Selasa, 14 Juli 2009

TEORI TERBENTUKNYA ALAM SEMESTA

1. Terbentuknya Alam Semesta

1.1 Teori Terbentuknya Alam Semesta

Alam semesta terjadi pada tahun lampau bersamaan dengan berbagai letusan besar.

a. Teori Dentuman Atau Ledakan

Mengutamakan bahwa adanya suatu massa yang sangat besar dijagat raya dan mempunyai jenis yang sangat besar, meledak dengan hebatnya akibat adanya reaksi inti, massa yang meledak berserekan dan mengembang dengan sangat cepat serta menjauhi pusat ledakan, massa yang berserakan itu berbentuk kelompok dengan berat jenis relatif kecil dari massa semula yang kita kenal sebagai galaksi-galaksi ini terus bergerak menjauhi titik Intinya.

b. Teori Ledakan Besar (Big-Bang Theory)

Teori Big Bang yaitu teori yang bisa diterima secara ilmiah sekarang untuk menjelaskan asal mula terbentuknya alam semesta (universe).Teori ini berbunyi:

“ Alam semesta diciptakan kira-kira 15.000.000.000 (lima belas trilyun) tahun yang lalu,kejadiannya berawal dari meledaknya atom prima atau atom awal (Primeval Atom). Ledakan itu sangat besar dan dasyat yang menyebabkan berhamburannya seluruh isi (Materi dan energi)atom prima itu ke segala arah.”

Dengan dasar teori Big Bang itu, para ahli sekarang berhasil mereka ulang pembentukan alam semesta dari waktu ke waktu, dimulai dari pristiwa Big Bang bahkan saat ini mereka dapat memperkirakan bagaimana bentuk alam semesta ini beberapa abad nanti, contohnya jika Galaksi Bimasakti (Milkyway) tempat kita berpijak dan galaksi tetangga yang paling dekat yaitu Galaksi Andromedaakan saling bergerak mendekat dan suatu saat mereka akan bertabrakan.

c. Teori Ekspansi Dan Kontraksi

Dalam jangka waktu 30.000 juta tahun dalam masa ekspansi, terbentuklah galaksi beserta bintang-bintangnya. Ekspansi tersebut didukung oleh adanya tenaga yang bersumber dari reaksi inti hydrogen yang pada akhirnya membentuk berbagai unsur lain yang kompleks pada masa kontraksi, terjadi galaksi dan bintang-bintang yang terbentuk menyusut dengan menimbulkan tenaga berupa panas yang sangat tinggi.

1.2 Proses Terbentuknya Alam Semesta

Setelah terjadinya ledakan (big Bang), terjadilah semacam bencana alam semesta (cosmic cataclysm). Alam semesta dipenuhi oleh bola-bola api yang sangat panas dan padat. Dari bola-bola api inilah kemudian terbentuk partikel-partikel dasar dan muatan-muatan energi, dari muatan-muatan energi ini kemudian terbentuk daya-daya kekuatan di alam semesta. Daya kekuatan alam yang diperkirakan pertama kali terbentuk adalah daya gravitasi, kemudian daya nuklir serta daya electromagnetis.

Partikel-partikel dasar yaitu elektron, photon, neutron dan lain-lain saling bertubrukan untuk kemudian membentuk proton dan neutron. Selama masa ini sebagian besar energi masih berbentuk radiasi (percikan-percikan cahaya dari bola-bola api).

Alam semesta terus mengembang dan perlahan-lahan mulai mendingin. Pada tahap ini, inti atom hidrogen, helium dan litium mulai membentuk. Tahap selanjutnya alam semesta mulai memasuki tahap suhu yang cukup dingin sehingga partikel-partikel elektron yang bermuatan negatif dapat berkait dan menyatu dengan inti-inti atom hidrogen dan helium yang bermuatan positif untuk kemudian membentuk atom-atom yang netral.

Karena alam semesta terus membesar, kepadatannya otomatis semakin berkurang dan suhunya juga semakin mendingin.

