikan untuk kepentingannya sendiri tidak umum dan pekerjaan di luar rumah hampir tidak pernah terdengar. Ilmu pengetahuan kontemporer sebenarnya memperingatkan terhadap perempuan dan pendidikan, dengan keyakinan bahwa perempuan terlalu lemah untuk menangani stres. Seperti yang ditulis oleh dokter dan profesor Harvard Edward Clarke dalam bukunya tahun 1873 Seks dalam Pendidikan, “Tubuh wanita’ hanya dapat menangani sejumlah tugas perkembangan yang terbatas pada satu waktu—bahwa anak perempuan yang menghabiskan banyak energi untuk mengembangkan pikiran mereka selama masa pubertas akan berakhir dengan sistem reproduksi yang tidak berkembang atau berpenyakit.”

Harapan tradisional wanita perlahan-lahan berubah enam dari perguruan tinggi 'Seven Sisters' mulai menerima siswa antara tahun 1865 dan 1889 (Gunung Holyoke membuka pintunya pada tahun 1837). Keluarga kelas atas mendorong putri mereka untuk berpartisipasi dalam sains, tetapi meskipun perguruan tinggi wanita berinvestasi lebih banyak dalam pengajaran ilmiah, mereka masih tertinggal jauh di belakang perguruan tinggi pria dalam hal akses ke peralatan dan pendanaan untuk penelitian. Dalam upaya yang lemah untuk memperbaiki ketidaksetaraan ini, para pendidik laki-laki progresif terkadang bermitra dengan lembaga-lembaga perempuan.

Edward Pickering adalah salah satu pemikir progresif, setidaknya dalam hal membuka peluang pendidikan. Penduduk asli New England, ia lulus dari Harvard pada tahun 1865 dan mengajar fisika di Massachusetts Institute of Technology, di mana ia merevolusi metode pedagogi ilmiah dengan mendorong siswa untuk berpartisipasi dalam eksperimen. Dia juga mengundang Sarah Frances Whiting, seorang calon ilmuwan wanita muda, untuk menghadiri kuliahnya dan mengamati eksperimennya. Whiting menggunakan pengalaman ini sebagai dasar untuk pengajarannya sendiri di Wellesley College, hanya 13 mil dari ruang kelas Pickering di MIT.

Pendekatan Pickering terhadap teknik astronomi juga progresif daripada hanya mengandalkan catatan dari pengamatan yang dilakukan oleh teleskop, ia menekankan pemeriksaan foto-foto jenis pengamatan yang sekarang dikenal sebagai astrofotografi, yang menggunakan kamera yang dipasang pada teleskop untuk mengambil foto. Mata manusia, menurutnya, lelah dengan pengamatan yang berkepanjangan melalui teleskop, dan sebuah foto dapat memberikan pemandangan langit malam yang lebih jelas. Selain itu, foto bertahan lebih lama daripada pengamatan dan catatan dengan mata telanjang.

Astrofotografi awal menggunakan teknologi daguerreotype untuk mentransfer gambar dari teleskop ke pelat fotografi. Prosesnya terlibat dan membutuhkan waktu pemaparan yang lama agar benda-benda langit muncul, yang membuat para astronom frustrasi. Mencari metode yang lebih efisien, Richard Maddox merevolusi fotografi dengan menciptakan metode pelat kering, yang tidak seperti pelat basah dari teknik sebelumnya, tidak harus digunakan segera–menghemat waktu para astronom dengan memungkinkan mereka menggunakan pelat kering yang telah disiapkan sebelumnya. malam pengamatan. Pelat kering juga memungkinkan waktu pemaparan lebih lama daripada pelat basah (yang berisiko mengering), memberikan akumulasi cahaya yang lebih besar dalam foto. Meskipun pelat kering membuat persiapan bekerja lebih efisien, kepekaannya terhadap cahaya masih tertinggal dari apa yang diinginkan para astronom. Kemudian, pada tahun 1878, Charles Bennett menemukan cara untuk meningkatkan kepekaan terhadap cahaya, dengan mengembangkannya pada suhu 32 derajat Celcius. Penemuan Bennet merevolusi astrofotografi, membuat foto-foto yang diambil oleh teleskop hampir sejelas dan berguna seperti pengamatan yang dilihat dengan mata telanjang.

