Presentasi materi 4 pfba

  • Published on
    22-Jun-2015

  • View
    136

  • Download
    4

Embed Size (px)

DESCRIPTION

materi olimpiade astronomi, yang singkat, padat dan berbobot.

Transcript

<ul><li> 1. BINTANG &amp; GALAKSIBINTANG &amp; GALAKSI Pembangkitan Energi Klasifikasi Bintang: Kelas spektrum &amp; luminositas Bintang Ganda Asal Usul dan Tipe Galaksi Kompetensi Dasar: Memahami konsep bintang &amp; galaksi Judhistira Aria Utama, M.Si. Lab. Bumi &amp; Antariksa Jur. Pendidikan Fisika FPMIPA UPI </li></ul> <p> 2. 2 Pembangkitan EnergiPembangkitan 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 2012 - 2013 2 3 GM U 5 R = 3. 3 Kala hidup = Energi yang disimpan : Laju energi yang dipancarkan g 2 g 2 4 ef E t dE dt 3 GM 5 R t 4 R T = = Kala hidup yang diperoleh disebut sebagai Kelvin time. Bagaimana dengan usia temuan fosil/batuan? Judhistira Aria Utama | TA 2012 - 2013 4. 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: 2 4 ef E Kala hidup dE dt partikel Energi tiap atom 4 R T = = Judhistira Aria Utama | TA 2012 - 2013 5. 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 2012 - 2013 6. 6 Untuk bintang-bintang yang masih berada di deret utama (main sequence), sumber utama energinya konversi 1 H1 menjadi 4 He2. Jenis reaksi fusi nuklir untuk bintang-bintang seperti Matahari adalah reaksi proton proton. ( ) ( ) 1 1 2 2 1 3 3 3 4 1 1 H H H e 2x H H He 2x He He He H H + + + + + + + + + Reaksi netto mengubah 4 1 H1 menjadi 1 4 He2. Judhistira Aria Utama | TA 2012 - 2013 7. 7 Defek massa: ( ) ( ) ( )4 massa proton 1 massa helium 0,007 massa proton = Hanya 0,7% dari massa masing-masing proton yang dikonversi menjadi energi Energi yang dibangkitkan: 2 E mc= Kala hidup bintang: nuklir nuklir E t dE dt = Judhistira Aria Utama | TA 2012 - 2013 8. 8 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 = 4R2 Tef 4 , Radius Matahari = 696.000 km Temperatur efektif Matahari = 5800 K Judhistira Aria Utama | TA 2012 - 2013 9. 9 Klasifikasi BintangKlasifikasi Bintang Spektrum bintang berbeda antara satu dengan lainnya Bagaimana pembentukan spektrum bintang? Judhistira Aria Utama | TA 2012 - 2013 10. 10 Hukum Kirchoff tentang PembentukanHukum Kirchoff tentang Pembentukan Spektrum BintangSpektrum Bintang Judhistira Aria Utama | TA 2012 - 2013 11. 11 Klasifikasi Spektrum BintangKlasifikasi Spektrum Bintang A. J. Cannon (1863 1941) Oh, Be, A, Fine, Girl, Kiss, Me Oh, Be, A, Fine, Guy, Kiss, Me 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 Judhistira Aria Utama | TA 2012 - 2013 12. 12 Subkelas 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 2012 - 2013 13. 13 Klasifikasi Luminositas BintangKlasifikasi 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 2012 - 2013 14. 14 Kelas IaKelas Ia Maharaksasa yang sangat terangMaharaksasa yang sangat terang Kelas IbKelas Ib Maharaksasa yang kurang terangMaharaksasa yang kurang terang Kelas IIKelas II Raksasa yang terangRaksasa yang terang Kelas IIIKelas III RaksasaRaksasa Kelas IVKelas IV SubraksasaSubraksasa Kelas VKelas V Deret utamaDeret utama Kelas luminositas bintang dari Morgan-Keenan (MK) digambarkan dalam diagram Hertzprung-Russell (diagram HR). Kelas Luminositas Bintang (Kelas MK)Kelas Luminositas Bintang (Kelas MK) Judhistira Aria Utama | TA 2012 - 2013 15. Simulator Ragam SpektrumSimulator Ragam Spektrum 15Judhistira Aria Utama | TA 2012 - 2013 16. Simulator Diagram HRSimulator Diagram HR 16Judhistira Aria Utama | TA 2012 - 2013 17. Bagaimana Menghitung Luminositas?Bagaimana Menghitung Luminositas? Judhistira Aria Utama | TA 2009 - 2010 17 18. 