Proses pengembangan alam semesta terus berlanjut dengan tingkat kecepatan yang tinggi. Daya gravitasi mulai mempengaruhi tingkat kepadatan gas-gas yang terbentuk akibat Big Bang, sehingga menciptakan gumpalan-gumpalan awan gas. Saat gumpalan-gumpalan ini semakin memadat, inti gumpalan gas tersebut juga bertambah padat berlipat-lipat dengan suhu yang juga terus meningkat panas sampai akhirnya menyala sebagai bentuk awal sebuah bintang. Saat semua kantong-kantong gas mengalami proses serupa maka kelompok bintang-bintang muda ini membentuk menjadi sebuah gugusan bintang (galaksi). Seluruh proses di atas, dari Big Bang hingga terbentuknya planet, bintang serta galaksi berlangsung dalam kurun waktu milyaran tahun.Seperti halnya proses pembentukan bintang-bintang yang lain, bintang kita, yang kita kenal dengan nama Matahati (sun) juga terbentuk dari gumpalan atau kantong awan gas. Gumpalan awan gas yang berbentuk piringan yang sangat luas ini beterbangan berputar-putar. Bagian tengahnya mulai padat dan memanas untuk kemudian menyala menjadi bintang sementara materi sisa disekelilingnya saling bertumbukan, menyatu dan menggumpal membentuk planet-planet, bulan-bulan dan asteroid. Bumi yang merupakan bagian kecil dari material yang menggumpal ini menjadi planet ke tiga. Dengan suhunya yang relatif lebih dingin, memungkinkan terbentuknya atmosfer pendukung kehidupan.

1.3 Terbentuknya Materi Padat

Setelah big bang sampai 300.000 tahun kemudian, bentuk materi masih berupa gas. Dari gumpalan-gumpalan gas ini selanjutnya bintang-bintang berukuran sangat besar mulai terbentuk tetapi hanya berusia pendek karena kemudian meledak (supernova). Setelah meledak gas-gasnya menggumpal lagi, menjadi padat, kemudian menyala dan terbentuk bintang-bintang lagi yang berukuran lebih kecil,

meledak kembali, demikian terus menerus untuk beberapa kali sampai akhirnya terbentuk materi-materi berat di inti bintang-bintang yang meledak. Materi-materi padat inilah yang kemudian membentuk benda-benda di alam semesta seperti yang sekarang ini seperti planet-planet dll bahkan unsur-unsur pembentuk tubuh kita sebagian besar dari materi-materi berat ini.

Jadi, materi-materi padat dibentuk di dalam inti bintang melalui proses fusi nuklir (peleburan / penyatuan materi nuklir) dan dimulai dari materi-materi ringan seperti hidrogen dan helium. Sementara materi-materi yang lebih berat seperti karbon, oksigen, nitrogen hingga besi dibentuk di dalam inti bintang karena memang suhu dan tekanannya lebih memungkinkan. Materi-materi ini terlempar ke luar angkasa saat bintang-bintang tersebut meledak.



1.4 Evolusi Alam Semesta

Naluri manusia selalu ingin mengetahui asal usul sesuatu, termasuk asal-usul alam semesta. Berbagai hasil pengamatan dianalisis dengan dukungan teori-teori fisika untuk mengungkapkan asal-usul alam semesta. Teori yang kini diyakini bukti-buktinya menyatakan bahwa alam semesta ini bermula dari ledakan besar (Big Bang) sekitar 13,7 milyar tahun yang lalu. Semua materi dan energi yang kini ada di alam terkumpul dalam satu titik tak berdimensi yang berkerapatan tak berhingga. Tetapi ini jangan dibayangkan seolah olah titik itu berada di suatu tempat di alam yang kita kenal sekarang ini. Yang benar, baik materi, energi, maupun ruang yang ditempatinya seluruhnya bervolume amat kecil, hanya satu titik tak berdimensi.

