Benda Hitam Memiliki Waktu Hidup yang Lama

Penelitian baru dari Niels Bohr Institute memberi informasi baru yang menambah satu bagian pengetahuan mengenai misteri gelap di angkasa yaitu benda hitam. Penelitian ini dipublikasikan pada jurnal sains Physical Review Letters.

Jagad raya tidak hanya terdiri dari benda langit yang terlihat seperti bintang, planet dan galaksi tapi juga memiliki hal misterius seperti benda hitam. Astronom telah dapat mengukur bahwa benda hitam mempunyai jumlah besar namun tidak ada yang tahu karena tak pernah terlihat. Benda ini tidak memancarkan atau memantulkan cahaya, tidak terlihat, dan merupakan sebuah misteri sehingga para peneliti memiliki banyak teori.

Benda hitam telah membuat pusing peneliti sejak terdeteksi pada dekade 1970-an, dan menyebabkan penelitian intensif pada fenomena tersebut. Benda ini tak terlihat tapi memiliki massa sehingga gaya gravitasinya dapat diukur. Dengan menganalisa galaksi, dapat diukur berat benda hitam yang ternyata merupakan benda dengan massa kolektif terbesar di galaksi.

Seperti bintang yang banyak terdapat di galaksi. Galaksi juga berkelompok bahkan jumlahnya dapat mencapai ribuan. Peneliti fisika astronomi Signe Riemer-Sørensen, PhD dari Niels Bohr Institute, telah menganalisa dua kelompok galaksi yang bertabrakan.

Kelompok galaksi yang bertabrakan dianalisa

Ketika dua kelompok galaksi bertemu baik galaksi maupun benda hitam sebenarnya tidak bertabrakan. Tetapi sekitar 12 persen massa kelompok galaksi adalah awan besar dari gas dan debu . Nah awan inilah yang bertabrakan. Awan gas ini panas dan mengeluarkan sinar-x yang dapat diamati, sehingga dapat dilihat proses pendorongan keluar awan dari kelompok galaksi ketika bertabrakan. Ketika awan bertabrakan awan itu semakin panas dan mengeluarkan sinar-x lebih banyak sehingga menghasilkan gas.

Pengamatan menunjukkan bahwa benda hitam mungkin adalah jenis partikel baru yang belum terdeteksi. Beberapa dugaan mengatakan benda hitam merupakan partikel yang memancarkan sinar-x ketika meluruh. Salah satunya adalah axions, yaitu partikel yang dalam teorinya memiliki dimensi ekstra. Jadi untuk melihat sinar-x benda gelap, peneliti mencari lokasi dimana terdapat konsentrasi benda hitam tinggi tetapi tidak ada gas. Kondisi ini dipenuhi pada dua kelompok galaksi yang bertabrakan dimana awan gasnya telah didorong keluar.

Signe Riemer-Sørensen telah menganalisa satu kelompok galaksi yang bertabrakan. Analisa menunjukkan bahwa kelompok tersebut sangat berat dan memiliki banyak galaksi. Pengukuran gravitasi menunjukkan terdapat benda hitam sekitar 85 persen dari massa kolektifnya, namun tidak ada sinar-x apapun yang terukur.

Ketika benda hitam tidak memancarkan sinar-x secara signifikan maka mungkin untuk menghitung batas atas kecepatan peluruhan dan waktu hidup partikel. Hasilnya jika axion adalah benda hitam maka waktu hidupnya melebihi 3.000.000 milyar tahun. Jika dugaan ini benar maka hanya sedikit benda hitam yang meluruh jika ia terbentuk 13.7 milyar tahun lalu. Kesimpulannya adalah benda hitam memiliki waktu hidup yang sangat sangat sangat lama.