Ketika Pickering menjadi direktur Observatorium Harvard pada tahun 1877, dia melobi untuk perluasan teknologi astrofotografi observatorium, tetapi baru pada tahun 1880-an, ketika teknologi sangat meningkat, perubahan ini benar-benar diterapkan. Prevalensi fotografi di observatorium meningkat tajam, menciptakan masalah baru: ada lebih banyak data daripada yang bisa ditafsirkan oleh siapa pun. Pekerjaan itu membosankan, tugas-tugas yang dianggap cocok untuk tenaga kerja yang lebih murah dan kurang berpendidikan yang dianggap mampu mengklasifikasikan bintang daripada mengamati mereka: wanita. Dengan mempekerjakan staf wanitanya untuk terlibat dalam pekerjaan ini, Pickering tentu saja membuat gelombang di ranah akademis yang secara historis patriarki.

Tapi sulit untuk memuji Pickering sebagai pria yang sepenuhnya progresif: dengan membatasi pekerjaan asisten untuk sebagian besar tugas administrasi, ia memperkuat asumsi umum era bahwa wanita cocok untuk sedikit lebih dari tugas sekretaris. Wanita-wanita ini, yang disebut sebagai “komputer,” adalah satu-satunya cara Pickering dapat mencapai tujuannya memotret dan membuat katalog seluruh langit malam.

Semua mengatakan, lebih dari 80 wanita bekerja untuk Pickering selama masa jabatannya di Observatorium Harvard (yang diperpanjang hingga 1918), menghabiskan enam hari seminggu untuk meneliti foto, dan menghasilkan 25 hingga 50 sen per jam (setengah dari apa yang seharusnya dilakukan seorang pria. dibayar). Pekerjaan sehari-hari sebagian besar bersifat klerikal: beberapa wanita akan mengurangi foto, dengan mempertimbangkan hal-hal seperti pembiasan atmosfer, untuk membuat gambar sejelas dan semurni mungkin. Yang lain akan mengklasifikasikan bintang-bintang dengan membandingkan foto-foto dengan katalog yang dikenal. Yang lain membuat katalog foto-foto itu sendiri, dengan hati-hati mencatat tanggal pemaparan setiap gambar dan wilayah langit. Catatan itu kemudian dengan cermat disalin ke dalam tabel, termasuk lokasi bintang di langit dan besarnya. Itu adalah menggiling. Seperti yang dicatat Fleming dalam buku hariannya:

Di gedung Astrophotographic Observatory, 12 wanita, termasuk saya, terlibat dalam perawatan foto…. Dari hari ke hari, tugas saya di Observatorium sangat mirip sehingga tidak banyak yang bisa saya jelaskan di luar pekerjaan rutin pengukuran, pemeriksaan foto, dan pekerjaan yang terlibat dalam pengurangan pengamatan ini.

Asisten Pickering memeriksa foto untuk data astronomi. Foto dari Harvard College Observatory.

Tetapi terlepas dari gaji dan pembagian tugas yang tidak setara, pekerjaan ini sangat penting karena data memberikan dasar empiris untuk teori astronomi yang lebih besar. Pickering mengizinkan beberapa wanita untuk melakukan pengamatan teleskopik, tetapi ini adalah pengecualian daripada aturan. Sebagian besar, perempuan dilarang menghasilkan karya teoretis nyata dan malah diturunkan untuk menganalisis dan mereduksi foto. Pengurangan ini, bagaimanapun, menjabat sebagai dasar statistik untuk pekerjaan teoretis yang dilakukan oleh orang lain. Peluang untuk kemajuan besar sangat terbatas. Seringkali yang paling diharapkan seorang wanita di dalam Harvard Observatory adalah kesempatan untuk mengawasi komputer yang kurang berpengalaman. Itulah yang dilakukan Williamina Fleming ketika, setelah hampir 20 tahun di observatorium, ia diangkat sebagai Kurator Foto Astronomi.

Namun, salah satu komputer Pickering akan menonjol karena kontribusinya pada astronomi: Annie Jump Cannon, yang merancang sistem untuk mengklasifikasikan bintang yang masih digunakan sampai sekarang. Tapi sebagai artikel yang ditulis di Wanita Warga Negara‘s edisi Juni 1924 melaporkan: “Polisi lalu lintas di Harvard Square tidak mengenali namanya. Kuningan dan parade hilang. Dia melangkah ke limusin yang tidak dipoles di akhir sesi hari untuk diantar oleh sopir berseragam ke sebuah rumah marmer.”

Annie Jump Cannon di mejanya di Harvard Observatory. Foto dari Smithsonian Institution Archives.

