Hukum Hubble Tentang Ekspansi.docx

Penemuan Hukum Hubble Tentang Ekspansi Riwayat hidup Edwin Hubble Edwin Powell Hubble adalah seorang astronom Amerika yang terkenal dengan "Hukum Hubble ". Yakni salah satu hukum dalam astronomi yang menyatakan bahwa pergeseran merah dari cahaya yang datang dari galaksi yang jauh adalah sebanding dengan jaraknya. Hukum ini pertama kali dirumuskan oleh Edwin Hubble pada tahun 1929. Teori "Hukum Hubble" telah ditemukan sebelumnya oleh Georges Lemaitre, seorang astronom Belgia yang mempublikasikan karyanya di jurnal. Masih banyak kontroversi seputar masalah ini dan beberapa berpendapat bahwa itu harus disebut sebagai " hukum Lemaitre" namun komunitas astronomi belum memakainya. Hubble juga dikenal memberikan bukti substansial bahwa " nebula "sebenarnya galaksi di luar Bima Sakti. Hubble mendukung pergeseran Doppler interpretasi dari pergeseran merah diamati yang telah diusulkan sebelumnya oleh Slipher, yang menyebabkan teori ekspansi metrik ruang. Edwin Powell Hubble lahir di Missouri, Amerika Serikat, pada 29 November1889, dari pasangan Virginia Lee James (1864-1934) dan John Powell Hubble, seorang eksekutif asuransi, di Marshfield, Missouri, dan pindah ke Wheaton, Illinois, pada tahun 1900. Masa kecilnya dihabiskan di kota itu hingga umur 10 tahun ketika keluarganya berpindah ke Chicago, tempat dia menamatkan pendidikanya hingga jenjang sekolah menengah. Sejak kecil, Edwin Hubble sudah menunjukkan minatnya pada dunia sains dan misteri pembentukan alam semesta terlihat dari hobi membaca buku-buku karangan Julius Verne, misalnya 20.000 Leagues Under the Sea dan From the Earth to the Moon, juga King Solomon’s Mineskarya Henry Rider Haggard. Namun pada masa mudanya di lebih dikenal sebagai atlet dari pada kegeniusannya. Tujuh kali dia menjadi juara dan sekali saja menduduki peringkat ketiga dalam sebuah kompetisi tingkat sekolah 1906. Pada tahun yang sama rekor lompat tinggi di Illnois berhasil dipecahkannya.

Ketika kuliah Hubble melanjutkan minatnya pada olahraga dengan berlatih basket dan tinju. Meskipun demikian, bukan berarti kuliahnya terabaikan dia lulus tepat waktu menjadi sarjana dalam bidang matematika dan astronomi di Universitas Chicago pada 1910. Kemudian, dia memilih melanjutkan kuliah hukum di Universitas Oxford, Inggris setelah memperoleh beasiswa Rhodes. Saat itu dia tidak berfikir untuk berkarir dalam bidang sains. Waktu tiga tahun dihabiskannya hingga memperoleh gelar Master of Arts. Pada 1913, Hubble kembali ke AS dan memulai karirnya sebagai pengacara dengan membuka pelayanan hukum di Ouseville, Kentucky. Dia juga sempat menjadi guru

sekolah

menengah

dan

pelatih

basket

di

New

Albany,

Indiana.

kondisi tersebut tidak berlangsung lama setelah dia menyadari bahwa minatnya pada bidang astronomi jauh lebih besar. Oleh karena itu, Hubble kembali mendalami astronomi dan begabung dengan observatorium Yerkes di Universitas Chicago hingga memperoleh gelar doctor pada 1917. Setelah menjalani wajib militer dalam Perang Dunia I, Hubble bekerja di Obsevatorium Mount Wilson di California. Disana dia banyak membuat rekaman astronomi menggunakan teleskop Hooker berdiameter 250 sentimeter. Dia membuktikan bahwa bintang-bintang variable terletak diluar galaksi kita dan menentukan adanya beberapa galaksi-galaksi lain selain Bimasakti yang kemudian berkembang sebagai konsep alam semesta. Hubble juga membuat system kalsifikasi untuk berbagai galaksi yang berhasil diamati,

