Morfologi Galaksi

Kumpulan PPT Galaksi M. Miftahul Fahmi

Dari berbagai sumber

GALAKSI BIMA SAKTI Judhistira Aria Utama Lab. Bumi & Antariksa Jurusan Pendidikan Fisika FPMIPA UPI

Apakah Galaksi Itu? Galaksi adalah kumpulan bintang dan materi antarbintang yang terisolasi di bawah pengaruh Di dalam galaksi terdapat 10 - 10 buah bintang. Di Bima Sakti (Milky Way) terdapat tidak kurang dari gravitasi. 2x10 buah bintang. 7

11

12

Struktur Dasar Galaksi

• Piringan galaksi (galactic disk) • Benjolan di pusat (galactic bulge) • Struktur bola (galactic halo)

Pengukuran Bima Sakti

Pemahaman kita tentang ukuran dan bentuk Bima Sakti tidak terlepas dari perkembangan skala jarak dalam astronomi!

• Metode cacah bintang (star count) • Pengamatan bintang variabel • Pengamatan gugus bola

Metode Cacah Bintang (Star Count)

Grolier Encyclopedia Sir William Herschel (1738 – 1822)

Pada akhir abad ke-18, Sir William Herschel mencoba menaksir ukuran dan bentuk galaksi dengan menghitung banyaknya bintang yang dapat dilihat pada arah yang berbeda-beda di langit malam. Asumsikan seluruh bintang memiliki kecerlangan intrinsik yang sama!

• Tinjau daerah berbentuk bola dengan jarijari R: Jumlah bintang yang dica-kup memenuhi R hubungan: N = kerapatan x volume N = ρ x (4R3/3) Saya berkesimpulan bahwa bentuk Bima Sakti menyerupai piringan (disk-shaped) dengan Matahari berada di dekat pusat piringan.

Kritik: Grolier Encyclopedia

Pada arah kutub  kerapatan bintang rendah Pada bidang galaksi  debu & gas memblokir sinar, sehingga bintang tampak redup

• Dengan mengingat modulus jarak dari Pogson: m – M = 5logd – 5 diperoleh jumlah bintang yang lebih terang daripada magnitudo semu m adalah: (m-M+5)/5 Saya berkesimpulan bahwa ]3 N(m) = [D/3][10 bentuk Bima Sakti menyerupai piringan (diskshaped) dengan Matahari berada di dekat pusat piringan.

Kritik: Grolier Encyclopedia

Pada arah kutub  kerapatan bintang rendah Pada bidang galaksi  debu & gas memblokir sinar, sehingga bintang tampak redup

Bima Sakti versi Herschel

Kedua buah “jari panjang” ini menunjukkan bahwa di daerah tersebut serapan oleh debu dan gas lebih sedikit dibandingkan tempat lain.

Pengamatan Bintang Variabel • Tidak semua bintang yang kita amati memiliki kecerlangan permukaan yang tetap. Bintang yang berubahubah cahayanya ini disebut sebagai bintang variabel.

Apapemicuperubahan kuat cahaya bintang?

• Bintang tersebut merupakan komponen sistem bintang ganda gerhana; atau • Ada mekanisme internal yang mengakibatkan perubahan kuat cahaya bintang.

• Pada sistem bintang ganda gerhana, masing-masing komponen akan menggerhanai dan tergerhanai secara bergantian yang berakibat pada perubahan kuat cahaya secara periodik. • Pada bintang tunggal yang berada pada tahap RAKSASA (giant) atau MAHARAKSASA MERAH (red supergiant), peristiwa ionisasi dan rekombinasi atom-atom hidrogen dan helium di bagian luar bintang yang terjadi secara bergantian akan membuat lapisan luar bintang secara periodik mengembang dan mengempis (berdenyut!). Pusat Bintang

Lapisan Luar Bintang

Rekan saya sesama astronom wanita, Miss Henrietta Leavitt, berhasil mendapatkan hubungan periodeluminositas untuk variabel cepheid.

Ini bukti nyata, bahwa wanita pun BISA.

Miss Annie Jump Cannon (1863-1941)

 Hubungan periode – luminositas: “makin terang suatu cepheid, makin besar periode perubahan kuat cahayanya.”

Hubungan antara periode dan luminositas perubahan kuat cahaya variabel Cepheid

-6 i he p Ce

-4

eI p i dT

Mv

i he p Ce

-2

eI p i dT

I

0 0, 3

0, 5

1, 0

3, 0

5, 10,0 0 Periode

30,0

50,0

Dengan informasi Mv dan V (pengamatan fotometri; dapat dicari) dapat ditentukan jarak objek menggunakan modulus jarak.

Cepheid tipe I (klasik)

Cepheid tipe II

 bercampur dengan debu

 tidak bercampur dengan

antarbintang  berperan sebagai “lilin penentu jarak”  untuk suatu periode, lebih terang 1,5 magnitudo dibandingkan tipe II

debu antarbintang  bergerak cepat  tergolong bintang populasi II

• Dengan bantuan bintang variabel Cepheid yang terdapat di galaksi lain, melalui hubungan periode – luminositas, jarak galaksi tersebut dapat ditentukan. • Dengan metode ini astronom dapat memanfaatkan bintang variabel sebagai cara untuk menentukan jarak, baik di dalam maupun di luar galaksi kita (~ 25

Pengamatan Gugus Bola • Pada awal abad ke-20, Harlow Shapley menggunakan pengamatan gugus bola untuk mempelajari bentuk Bima Sakti. • Hasil penting yang diperoleh Shapley: 1) sebagian besar gugus bola jauh dari Matahari 2) distribusi tiga dimensi gugus bola dalam ruang

Skema Galaksi Bima Sakti Tampak Samping (Sumber: L.S. Sparke, J.S. Gallagher Galaxies in the Universe)

Bagaimana Galaksi?