Cannon lahir di Dover, Delaware, pada 11 Desember 1863. Ayahnya, seorang pembuat kapal, memiliki beberapa pengetahuan tentang bintang, tetapi ibunyalah yang mewariskan minat masa kecilnya pada astronomi. Kedua orang tuanya memupuk kecintaannya pada belajar, dan pada tahun 1880, ketika dia mendaftar di Wellesley College, dia menjadi salah satu wanita muda pertama dari Delaware yang melanjutkan ke perguruan tinggi. Di Wellesley, dia mengambil kelas di bawah Whiting, dan saat melakukan pekerjaan pascasarjana di sana dia membantu Whiting melakukan eksperimen pada sinar-x. Tetapi ketika Observatorium Harvard mulai mendapatkan ketenaran untuk penelitian fotografinya, Cannon dipindahkan ke Radcliffe College untuk bekerja dengan Pickering, mulai tahun 1896. Pickering dan Fleming telah mengerjakan sistem untuk mengklasifikasikan bintang berdasarkan suhu mereka Cannon, menambahkan ke pekerjaan yang dilakukan oleh sesama komputer Antonia Maury, sangat menyederhanakan sistem itu, dan pada tahun 1922, Persatuan Astronomi Internasional mengadopsinya sebagai sistem klasifikasi resmi untuk bintang.

Pada tahun 1938, dua tahun sebelum Cannon pensiun dan tiga tahun sebelum dia meninggal, Harvard akhirnya mengakuinya dengan mengangkatnya sebagai Astronom William C. Bond. Selama 42 tahun masa jabatan Pickering di Observatorium Harvard, yang berakhir hanya setahun sebelum dia meninggal, pada tahun 1919, dia menerima banyak penghargaan, termasuk Bruce Medal, penghargaan tertinggi Masyarakat Astronomi Pasifik. Kawah di bulan dan di Mars dinamai menurut namanya.

Dan pencapaian abadi Annie Jump Cannon disebut sebagai Harvard'bukan sistem klasifikasi spektral Cannon'.

Sumber: “Annals of the Astronomical Observatory of Harvard College, Volume XXIV,” on Take Note, An Exploration of Note-Taking in Harvard University Collections, 2012. Diakses September 3, 2013 “Annie Cannon (1863-1914)&# 8221 di She Is An Astronomer, 2013. Diakses 9 September 2013 “Annie Jump Cannon” di Basis Data Nama Terkemuka, 2013. Diakses 9 September 2013 “Sejarah Singkat Astrofotografi” di Museum McCormick, 2009. Diakses 18 September , 213 “The ‘Harvard Computers’” di WAMC, 2013. Diakses 3 September 2013 “The History of Women and Education” di National Women’s History Museum, 207. Diakses 19 Agustus 2013 Kate M. Tucker. “Friend to the Stars” di The Woman Citizen, 14 Juni 1924 Keith Lafortune. “Women at the Harvard College Observatory, 1877-1919: ‘Women’s Work,’ The ‘New’ Sociality of Astronomy, and Scientific Labor,” University of Notre Dame, Desember 2001. Diakses Agustus 19, 2013 Margaret Walton Mayhall. “Lilin” di Langit. Januari 1941 Moira Davison Reynolds. Ilmuwan Wanita Amerika: 23 Biografi Inspiratif, 1900-2000. Jefferson, NC: McFarland & Company, 1999 “Williamina Paton Stevens Fleming (1857�)” pada Program Koleksi Terbuka Perpustakaan Universitas Harvard, 2013. Diakses pada 3 September 2013.


3) Beberapa bintang sangat besar.

Bintang terbesar disebut hypergiants merah. Satu yang sangat besar disebut VY Canis Majoris. Jika Anda menumpuk 1.420 matahari kita di atas satu sama lain, Anda akan memiliki diameter VY Canis Majoris. Inilah yang terlihat di sebelah matahari:

Atau, untuk mengembalikan matahari sebesar bola pingpong, yang akan membuat VY Canis Major setinggi gedung 16 lantai. Dibutuhkan sebuah pesawat terbang sekitar 1.100 tahun untuk terbang mengelilinginya, dan jika VY Canis Majoris berada di pusat Tata Surya kita di mana matahari kita berada, ia akan menelan semuanya ke orbit Saturnus.

Hypergiant merah lain yang hampir sebesar VY Canis Majoris adalah Betelgeuse. Anda dapat melihat Betelgeuse pada setiap malam berbintang sebagai bahu kiri atas Orion—


Apakah bintang pertama di alam semesta tidak terlihat?

Mengapa "membiarkan ada cahaya" di Alam Semesta tidak cukup.

“Teruslah pada keindahan hidup. Perhatikan bintang-bintang, dan lihat diri Anda berlari bersama mereka.” -Marcus Aurelius

Saya ingin Anda membayangkan langit malam seperti yang Anda ketahui. Jauh dari kota, di malam tanpa bulan, di area tergelap yang pernah Anda alami. Mungkin Anda berbaring di rumput, menatap langit di atas. Anda melihat ke atas, udara sejuk, dan langit cerah: tidak ada awan yang terlihat sama sekali.