Tidak ada suatu titik pun di alam semesta yang dapat dianggap sebagai pusat ledakan. Dengan kata lain ledakan besar alam semesta tidak seperti ledakan bom yang meledak dari satu titik ke segenap penjuru. Hal ini karena pada hakekatnya seluruh alam turut serta dalam ledakan itu. Lebih tepatnya, seluruh alam semesta mengembang tiba tiba secara serentak. Ketika itulah mulainya terbentuk materi, ruang, dan waktu.

Materi alam semesta yang pertama terbentuk adalah hidrogen yang menjadi bahan dasar bintang dan galaksi generasi pertama. Dari reaksi fusi nuklir di dalam bintang terbentuklah unsur-unsur berat seperti karbon, oksigen, nitrogen, dan besi. Kandungan unsur-unsur berat dalam komposisi materi bintang merupakan salah satu "akte" lahir bintang. Bintang-bintang yang mengandung banyak unsur berat berarti bintang itu "generasi muda" yang memanfaatkan materi-materi sisa ledakan bintang-bintang tua. Materi pembentuk bumi pun diyakini berasal dari debu dan gas antar bintang yang berasal dari ledakan bintang di masa lalu. Jadi, seisi alam ini memang berasal dari satu kesatuan.

Bukti-bukti pengamatan menunjukkan bahwa alam semesta mengembang. Spektrum galaksi galaksi yang jauh sebagian besar menunjukkan bergeser ke arah merah yang dikenal sebagai red shift (panjang gelombangnya bertambah karena alam mengembang). Ini merupakan petunjuk bahwa galaksi galaksi itu saling menjauh. Sebenarnya yang terjadi adalah pengembangan ruang. Galaksi galaksi itu (dalam ukuran alam semesta hanya dianggap seperti partikel partikel) dapat dikatakan menempati kedudukan yang tetap dalam ruang, dan ruang itu sendiri yang sedang berekspansi. Kita tidak mengenal adanya ruang di luar alam ini. Oleh karenanya kita tidak bisa menanyakan ada apa di luar semesta ini.

Secara sederhana, keadaan awal alam semesta dan pengembangannya itu dapat diilustrasikan dengan pembuatan roti. Materi pembentuk roti itu semula terkumpul dalam gumpalan kecil. Kemudian mulai mengembang. Dengan kata lain "ruang" roti sedang mengembang. Butir butir partikel di dalam roti itu (analog dengan galaksi di alam semesta) saling menjauh sejalan dengan pengembangan roti itu (analog dengan alam).

Dalam ilustrasi tersebut, kita berada di salah satu partikel di dalam roti itu. Di luar roti, kita tidak mengenal adanya ruang lain, karena pengetahuan kita, yang berada di dalam roti itu, terbatas hanya pada ruang roti itu sendiri. Demikian pulalah, kita tidak mengenal alam fisik lain di luar dimensi "ruang waktu" yang kita kenal.

Bukti lain adanya pengembangan alam semesta di peroleh dari pengamatan radio astronomi. Radiasi yang terpancar pada saat awal pembentukan itu masih berupa cahaya. Namun karena alam semesta terus mengembang, panjang gelombang radiasi itu pun makin panjang, menjadi gelombang radio. Kini radiasi awal itu dikenal sebagai radiasi latar belakang kosmik (cosmic background radiation) yang dapat dideteksi dengan teleskop radio.





TEORI TERBENTUKNYA TATA SURYA


Teori Planetesimal dikembangkan oleh Thomas C. Chamberlin dan Fores R. Moulton pada tahun 1905. Menurut teori ini, matahari merupakan benda yang sudah ada di antara bintang-bintang yang lain. Pada suatu waktu, ada sebuah bintang yang mendekati matahari. Ketika bintang tersebut berpapasan dengan matahari, ada bagian dari matahari yang tertarik ke arah bintang tersebut karena adanya gaya tarik gravitasi yang bekerja di antara bintang dan matahari, sehingga terbentuk semacam sayap matahari. Ketika bintang tersebut menjauh dari matahari, gaya gravitasi yang bekerja semakin melemah sehingga bagian-bagian dari sayap matahari tersebut ada yang kembali ke matahari, tetapi ada yang membeku dan tidak kembali ke matahari. Bagian-bagian yang tidak kembali membentuk gumpalan yang disebut planetesimal. Setelah lama, beberapa gumpalan menyatu membentuk planet-planet yang bergerak mengelilingi matahari.
Kelemahan teori ini adalah bahwa semestinya, gas-gas yang tertarik ke arah bintang tidak berputar mengelilingi matahari, tetapi lebih mungkain melayang bebas di angkasa.