Mengamati

Piringan

• Pengamatan pada panjang gelombang yang tidak terganggu oleh gangguan debu dan gas di ruang antarbintang. • Hidrogen netral (HI) banyak terdapat di piringan galaksi. • Perubahan orientasi spin orbit antara proton dan elektron menghasilkan radiasi dengan -6

Piringan Galaksi Relatif datar (highly flatte-ned)

Halo Galaksi

Bulge Galaksi

Relatif sferis dengan sedikit saja pendataran

Berbentuk lonjong

Dihuni oleh bintangbintang muda dan tua

Dihuni oleh bintangbintang tua

Dihuni oleh bintangbintang 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

Bintang-bintang di dalamnya bergerak dalam orbit yang acak

Bintang-bintang di dalam-nya bergerak dalam orbit yang acak

Gas dan bintangbintang bergerak dalam orbit melingkar di bidang galaksi Terdapat lengan spiral

Terdapat gugus bola Terdapat cincin gas dan arus pasang (tidal dan debu di dekat stream) pusat

• Fakta:

Galaksi dihuni oleh bintang-bintang dengan berbagai usia. • Pada tahun 1944, Walter Baade mengusulkan adanya dua macam populasi bintang: 1) populasi I (kelompok bintang muda) 2) populasi II (kelompok bintang tua) • Bintang populasi II adalah bintang yang terbentuk dari materi antarbintang yang masih bersih dari unsur berat. • Bintang populasi I adalah bintang yang terbentuk kemudian, dengan materi

Diagram Garpu Tala Hubble

Galaksi Elips: • Tidak memiliki fitur, berbentuk sferoid yang disusun oleh bintang-bintang nya.. • Diklasifikasikan berdasarkan kenampakan bentuk distribusi bintangnya E0 (bola) sampai E7 (sangat pipih) • secara umum: En, dimana n = 10(1-b/a), dan b/a adalah perbandingan sumbu yang teramati (panjang sumbu minor/panjang sumbu mayor). b/a = 1: E0 tampak sebagai lingkarasn b/a = 1/2: E5 tampak sebagai elips b/a = 0.3: E7 Galaksi E yang pipih

Lecture 3

Morphology

Galaksi Lenticular (S0) : • tampak seperti gabungan antaran spiral dan elips. • berada ditengah pada diagram garpu tala. • S0 menampilkan struktur seperti piringan sebagai tambahan fitur yang menyerupai elips. • berbentuk seperti lensa jika dilihat dari samping (edge-on). • memiliki piringan namun tidak memiliki lengan spiral. • Subtipe:S01, S02, S03 yang bergantung kepada kekuatan komponen debu di piringan: S01 – tidak memiliki debu S03 – fitur debu yang jelas dan kontinu • Subkelas batang: SB01, SB02, SB03, bergantung dari kenampakan batang. Lecture 3

Morphology

Galaksi spiral: • atau galaksi piringan • Memiliki pusat buldge dan piringan dengan lengan spiral, daerah HII • Beberapa memiliki interior batang di lengan spiralnya • Subtipe (normal): Sa, Sb, Sc (berbatang): Sba, SBb, SBc • Subtipe berdasarkan tiga karakteristik: 1) porsi buldge – ukuran dan total kecerlangan: rasio bulge-piringan (B/D) - Sa – didominasi buldge (B/D besar) - Sc – buldge lemah (B/D kecil) Lecture 3 Morphology

2) “kerapatan” lengan spiral - Sa – lengannya rapat - Sc – lengannya terbuka 3) derajat resolusi bintang-bintang/daerah HII - Sa - rendah - Sc - tinggi • kriteria ke2 dipengaruhi oleh inklinasi,dan ke3 dipengaruhi oleh jarak. Sistem yang modern menggantungkan klasifikasi pada kriteria ke1, karena lebih dapat dikuantisasikan. Lecture 3

Morphology

Galaksi Irregular : • Tidak memiliki kesimetrisan • jumlah galaksi yang luminus nya sedikit • Subtipe berdasarkan Hubble: * Type I – bintang-bintangnya dapat diamati terpisah, HII regions * Type II – fitur halus, bintang-bintang tidak dapat diamati terpisah, sering terdapat pita penyerapan/absorpsi • Contoh: Type I – LMC(large Magellanic Cloud-Awan Magelan Besar) Type II - M82 • Contoh yang paling baik adalah galaksi yang dekat, karena galaksi irregular cenderung tidak terang. Lecture 3

Morphology

Other Classification Systems • Hubble t-types Coarse numerical representation of Hubble types: Hubble: E E-S0 S0 S0/a Sa Sab Sb Sbc Sc Sc-Irr Irr t-type: -5 -3 -2 0 1 2 3 4 6 8 10 Easy (digital) scheme for use in computer databases.

Lecture 3

Morphology

Rotasi Galaksi yang ANEH!

Rotasi Galaksi yang ANEH!

Penyebab… “Normal Matter” 4% Dark Energy 73%

Dark Matter 23%

Possible forms of dark matter

LET’S PLAY! Identifikasi DSO berikut dengan ciri-cirinya….

nk you! Let your mind explores the accelerating universe!