Apa yang mungkin Anda lihat?

Ya, ada planet, bintang terang dan redup, dan bahkan Bima Sakti di atas kepala. Tapi mungkin hal yang paling mencolok tentang langit malam bukan kehadiran beberapa cahaya yang tersebar ini, melainkan fakta bahwa — di hampir setiap lokasi yang dapat Anda tunjuk — langit itu sendiri gelap.

Jika Anda memikirkannya sebentar, tidak masuk akal bahwa ini harus terjadi.

Jika alam semesta adalah Betulkah, benar-benar penuh bintang — titik cahaya ke segala arah — maka Anda akan sepenuhnya berharap bahwa ke mana pun Anda melihat, ke segala arah, pada akhirnya garis pandang Anda akan menabrak bintang.

Dan begitu itu terjadi, Anda tidak akan melihat "gelap" di mana pun Anda memandang. Setiap titik, pada akhirnya, akan dipenuhi dengan cahaya, tidak peduli seberapa jauh jarak bintang, galaksi, atau titik cahaya lainnya itu.

Ini adalah salah satu paradoks besar abad ke-19: paradoks Olbers, yang menunjukkan bahwa gagasan tentang Alam Semesta tak terbatas yang diisi dengan jumlah bintang tak terbatas yang tersebar di ruang itu tidak sesuai dengan langit malam gelap yang bisa kita lihat semua.

Resolusi untuk paradoks ini, tentu saja, adalah ketika kita melihat alam semesta yang jauh, kita sebenarnya sedang melihat Kembali ke waktu itu, dan karena Alam Semesta ada dalam keadaan awal yang panas, padat, dan lebih seragam, ada waktu sebelum Alam Semesta tidak mengandung bintang, karena butuh waktu bagi gravitasi untuk mulai meruntuhkan gas primordial itu menjadi bintang untuk pertama kalinya. Lihatlah ke luar jarak tertentu, dan Anda tidak akan pernah melihat satu bintang pun.

Setelah Big Bang, Alam Semesta panas, padat dan seragam, tetapi juga mengembang dan mendingin. Pada saat Alam Semesta berusia sekitar 380.000 tahun, ia cukup dingin untuk membentuk atom netral untuk pertama kalinya. Tapi ada dua hambatan untuk melihat apa pun:

  1. Tidak ada yang bisa dilihat sampai kita mulai menciptakan sesuatu yang memancarkan cahaya.
  2. Bahkan setelah Anda melakukannya, Semesta perlu menjadi transparan.

Meskipun kedua masalah ini — pembentukan bintang pertama dan Alam Semesta menjadi transparan — sering digabungkan menjadi “zaman kegelapan”, mereka adalah dua terpisah masalah yang perlu dipecahkan oleh Semesta.

Pertama, Anda tidak memiliki apa pun untuk dilihat sampai Anda membentuk bintang untuk pertama kalinya. Saat Alam Semesta dimulai hampir seragam sempurna, ada ketidaksempurnaan kecil, termasuk beberapa daerah yang dimulai dengan materi sedikit lebih banyak daripada rata-rata. Seiring waktu, gravitasi bekerja untuk menarik lebih banyak dan lebih banyak materi ke daerah padat ini, menumbuhkannya menjadi gumpalan materi.

Dibutuhkan puluhan juta tahun, tetapi setelah cukup waktu berlalu, gumpalan-gumpalan ini tumbuh cukup besar sehingga gravitasi mulai meruntuhkannya di bawah gravitasinya sendiri. Dan ketika inti dari gumpalan atom dan molekul ini menjadi cukup padat, proses fusi nuklir — membakar bahan bakar hidrogen menjadi helium — akhirnya dapat terjadi!

Situs fusi nuklir ini menjadi inti dari bintang pertama di Semesta, menyala panas dan terang, dan memancarkan cahaya tampak pertama yang dilihat Semesta sejak tahap awal Big Bang yang panas.

Ini terjadi hanya setelah 50 juta tahun dalam sejarah Semesta, waktu yang sangat singkat untuk bintang-bintang pertama.

Tapi ada masalah: tidak satu pun dari bintang-bintang ini yang benar-benar terlihat oleh kita!

Tentu, bintang-bintang memancarkan cahaya, tetapi begitu juga bintang-bintang di belakang “nebula gelap” di atas, Barnard 68. Nebula ini tampak sangat gelap karena cahaya dari bintang-bintang terhalang! Mengapa ini? Karena atom dan molekul yang ada di sana memiliki ukuran fisik yang tepat untuk menyerap — dan karenanya tampak buram — terhadap cahaya tampak.