mengaturnya

satu-persatu

berdasarkan

jarak,

bentuk,

dan

tingkat

pencahayaanya, dengan memerhatikan menurunnya emisi cahaya galaksi, dia melihat bahwa galaksi-galaksi terebut bergerak saling menjauh dengan perbandingan jarak yang konstan. Semakin jauh suatu galaksi, semakin besar pula kecepatannya. Dari sinilah dia mampu merumuskan Hukum Hubble pada 1929 yang dapat digunakan untuk memeperkirakan umur alam semesta. Dia mendapatkan hubungan tersebut linier dan menuliskannya dalam rumus yang menyatakan bahwa naiknya kecepatan berbanding lurus dengan jarak galaksi dan tetapan Hubble yang dia

tentukan. Dengan mengukur tetapan Hubble, umur alam semesta dapat diperkirakan, yaitu 13-15 milliar tahun. Dengan rumus Hubble itu dapat diperoleh bahwa semua galaksi itu pada awalnya menyatu di suatu titik. Pendapat inilah yang menjadi bukti kuat kebenaran Teori Ledakan Besar (Big Bang). Penemuan ini juga menunjukkan bahwa alam semesta mengembang atau bertambah luas. Salah satu catatan menarik dari penemuan ini ada hubungannya dengan Albert Einstein. Pada 1917 Einstein memeperkenalkan Teori Relativitas Umum yang menghasilkan model alam semesta berdasarkan teorinya tersebut dan mengklaim bahwa ruang dipengaruhi gravitasi. Dengan demikian, seharusnya alam semesta bisa saja berkembang atau berkontraksi. Namun, dia menyatakan bahwa hal tersebut tidak wajar sehingga memperbarui teorinnya dan menyatakan bahwa alam semesta tetap dan tidak bergerak. Dengan adanya temuan Hubble, Einstein menyadari dan mengatakan bahwa revisinya tentang teori alam semesta yang dibuatnya sendiri adalah kekeliruan terbesar dalam hidupnya. Dia sempat mengunjungi Hubble pada 1931 untuk berterima kasih. Temuan Hubble telah merevolusi bidang astronomi. Tidak hanya membuktikan adanya galaksi lain, dai berhasil menunjukkan bukti yang kuat bahwa alam semesta berkembang. Edwin Hubble meninggalkan Mount Wilson pada 1942 untuk terlibat dalam Perang Dunia II, pada 1946, dia menerima penghargaan Medal of Merit atas jasanya yang besar terhadap masyarakat. Dia juga pada 1948 terpilih sebagai Honorary Fellow dari Queen’s Collage, Oxford atas kontribusinya yang luar biasa bagi dunia astronomi. Setelah perang berakhir, Hubble kembali melanjutkan kegiatannya di Mount Wilson. Saat itu, dia mengalami sedikit kesulitan untuk melakukan penelitian sehingga meyakinkan pengelola observatorium untuk memasang teleskop yang lebih besar agar dapat mempelajari alam semesta lebih baik. Hubble sendiri ikut menentukan instrument pada desain Teleskop Hale berdiameter 500 sentimeter yang dipasang di observatorium Mount Palomar. Sebagai