Komet Mungkin Meledak di Amerika Utara 13.000 Tahun Lalu

Akhirnya penemuan ilmiah baru menunjukkan kemungkinan ledakan komet di Amerika Utara 12900 tahun lalu, menjelaskan teka-teki yang dihadapi ilmuwan beberapa dekade belakangan mengenai pendinginan tiba-tiba pada bumi dan punahnya mamalia besar. Penemuan ini dilakukan oleh peneliti dari University of California at Santa Barbara dan kolega mereka. James Kennett, seorang paleoceanografer di universitas ini mengatakan bahwa penemuan mungkin menjelaskan beberapa kontroversi geologi yang sangat diperdebatkan belakangan ini.

Waktu yang menjadi pertanyaan adalah Younger Dryas, yaitu masa pendinginan tiba-tiba yang berlangsung 1000 tahun dan muncul pada masa awal kehangatan inter-glasial. Bukti adanya perubahan suhu terdapat pada inti es dan sedimen laut.

Nah menurut para peneliti, komet sebelum pemecahan pasti memiliki panjang sekitar 4 km, dan mungkin meledak di atmosfer atau menabrak lapisan es Laurentide di timur laut Amerika Utara. Kebakaran hutan di seluruh Amerika mungkin dampak dari pemecahan, musnahnya tumbuhan yang merupakan suplai makanan mamalia besar seperti mamooth membuat mereka punah karena kelaparan. Kemudian karena orang Clovis di Amerika Utara memburu mammoth untuk makanan mereka maka mereka juga terkena dampaknya sehingga kebudayaan mereka punah.

Tim peneliti juga mengunjungi beberapa tempat arkelogi Amerika Utara yang memiliki konsentrasi iridium tinggi, yaitu suatu unsur yang jarang ada di bumi dan biasanya merupakan petunjuk adanya komet dan meteorit. Selain itu mereka juga menemukan microspherules metalik pada komet; microspherules tersebut mengandung intan-nano. Komet itu juga mengandung molekul karbon yang disebut fullerenes, dengan gas didalamnya yang mengindikasikan asalnya dari luar angkasa. Oleh karena iu tim menyimpulkan bahwa tabrakan komet merusak kestabilan lapisan es Laurentide, sehingga mengalirkan air dalm volume besar ke Samudra Arktik dan Atlantik Utara.

Kennett menambahkan bahwa "Ini, akan merusak sirkulasi aliran laut sehingga atmosfer lebih dingin dan glasiasi masa Younger Dryas. Kita menemukan bukti tabrakan di sebelah barat sampai pada kepulauan Santa Barbara Channel."

Gelombang Elektromagnetik dan Cahaya

Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik dapat digambarkan sebagai dua buah gelombang yang merambat secara transversal pada dua buah bidang tegak lurus yaitu medan magnetik dan medan listrik. Merambatnya gelombang magnet akan mendorong gelombang listrik, dan sebaliknya, saat merambat, gelombang listrik akan mendorong gelombang magnet. Diagram di atas menunjukkan gelombang cahaya yang merambat dari kiri ke kanan dengan medan listrik pada bidang vertikal dan medan magnet pada bidang horizontal.

cahaya

Cahaya adalah energi berbentuk gelombang elekromagnetik yang kasat mata dengan panjang gelombang sekitar 380–750 nm. Pada bidang fisika, cahaya adalah radiasi elektromagnetik, baik dengan panjang gelombang kasat mata maupun yang tidak.

Cahaya adalah paket partikel yang disebut foton.

Kedua definisi di atas adalah sifat yang ditunjukkan cahaya secara bersamaan sehingga disebut "dualisme gelombang-partikel". Paket cahaya yang disebut spektrum kemudian dipersepsikan secara visual oleh indera penglihatan sebagai warna. Bidang studi cahaya dikenal dengan sebutan optika, merupakan area riset yang penting pada fisika modern.

Studi mengenai cahaya dimulai dengan munculnya era optika klasik yang mempelajari besaran optik seperti: intensitas, frekuensi atau panjang gelombang, polarisasi dan fasa cahaya. Sifat-sifat cahaya dan interaksinya terhadap sekitar dilakukan dengan pendekatan paraksial geometris seperti refleksi dan refraksi, dan pendekatan sifat optik fisisnya yaitu: interferensi, difraksi, dispersi, polarisasi. Masing-masing studi optika klasik ini disebut dengan optika geometris (en:geometrical optics) dan optika fisis (en:physical optics).