Sementara atom tunggal itu sendiri hanya memiliki transisi atom tertentu yang dapat menyerap cahaya, ketika mereka terikat bersama dalam berbagai konfigurasi yang rumit, mereka benar-benar dapat memblokir spektrum penuh dari cahaya tampak. Dan jenis opasitas ini persis seperti yang akan terjadi ketika bintang-bintang pertama terbentuk: Semesta mungkin menciptakan cahaya, tetapi tidak ada cara untuk cahaya itu sampai ke mata kita.

Jadi bagaimana kita keluar dari ini?

Kamu harus mengalami ionisasi atom-atom itu! Atau, lebih khusus lagi, Anda harus mengionisasi kembali mereka, karena mereka terionisasi sekali sebelumnya: kembali sebelum mereka menjadi netral di tempat pertama.

Tapi ini tidak terjadi dengan cepat: ini adalah proses yang membutuhkan miliaran demi miliaran bintang untuk membentuk, memancarkan ultraviolet, radiasi pengion, dan menyerang lebih dari 99% atom netral di Semesta. Ini adalah proses bertahap, yang membutuhkan waktu sekitar 550 juta tahun untuk diselesaikan!

Hingga baru-baru ini, kami mengira bahwa reionisasi — fase terakhir Alam Semesta ini menjadi transparan bagi cahaya tampak — terjadi 450 juta tahun setelah Big Bang, tetapi faktor tambahan 100 juta tahun ini ditentukan oleh pengamatan baru-baru ini terhadap satelit Planck.

Tapi ini tidak tidak berarti, seperti yang mungkin telah Anda baca baru-baru ini, bahwa bintang tertua Semesta terbentuk 100 juta tahun lebih lambat dari yang kita duga sebelumnya.

Itu artinya bintang pertama yang terbentuk jauh, jauh lebih awal bahwa kita dapat melihatnya, dan bahwa kita tidak terbentuk cukup bintang-bintang ini — dan mereka tidak cukup panas untuk terbakar cukup lama — untuk mengionisasi ulang Alam Semesta dan membuatnya transparan terhadap cahaya hingga 100 juta tahun setelah yang kita duga sebelumnya.

Tidaklah cukup, di Alam Semesta, untuk sekadar “membiarkan ada cahaya” untuk melihat bintang-bintang pertama: Anda perlu cahaya itu untuk dapat dengan bebas melakukan perjalanan melintasi ruang angkasa!

Dalam cahaya tampak, tidak ada cara untuk melihatnya: tidak peduli seberapa bagus Teleskop Luar Angkasa Hubble, tidak peduli berapa lama ia menatap petak-petak langit ini, ia tidak akan pernah melihat kembali ke bintang-bintang pertama, karena alam semesta masih buram terhadap cahaya tampak.

Tapi ada harapan, dan Teleskop Luar Angkasa James Webb memiliki potensi untuk mewujudkan harapan itu menjadi kenyataan.

Dengan melihat ke dalam lebih lama panjang gelombang cahaya, konfigurasi atom dan molekul berdebu itu mungkin benar-benar transparan terhadap panjang gelombang tersebut. Meskipun Hubble mungkin tidak dapat melihat bintang-bintang itu, James Webb, yang akan melihat inframerah (dan cukup panjang inframerah) panjang gelombang, akan dapat melihat semua jalan keluar ke zaman di mana Semesta buram terhadap cahaya tampak.

Dengan kata lain, hanya dalam beberapa tahun, kita mungkin benar-benar mampu menyelidiki bintang-bintang pertama di Alam Semesta, tidak hanya ratusan juta tahun setelah fakta, ketika Alam Semesta menjadi transparan bagi cahaya tampak. Bintang-bintang pertama di Semesta mungkin tidak terlihat untuk sementara waktu, tetapi itu adalah kesalahan mata kita, bukan kesalahan cahaya!


Planetarium

Kami berterima kasih kepada J.O dari Washington, DC karena telah mengirimkan kueri ini. Kami berharap jawabannya tidak akan terlalu membebani. ha ha ha

Astronom Jerman F.W. Olbers (1758-1840) mengajukan pertanyaan serupa, yang membingungkan para astronom dan filsuf. "Jika Alam Semesta yang tak terbatas itu statis dan berisi jumlah bintang yang tak terbatas, mengapa langit tidak cerah secara seragam?" Menurut alasan Olbers, setiap garis pandang harus memotong bintang di suatu tempat. Semesta yang tidak terbatas dalam usia, luas, dan populasi bintang seharusnya tidak pernah menghasilkan langit malam.

'Paradoks' Olbers dan kueri JO terdengar serupa, tetapi tidak persis sama, pertanyaan JO berbeda karena frasanya mengandung jawaban. Ini juga memecahkan Paradoks Olbers.