penghormatan, dia menjadi pemakai perdana alat tersebut. Saat itu ia mengatakan, “Saya berharap dapat menemukan sesuatu diluar dugaan”. Rasa penasarannya terhadap misteri alam semesta dilanjutkan dengan penelitian baik pada observatorium di Mount Wilson maupun Mount Palomar. Belum juga selesei untuk menyiapkan beberapa malam pengamatannya, dia meninggal pada 28 September 1953 di San Marino, California. untuk mengenang jasanya yang sangat besar dalam bidang astronomi. dibangunlah teleskop terbaik yang pernah dibangun di luar angkasa dan masih beroperasi sampai sekarang diberi nama Teleskop Ruang Angkasa Hubble (HST). Sejak diluncurkan tahun 1990, HST telah menghasilkan potret luar angkasa yang menakjubkan. Hukum Hubble Tentang ekspansi Dalam ilmu astronomi, kita mengenal apa yang disebut sebagai hukum Hubble (Hubble’s Law). Hukum ini menyatakan bahwa pergeseran merah dari cahaya yang datang dari galaksi yang jauh adalah sebanding dengan jaraknya. Hal ini yang mendasari teori bahwa jagat raya ini mengembang. Hukum ini pertama kali dirumuskan oleh Edwin Hubble pada tahun 1929. Hukum ini masih berkaitan tentang efek pergeseran Doppler. Dimana galaksigalaksi sebenarnya bergerak saling berjauhan memberikan sebuah gambaran tentang alam semesta yang mengembang yang apabila diekstrapolasikan ke waktu lampau akan berpangkal pada peristiwa sebuah dentuman besar (big bang) yang menandai terbentuknya alam semesta. Hubble membandingkan jarak ke galaksi dekat dengan pergeseran merah mereka, dan menemukan hubungan yang linear. Perkiraannya tentang suatu konstanta perbandingan ini dikenal dengan nama konstanta Hubble (dan sekarang juga dikenal sebagai “parameter Hubble” karena ternyata hal ini bukanlah sekedar konstanta, melainkan suatu parameter yang tergantung pada waktu yang menandakan perluasan alam semesta yang dipercepat), sebenarnya meleset dengan faktor 10.

Lebih jauh lagi, jika seseorang menggunakan pengamatan Hubble yang asli dan kemudian memakai jarak yang paling akurat dan kecepatan yang sekarang diketahui, ia akan memperoleh suatu grafik scatter plot yang acak tanpa hubungan yang jelas antara pergeseran merah dengan jarak. Sekalipun demikian, hubungan yang hampir linear antara pergeseran merah dan jarak dikuatkan oleh pengamatan setelah Hubble. Hukum Hubble dapat dinyatakan sebagai berikut:

𝑣 = 𝐻0 𝐷 dimana : v = Pergeseran merah, biasanya dinyatakan dalam km/s (kecepatan di mana galaksi menjauhi kita, untuk menghasilkan pergeseran merah ini melalui efek Doppler), H0 = Parameter Hubble (pada pengamat, seperti dilambangkan dengan indeks 0), D = Jarak sekarang dari pengamat ke galaksi, yang diukur dalam megaparsek: Mpc. Kita dapat menurunkan hukum Hubble secara matematis jika ia menganggap bahwa alam semesta mengembang (atau menyusut) dan menganggap bahwa alam semesta adalah homogen, yang berarti bahwa semua titik di dalamnya adalah sama. Selama sebagian besar dari paruh kedua abad ke-20, nilai dari H0 diperkirakan berada di antara 50 dan 90 km/s/Mpc. Nilai dari konstanta Hubble sudah merupakan topik kontroversi yang cukup lama dan pahit antara Gérard de Vaucouleurs yang menyatakan bahwa nilainya adalah 100 dan Allan Sandage yang menyatakan bahwa nilainya adalah 50. Proyek Hubble Key benar-benar melakukan perbaikan penting dalam menentukan nilai ini dan pada bulan Mei 2001 mempublikasikan perkiraanya sekitar 72+/-8 km/s/Mpc. Pada tahun 2003 satelit WMAP menyempurnakan lebih jauh menjadi 71+/-4, menggunakan cara yang sama sekali berbeda, berdasarkan pada pengukuran anisotropi pada radiasi latar belakang gelombang mikro kosmik. Angka ini