Pada puncak optika klasik, cahaya didefinisikan sebagai gelombang elektromagnetik dan memicu serangkaian penemuan dan pemikiran, sejak tahun 1838 oleh Michael Faraday dengan penemuan sinar katoda, tahun 1859 dengan teori radiasi massa hitam oleh Gustav Kirchhoff, tahun 1877 Ludwig Boltzmann mengatakan bahwa status energi sistem fisik dapat menjadi diskrit, teori kuantum sebagai model dari teori radiasi massa hitam oleh Max Planck pada tahun 1899 dengan hipotesa bahwa energi yang teradiasi dan terserap dapat terbagi menjadi jumlahan diskrit yang disebut elemen energi, E. Pada tahun 1905, Albert Einstein membuat percobaan efek fotoelektrik, cahaya yang menyinari atom mengeksitasi elektron untuk melejit keluar dari orbitnya. Pada pada tahun 1924 percobaan oleh Louis de Broglie menunjukkan elektron mempunyai sifat dualitas partikel-gelombang, hingga tercetus teori dualitas partikel-gelombang. Albert Einstein kemudian pada tahun 1926 membuat postulat berdasarkan efek fotolistrik, bahwa cahaya tersusun dari kuanta yang disebut foton yang mempunyai sifat dualitas yang sama. Karya Albert Einstein dan Max Planck mendapatkan penghargaan Nobel masing-masing pada tahun 1921 dan 1918 dan menjadi dasar teori kuantum mekanik yang dikembangkan oleh banyak ilmuwan, termasuk Werner Heisenberg, Niels Bohr, Erwin Schrödinger, Max Born, John von Neumann, Paul Dirac, Wolfgang Pauli, David Hilbert, Roy J. Glauber dan lain-lain.

Era ini kemudian disebut era optika modern dan cahaya didefinisikan sebagai dualisme gelombang transversal elektromagnetik dan aliran partikel yang disebut foton. Pengembangan lebih lanjut terjadi pada tahun 1953 dengan ditemukannya sinar maser, dan sinar laser pada tahun 1960.

Era optika modern tidak serta merta mengakhiri era optika klasik, tetapi memperkenalkan sifat-sifat cahaya yang lain yaitu difusi dan hamburan.

Buih Capucino Seperti Sebuah Superkonduktor??

Fisikawan menemukan bahwa penyusunan domain magnetik seperti buih mempunyai pola yang sama seperti buih sabun atau buih susu pada capucino (Sumber:iStockphoto) Untuk melihat perkembangan terakhir superkonduktor tipe l, lihatlah buih pada secangkir cappucino. Tim fisikawan dari laboratorium Ames Departeman Energi U.S. dan para pelajar menemukan bahwa penyusunan domain magnetik seperti buih mempunyai pola yang sama seperti buih sabun atau buih susu pada kopi. Kemiripan antara pola bentuk poligonal busa konvesional dengan “suprafroths” adalah polanya dibentuk oleh medan magnet di sebuah superkonduktor. Hal ini membuat suprafroth sebagai sebuah model untuk sistem studi buih.

Analisis Inti Es Greenland Menunjukkan Perubahan Iklim yang Drastis

Informasi yang didapat dari inti es Greenland oleh sebuah tim saintis internasioanal yang menunjukkan bahwa dua suhu bagian besar belahan bumi utara meningkat ketika mendekati akhir zaman es 11.500 tahun yang lalu berhubungan dengan pergeseran dasar sirkulasi atmosfer.