Resolusi berkaitan dengan usia alam semesta. Alam Semesta tidak berusia tak terhingga, tetapi, seperti yang ditunjukkan JO, berusia sekitar 13 miliar tahun. Semesta tidak menghasilkan bintang selamanya, hanya selama miliaran tahun. Akibatnya, kosmos tidak memiliki cukup waktu untuk memenuhi langit dengan bintang-bintang. Lord Kelvin (1824-1907) mengusulkan solusi usia ini, yang dikuatkan bertahun-tahun kemudian oleh ahli teori Big Bang George Lemaître dan Edwin Hubble. Langit malam yang gelap adalah bukti pengamatan langsung bahwa kita hidup di Alam Semesta yang lahir pada waktu tertentu.

Atau, dengan kata lain, Alam Semesta tidak memiliki cukup bintang untuk menerangi langit kita sepenuhnya. Sementara Alam Semesta berisi triliunan bintang yang didistribusikan melalui miliaran galaksi dan juga tersebar melalui ruang antargalaksi, jarak antara kita dan sebagian besar bintang-bintang itu tak terduga. Intensitas cahaya berkurang dengan kuadrat jarak. Jadi, tidak setiap garis pandang akan terhubung dengan bintang yang benar-benar bisa kita lihat.

Tentu saja, jika Anda memiliki kesempatan untuk mengamati langit malam melalui teropong, Anda akan melihat lebih banyak bintang daripada yang terlihat dengan mata telanjang. Langit benar-benar terang dengan bintang-bintang, meskipun beberapa di antaranya tersembunyi dari pandangan kita.


Paradoks Olbers: Mengapa Langit Malam Gelap?

Bahkan jika Anda belum pernah mendengar tentang paradoks Olbers, Anda mungkin masih akrab dengan premis dasarnya. Ini pada dasarnya mengajukan pertanyaan, 'mengapa seluruh langit malam tidak seterang matahari?' Anda mungkin sedikit terkejut mengapa pertanyaan ini bahkan dipertimbangkan oleh para astronom, tetapi itu tidak berdasar. Karena alam semesta dapat meluas tanpa batas ke segala arah, mungkin ada jumlah bintang yang tidak terbatas. Ini berarti, ke mana pun kita melihat, setiap titik di langit harus bersinar dengan cahaya.

Pada akhirnya, ini adalah pertanyaan serius yang dapat membantu menjawab lebih banyak misteri alam semesta. Namun, ini sama sekali bukan pertanyaan modern. Sejauh 1610, individu sedang mempertimbangkan pertanyaan ini. Kepler adalah salah satu orang pertama yang mengungkapkan pertanyaan ini (mendapatkan permainan kata), meskipun baru pada abad ke-19 Heinrich Wilhelm Olbers mempopulerkannya sebagai sebuah paradoks. Ada beberapa upaya yang diusulkan untuk memecahkan misteri ini, dan saya akan membahas beberapa yang utama.

Iklan

Iklan

Pertama, jika bintang-bintang terdistribusi secara merata akan ada 100 kali lebih banyak di bagian langit tertentu pada 10 kali satuan jarak, dan secara kolektif mereka akan seterang satu bintang di bagian itu. Jadi setiap bagian berkontribusi pada bagian langit yang menambahkan ini berarti seluruh langit harus bersinar. Karena seluruh langit tidak bersinar, ini menunjukkan bahwa lokasi bintang-bintang dan galaksi-galaksi ini mungkin tidak memiliki jarak yang sama di sekitar kosmos, dan kemudian kita melihat hamparan kegelapan karena bintang-bintang dapat bersembunyi di belakang satu sama lain atau hanya berkonsentrasi ke area-area tertentu dari alam semesta. kosmos (kami menyebutnya distribusi yang tidak seragam).

Alasan kedua mengapa langit tidak penuh cahaya bisa jadi karena ada sesuatu yang menghalangi cahaya mencapai kita. Awan debu antarbintang, mungkin? Namun, jika awan debu terletak di antara kita dan bintang lain, efek dibombardir dengan jutaan atau miliaran tahun foton akan memanaskannya sehingga (akhirnya) energi ini hanya akan dipancarkan kembali ke angkasa menuju kami. Inilah sebabnya mengapa nebula bersinar terang ketika mereka tidak memiliki sumber energi sendiri.