kemudian dikoreksi lagi pada Agustus 2006. Berdasarkan data dari Observatorium Sinar X Chandra, nilai konstanta hubble ditetapkan pada angka 70 (km/s)/Mpc, +2.4/-3.2. Hukum Hubble sendiri menyebutkan bahwa Untuk tiap jarak sejuta tahun cahaya [9,460.700.E+18 km, 306,597.989 kiloparsec], kecepatan menjauh galaksi meningkat seratus mil per sekon [160,934 km/s]. Sedangkan untuk konstanta Hubble sendiri dapat di tuliskan sebagai berikut : H = v / s = c / rH v=H.s s=v/H dimana : H = Hubble’s constant, konstanta Hubble, konstanta kosmik Hubble, konstanta semesta Hubble, dalam per sekon v = velocity, kecepatan resesi galaksi, dalam meter per sekon s = space distance, jarak relativ galaksi, dalam meter c = konstanta kecepatan cahaya dalam ruang hampa = 2,997.925.E+08 m/s rH = radius semesta Hubble, radius semesta bisa-diamati, dalam meter tH = waktu ekspansi semesta Hubble, dalam sekon H, konstanta semesta Hubble, dalam per sekon = (50 → 100) km/s/megaparsec = (50.000 → 100.000) m/s/1.000.000 parsec = (0,5 → 1).E+05 m/s/E+06 parsec = (0,5 → 1) m/s/10 parsec = (0,5 → 1) m/s/10 x 3,085.674.E+16 m

= (0,5 → 1) / 3,085.674.E+17 /s = (0,5 → 1) * 3,240.783.E–18 /s = (1,620.291 → 3,240.783).E–18 /s = (1,62 → 3,24).E–18 /s Nilai konstanta Hubble adalah sekitar 100 mil per sekon per juta tahun cahaya. Sehingga untuk tiap jarak sejuta tahun cahaya, kecepatan menjauh galaksi meningkat 100 mil per sekon. Jarak semesta bisa diamati oleh Hubble mencapai 6 milyar milyar mil atau 6 milyar parsec. Nilai konstanta Hubble ini berlaku dengan asumpsi bahwa semesta seragam dan homogen. Jika diasumpsikan tak seragam dan heterogen, maka nilai konstanta berubah, dan bervariasi antara 50 s/d 100 km per sekon per Megaparsec, dimana 1 parsec setara 3,261.560 tahun cahaya, dan 1 mil = 1,609.34 km atau 1 km = 0,621.371 mil. Nilai konstanta Hubble membesar pada jarak ekstrim, karena penurunan kecepatan resesi galaksi dibawah pengaruh gravitasi, dimana semesta mulai merem pemuaian untuk berhenti memuai. Konstanta Hubble adalah “konstan” dalam arti bahwa konstanta ini dipercaya bisa dipakai untuk semua kecepatan dan jarak pada masa sekarang. Nilai dari H (yang biasa disebut sebagai parameter Hubble untuk membedakannya dengan nilai sekarang, konstanta Hubble) berkurang terhadap waktu. Jika kita menganggap bahwa semua galaksi mempertahankan kecepatannya relatif terhadap kita dan tidak mengalami 1

percepatan atau perlambatan, maka kita memiliki 𝐷 = 𝑣𝑡 dan oleh karena itu 𝐻 = 𝑡 , di mana t adalah waktu sejak dentuman dahsyat (Big Bang). Rumus ini dapat digunakan untuk memperkirakan usia alam semesta dari H. Namun pengamatan akhir-akhir ini menunjukkan bahwa gerak galaksi 1

dipercepat menjauhi kita, yang berarti bahwa 𝐻 > 𝑡 (tetapi tetap saja berkurang 1

terhadap waktu) dan perkiraan 𝐻 (antara 11 dan 20 milyar tahun) sebagai usia alam 𝑜

semesta adalah terlampau kecil.