Inti es menunjukkan bahwa bagian utara belahan bumi terbentuk secara singkat dari tahun es 14.700 tahun yang lalu dengan 22 derajat Fahreheit hanya dalam waktu 50 tahun, kemudian kembali ke kondisi es sebelum tiba-tiba memanas lagi kira-kira 11.700 tahun yang lalu. Dan secara mengejutkan bukti pusat es Greenland menunjukkan adanya “pengaturan” besar-besaran pada sirkulasi atmosfer di belahan bumi utara yang berhubungan dengan lonjakan temperatur, dimana setiap pengaturan memerlukan waktu satu atau dua tahun, sebut peneliti.

Penemuan baru diharapkan dapat membantu saintis mengembangkan permodelan komputer yang telah ada untuk memprediksi perubahan iklim yang akan datang akibat meningkatnya efek rumah kaca di atmosfer yang meningkatkan suhu global.

Tim menggunakan perubahan pada tingkat debu dan isotop air stabil dalam lapisan es tahunan sepanjang 2 mil dari pusat es Greenland, yang terbentuk dari lembaran-lembaran es dari tahun 1998 sampai dengan 2004, untuk menggambarkan temoeratur masa lalu dan turunya salju. Paper mereka dipublikasikan pada 19 juni oleh Science Express, versi online sains.

Inti es – dianalisa dengan mikroskop powerful – yang diambil sebagai bagian dari proyek inti es Greenland Utara oleh Dorthe Dahl-Jensen pimpinan proyek pusat es dan iklim dari Institut Neils Bohr Universitas Copenhagen. Studi termasuk 17 co investigator dari Eropa, satu dari Jepang dan dua dari USA-- Jim White dan Trevor Popp dari Universitas Colorado di Boulder.

“Kami telah menganalisa perubahan dari periode akhir glasial hingga periode pemanasan interglasial sekarang, dan perubahan iklim yang terjadi tiba-tiba, seperti ada seseorang yang menekan tombol,” kata Dahl- Jenson.

Menurut peneliti, periode peringatan keras pertama mulai dari 14.700 sampai 12.900 tahun yang lalu ketika kondisi super beku kembali sekitar 1.200 tahun sebelum permulaan kejadian hangat tajam. Dua kejadian ini menunjukkan kecepatan proses perubahan iklim alami yang belum ada sebelumnya di inti es, sebut White, direktur Institut CU-Boulder.

“Kita mulai memisahkan urutan perubahan iklim tiba-tiba ini,” sebut White, yang didanai oleh National Science Foundation's Office of Polar Programs. “Karena perubahan iklim yang cepat akan menantang masyarakat manapun bahkan yang paling modern dan mampu beradaptasi, maka mengetahui asal mula dan evolusi perubahan iklim merupakan pertanyaan iklim yang paling mendesak untuk dijawab.”

“Kedua kejadian dramatis itu dimulai dengan menurunnya deposisi debu Greenland, yang mengindikasikan suhu tropis lebih tinggi dan banyaknya hujan di gurun Asia,” tambah White. Tim percaya pemanasan tropis kuno membuat perubahan atmosfer di khatulistiwa, intensifnya badai laut pasifik, mencairnya es laut atlantis utara dan panas atmosfer di Greenland dan belahan bumi utara.

“Kami mengusulkan beberapa kejadian yang dimulai di dekat khatulistiwa dan menyebabkan perubahan laut dan atmosfer yang menunjukkan anatomi perubahan iklim tiba-tiba,” tulis pengarang. White memiripkan kejadian ini dengan pergeseran arus panas di Amerika Utara yang menyebabkan munculnya badai di sana.

“Kita tahu itu akan terjadi tapi tidak tau kapan. Pertanyaannya adalah dapatkah kita melihat gejalanya sebelum itu terjadi?. Jika tidak kita sama seperti meluncur cepat di jalan sempit dan berharap tak ada tikungan di depan”, tambah White. “Nah dengan catatan tahunan es ini kita dapat menunjukkan suhu dan tingkat penyerapan sebelumnya, isi atmosfer kuno dan bahkan bukti waktu dan besarnya badai, kebakaran dan letusan gunung berapi”.