Iklan

Iklan

Selanjutnya, telah diusulkan bahwa alam semesta mungkin berukuran tak terbatas, tetapi memiliki jumlah massa yang terbatas sehingga ini berarti bahwa bintang-bintang terbatas jumlahnya. Materi ini juga akan secara bertahap digunakan oleh bintang-bintang, menyisakan lebih sedikit dan lebih sedikit untuk generasi mendatang, dan jika alam semesta berusia tak terhingga, sebagian besar materi asli ini sudah dapat digunakan. Ini juga merupakan penjelasan yang mungkin mengapa langit malam tidak menyala, tetapi kami masih memiliki masalah! Jumlah bintang yang hanya ada di Alam Semesta yang dapat diamati (yang kami perkirakan 10^22 atau 10^24 melalui ekstrapolasi) begitu besar sehingga kami masih mengharapkan langit bercahaya.

Dua berikutnya jauh lebih kredibel karena mereka lebih didasarkan pada teori Big Bang dan ekspansi universal (penjelasan ini adalah bagaimana kebanyakan ilmuwan menjawab pertanyaan ini). Pada dasarnya, alam semesta hanya berusia 13,7 miliar tahun, jadi kita tidak dapat melihat objek yang lebih jauh dari 13,7 miliar tahun cahaya karena alam semesta belum cukup tua untuk cahaya yang lebih jauh mencapai kita. 'Alam semesta yang dapat diamati' kita sejauh yang bisa kita lihat. Akibatnya kita hidup dalam gelembung, membatasi visi kita.

Iklan

Iklan

Dan akhirnya, Edwin Hubble menemukan bahwa alam semesta kita mengembang dan kita dapat mengukur seberapa cepat benda-benda bergerak menjauh atau mendekati kita dengan melihat bagaimana panjang gelombang radiasi yang kita terima telah bergeser. Fenomena ini disebut pergeseran merah. Kita sekarang tahu bahwa semakin jauh galaksi dari kita semakin cepat mereka bergerak, dan ini bisa berarti bahwa bintang dan galaksi yang sangat jauh mungkin telah bergeser merah terlalu jauh ke bawah spektrum untuk muncul di malam hari sebagai cahaya tampak.

2 yang terakhir ini pasti memiliki efek yang cukup besar, sedangkan beberapa yang pertama siap untuk diperdebatkan lagi. Pastikan untuk menonton video fisika menit untuk rincian besar dari pertanyaan ini.


Mengapa langit malam berwarna hitam?

Luar angkasa: penuh dengan bintang ... bukan? Beth Scupham/flickr, CC BY-SA

Kedengarannya jelas. Begitulah malam. Matahari telah terbenam dan ketika Anda melihat ke langit, itu hitam. Kecuali di mana ada bintang, tentu saja. Bintang-bintang terang dan berkilau.

Tapi tunggu. Bayangkan Anda berada jauh di dalam hutan. Di sekitar Anda ada pepohonan. Ke mana pun Anda melihat, Anda sedang melihat pohon. Mungkin pohon besar dekat atau sekelompok pohon kecil lebih jauh. Tentunya itu harus sama dengan bintang. Kita jauh di alam semesta dan ke arah mana pun kita melihat, pasti ada bintang di sana – miliaran dan miliaran dan miliaran bintang. Anda akan mengira bahwa mereka akan memenuhi seluruh langit malam, dengan yang lebih jauh lebih redup tetapi lebih banyak.

Ini disebut "Paradoks Olbers" setelah seorang astronom abad ke-19, meskipun teka-teki itu ada selama beberapa abad sebelum dia. Dan jawabannya – setidaknya, sekarang – cukup jelas.

Alasan mengapa langit malam tidak hanya seberkas cahaya adalah karena alam semesta tidak terbatas dan statis. Jika ya, jika bintang-bintang terus ada selamanya, dan jika mereka ada di sana selamanya, kita akan melihat langit malam yang cerah. Fakta bahwa kita tidak memberi tahu kita sesuatu yang sangat mendasar tentang alam semesta tempat kita tinggal.

Batas alam semesta mungkin tampak sebagai penjelasan alami – jika Anda berada di hutan dan Anda bisa melihat celah di pepohonan, misalnya, Anda mungkin mengira Anda berada di dekat tepi. Tapi itu gelap di semua sisi kita, yang berarti tidak hanya bahwa alam semesta dibatasi, tetapi kita berada di tengahnya, yang sangat tidak masuk akal.

Atau, alam semesta mungkin terbatas dalam waktu, yang berarti bahwa cahaya dari bintang-bintang yang jauh belum sempat mencapai kita.

Salahkan efek Doppler

Tapi sebenarnya penjelasannya bukan keduanya. Cahaya dari bintang-bintang yang jauh semakin redup karena alam semesta mengembang.

Edwin Hubble menemukan pada tahun 1929 bahwa galaksi dan bintang yang jauh bergerak menjauh dari kita. Dia juga menemukan bahwa galaksi terjauh bergerak menjauh dari kita dengan kecepatan tercepat – yang masuk akal: selama umur alam semesta, galaksi yang lebih cepat akan melakukan perjalanan lebih jauh.