Dari uraian di atas dapat disimpulkan bahwa 

Jarak D ke galaksi dekat dapat diperkirakan misalnya dengan membandingkan kecerahan yang tampak dengan kecerahan mutlak yang dianggap benar.



Jika galaksi itu sangat jauh, maka kita harus mengambil D sebagai jarak ke galaksi pada masa sekarang, bukan pada saat cahaya itu dipancarkan. Jarak ini sangatlah sulit untuk ditentukan.



Kecepatan v didefinisikan sebagai laju perubahan D.



Untuk galaksi yang cukup dekat, kecepatan v dapat ditentukan dari pergeseran merah galaksi z menggunakan rumus v ≈ zc di mana c adalah kecepatan cahaya. Akan tetapi, hanya kecepatan karena pengembangan alam semesta yang boleh dipakai: semua galaksi bergerak relatif antara satu dengan yang lain tidak tergantung pada pengembangan alam semesta, dan kecepatan relatif dari galaksi-galaksi ini, yang disebut kecepatan peculiar tidak diperhitungkan oleh hukum Hubble. Untuk galaksi-galaksi yang sangat jauh, v tidak dapat ditentukan dengan mudah dari pergeseran merah z dan bisa lebih besar dari c.



Sistem yang diikat oleh gravitasi, seperti galaksi atau tata surya kita, bukanlah subjek dari hukum Hubble dan tidak mengembang.

Proses penemuan Hukum Hubble tentang ekspansi Hukum Hubble ditemukan atas dasar rasa penasaran yang dimiliki Edwin Hubble. Hubble yang telah lulus dari fakultas hukum dan memulai karir menjadi pengacara, serta mengelola Lembaga Pelayanan Hukum di Ouseville, Kentucky, lambat laun merasa jenuh dengan pekerjaannya. Kemudian Hubble mulai kembali pada ketertarikan lamanya ketika masih muda yaitu tentang terbentuknya alam semesta. Karena rasa semangatnya itu yang mendorog hubble untuk kembali mendalami ilmu astrom=nomi dan memutuskan untuk melanjutkan kuliah di Universitas Chicago dan bergabung dengan Obsevatorium Yerkes, hingga lulus pada tahun 1917. Setelah perang dunia pertama Hubble bergabung dnegan Observatorium Mount Wilson di California. Hubble sering mengamati langit menggunakan teleskop Hooker berdiameter 250 cm. Saat mengamati angkasa raya dengan teleskop, Hubble melihat

bintang-bintang memancarkan cahaya berwarna sesuai dengan jaraknya. Hubble sadar bahwa bintang-bintang tersebut bergerak menjauhi bumi, dan juga saling menjauhi satu dan lainnya. Dengan melihat hal ini, hubble menyimpulkan bahwa tata surya atau jagat raya tidaklah statis namun selalu berkembang. Pada tahun 1929 hubble telah menemukan rangkaian dari hasil pengamatannya. Hubble berkeyakinan bahwa jagat raya mulanya merupakan satu kesatuan yang kemudian terpecah karena terjadinya suatu ledakan. Efek ledakan ini yang menyebabkan munculnya galaksi dan benda-benda langit lain. Disinilah hubble juga menemukan teori mengenai terbentuknya jagat raya yaitu teori bigbang. Pengaruh Hukum Hubble terhadap perkembangan IPTEKS Hukum Hubble yang dicetuskan oleh EdwinHubble membawa kemajuan pada dunia pengetahuan dan teknologi, dianytaranya adalah : 1. Diketahuinya tori tyerbentuknya tatasurya yaitu teori bigbang 2. 3. 4. 5. 6.

Dapat mengetahui umur sebuah bintang, bahkan umur jagad raya Terciptanya teleskop luar angkasa Hubble Berkembangnya penelitian mengenai luarangkasa Ditemukannya black hole, supernova, dan pembentukan bintang baru. Meningkatkan laju pengetahuan astronomi secara pesat