18 G2 V : Bintang deret utama kelas spektrum G2 Klasifikasi spektrum bintang sekarang ini merupakan penggabungan dari kelas spektrum dan kelas luminositas. G2 Ia : Bintang maharaksasa yang sangat terang kelas spektrum G2 B5 III : Bintang raksasa kelas spektrum B5 B5 IV : Bintang subraksasa kelas spektrum B5 Contoh: Judhistira Aria Utama | TA 2012 - 2013 19. 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 HHH HH Judhistira Aria Utama | TA 2012 - 2013 20. 20 Bintang GandaBintang 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 primer Bintang sekunder Periastron Apastron Judhistira Aria Utama | TA 2012 - 2013 21. 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 2012 - 2013 22. 22 i periastron garis node utara pengamat bidang langit atitik fokus bidang orbit Komponen orbitKomponen orbit bintang gandabintang ganda Garis node: garis potong antara bidang orbit dengan bidang langit yang melewati titik fokus elips. = bujur periastron (sudut di bidang orbit dari garis node ke periastron = kedudukan garis node (sudut di bidang langit dari utara ke garis node) a = setengah sumbu panjang i = inklinasi bidang orbit terhadap bidang langit Judhistira Aria Utama | TA 2012 - 2013 23. 23 Jenis bintang ganda: * Bintang ganda visual * Bintang ganda astrometri * Bintang ganda spektroskopi * Bintang ganda gerhana T = saat bintang melewati periastron e = eksentrisitas P = periode orbit atau kalaedar Judhistira Aria Utama | TA 2012 - 2013 24. 24 Bintang ganda visual Judhistira Aria Utama | TA 2012 - 2013 Kedua komponen bintang ganda dapat teramati dengan mudah dengan bantuan teleskop. Jarak pisah antarkomponen relatif besar periode orbit puluhan hingga ratusan tahun. 25. 25 Bintang ganda gerhana Judhistira Aria Utama | TA 2012 - 2013 Terjadi penggerhanaan antarkomponen secara periodik yang diketahui dari perubahan kecerahan/terang bintang secara berkala. 26. 26 Bintang ganda astrometri Judhistira Aria Utama | TA 2012 - 2013 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? 27. 27 Penentuan Massa komponenPenentuan 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: 1 2 2 1 1 r r r r r 1 r = + = + Judhistira Aria Utama | TA 2012 - 2013 28. 28 Dari Teorema Pusat Massa dan Hukum Kekekalan Momentum, didapat: 1 1 2 2 1 1 2 2 1 2 2 2 1 1 mr m r m v m v m r v m r v = = = = Dari Hukum III Kepler: ( )3 1 2 2 2 G m mr P 4 + = Judhistira Aria Utama | TA 2012 - 2013 29. 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). ( ) ( ) 3 3 1 2 1 2 P v v m m sin i 2 G + = + Judhistira Aria Utama | TA 2012 - 2013 30. 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 2012 - 2013 31. 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 2012 - 2013 32. 32 ASAL USUL &amp;TIPE GALAKSIASAL USUL &amp;TIPE GALAKSI Galaksi adalah kumpulan bintang dan materi antarbintang yang terisolasi di bawah pengaruh gravitasi. Di dalam galaksi terdapat 107 - 1012 buah bintang. Di Bima Sakti (Milky Way) terdapat tidak kurang dari 2x1011 buah bintang. Judhistira Aria Utama | TA 2012 - 2013 33. 33 gerak teratur objek- objek piringan bintang-bintang muda debu dan gas debu dan gas jatuh ke bidang gerak tak beraturan objek- objek halo Adakah mekanisme yang mengantarkan galaksi untuk sampai pada bentuknya yang sekarang? Judhistira Aria Utama | TA 2012 - 2013 34. 34 Klasifikasi GalaksiKlasifikasi Galaksi 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 &amp; McMillan Astronomy Today Rasio Bulge/disk Keterbukaan lengan Jumlah debu dan gas Tipe awal Tipe akhir Judhistira Aria Utama | TA 2012 - 2013 35. 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 2012 - 2013 36. 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 2012 - 2013 </p>