Dan ini memengaruhi cara kita melihatnya. Cahaya dari galaksi dan bintang yang bergerak cepat dan jauh ini digeser ke panjang gelombang yang lebih panjang oleh efek Doppler. Dalam kasus bintang-bintang ini, efeknya menggeser cahaya tampak menjadi gelombang infra merah dan radio yang tidak terlihat (mata manusia), yang pada dasarnya membuat mereka menghilang. Memang, kegelapan langit malam adalah bukti langsung dari alam semesta yang mengembang.

Jadi jika Anda ingin bukti Big Bang, Anda tidak perlu Teleskop Hubble atau Large Hadron Collider. Anda hanya perlu mata Anda sendiri dan malam yang cerah dan gelap.

Cerita ini diterbitkan atas izin The Conversation (di bawah Creative Commons-Attribution/No derivatives).


Rentevrees bij beleggers blijkt schijnbeweging: techaandelen zetten jacht op records in en zo hard kan dat gaan

There could be another piece of the puzzle, according to a new study in The Astrophysical Journal, and astronomers may finally be able to fully put the centuries-old question to rest.

Astronomers previously estimated that the observable universe contains about 100 billion galaxies.

The new study checked that figure by estimating the density of galaxies from close by all the way to the farthest edges of the universe that we can see. Because the speed of light is finite – and can take miliaran of years to reach Earth – as they looked farther out, they also looked back in time toward the cosmos’ youngest eras.

The team of four astronomers, led by Christopher Conselice at the Leiden Observatory in the Netherlands, began by reprocessing photos of the deepest, darkest patches of space.

That data included an ultra-deep photo taken by NASA’s Hubble Space Telescope, which reveals galaxies that existed when the universe was as young as 400 to 700 million years old. (The universe from our vantage point is 13.8 billion years old.)

They counted galaxies in multiple wavelengths, charted them in three dimensions, and figured out how many there were at various distances and epochs of time:

They discovered the density of galaxies increased the farther back in time that they looked. This made sense, since galaxies regularly merge and grow larger over time, and they were looking at earlier eras. (Our Milky Way galaxy, for example, is on a collision course with the nearby Andromeda galaxy.)

But the density of galaxies went up only up to a certain point – then fell off.

“[T]hese observations do not reach the faintest galaxies,” the authors concluded, adding: “we know that there should be many more faint galaxies beyond our current observational limits.”

By extrapolating the rates they saw, and assuming that something was blocking their view, they think previous estimates of the number of galaxies in the observable universe may be off by a factor of 10, 20, or more.

Put another way, there are 2 trillion galaxies in the universe instead of 100 billion.

“This question is not only of passing interest as a curiosity, but is also connected to many other questions in cosmology and astronomy,” the team wrote in their study.

What is hiding 90% of galaxies brings us back to Olbers’ Paradox, and why the night sky is dark.

The researchers say most solutions to the paradox fall into two buckets: one, they explain how stars and galaxies vanished or two, they explain why a lot of stars and galaxies are out there but can’t be seen from our earthly vantage.

The most popular idea is a bit of both. It suggests that an expanding universe has red-shifted galaxies out of view, combined with the facts that the universe has a finite age and an observable size.

But Conselice and his colleagues went a step further and added another answer to the riddle of why there isn’t a similar background glow for visible light, especially with all of these newly discovered galaxies.

They suggest that absorption of light by gas and dust that’s drifting through space – a long-discarded piece of Olbers’ paradox, which was originally thought to make the bright-sky problem worse – is playing a darkening role.

The old rationale was that an infinite field of stars would infinitely heat up the gas and dust until it, too, was as bright as a star.

But the authors suggest that distant and red-shifted (though otherwise visible) galaxies could have their light absorbed by gas and dust in the void of space, then re-emitted in infrared and ultraviolet wavelengths that are invisible to human eyes.

“It would thus appear that the solution to the strict interpretation of Olbers’ Paradox, as an optical light detection problem, is a combination of nearly all possible solutions – redshifting effects, the finite age and size of the universe, and through absorption,” the researchers wrote.

In the next 10 years or so, as bigger and more sensitive telescopes on the ground and in space go online, the team hopes to take advantage of the deepest images of space ever made, and in wavelengths the human eye can’t see, to test if their hunch pans out.

“It boggles the mind that over 90 percent of the galaxies in the universe have yet to be studied,” Conselice said in a NASA press release.


Tonton videonya: 10 փաստՏԻԵԶԵՐՔԻ ՄԱՍԻՆ (Januari 2022).