Hipotesis pasang surut bintang pertama kali dikemukakan oleh James Jeans pada tahun 1917. Planet dianggap terbentuk karena mendekatnya bintang lain kepada matahari. Keadaan yang hampir bertabrakan menyebabkan tertariknya sejumlah besar materi dari matahari dan bintang lain tersebut oleh gaya pasang surut bersama mereka, yang kemudian terkondensasi menjadi planet. Namun astronom Harold Jeffreys tahun 1929 membantah bahwa tabrakan yang sedemikian itu hampir tidak mungkin terjadi. Demikian pula astronom Henry Norris Russell mengemukakan keberatannya atas hipotesis tersebut.[
Teori Pasang Surut pertama kali disampaikan oleh Buffon.Buffon menyatakan bahwa tata surya berasal dari materi Matahari yang terlempar akibat bertumbukan dengan sebuah komet.

Teori pasang surut yang disampaikan Buffon kemudian diperbaiki oleh Sir James Jeans dan Harold Jeffreys.Mereka berpendapat bahwa tata surya terbentuk oleh efek pasang gas-gas Matahari akibat gaya gravitasi bintang besar yang melintasi Matahari.Gas-gas tersebut terlepas dan kemudian mengelilingi Matahari.Gas-gas panas tersebut kemudian berubah menjadi bola-bola cair dan secara berlahan mendingin serta membentuk lapisan keras menjadi planet-planet dan satelit.
======================================…

Kesimpulan

Berdasarkan beberapa teori diatas, dapat disimpulkan bahwa tata surya kita pada dasarnya terbentuk dari bolakabut raksasa (nebula) yangberputar pada porosnya. Putaran tersebut menyebabkan bagian-bagian yang kecil dan ringan terlempar keluar dan bagian yang terbesar dan berat berkumpul di pusat, membentuk cakram raksasa. Putaran tersebut juga menyebabkan temperatur bola kabut raksasa semakin meningkat dan terbetuklah matahari. Sementara itu, bagian yang ringan terlempar ke luar mengalami kondensasi sehingga membentuk gumpalan-gumpalan yang mendingin dan memadat. Gumpalan-gumpalan tersebut membentuk planet-planet yang terjadi seperti sekarang ini

Catatan

Dari sekian banyak teori yang paling mendekati kebenaran adalah teori Big Bang atau sering disebut sebagai ledakan besar yang terkendali. Bukti kebenaran teori big bang adalah jagat raya dari tahun ketahun semakin mengembang dan semakin luas.

Dua atom yang paling penting dalam astronomi adalah helium dan hidrogen. Di angkasa, atom-atom hidrogen tersebar sebagai individu atau sebagai molekul. Sedangkan helium, tetap menjadi atom yang melayang-layang dengan bebas.



Hipotesis Nebula

Hipotesis nebula pertama kali dikemukakan oleh Emanuel Swedenborg (1688-1772) tahun 1734 dan disempurnakan oleh Immanuel Kant (1724-1804) pada tahun 1775. Hipotesis serupa juga dikembangkan oleh Pierre Marquis de Laplace secara independen pada tahun 1796. Hipotesis ini, yang lebih dikenal dengan Hipotesis Nebula Kant-Laplace, menyebutkan bahwa pada tahap awal, Tata Surya masih berupa kabut raksasa. Kabut ini terbentuk dari debu, es, dan gas yang disebut nebula, dan unsur gas yang sebagian besar hidrogen. Gaya gravitasi yang dimilikinya menyebabkan kabut itu menyusut dan berputar dengan arah tertentu, suhu kabut memanas, dan akhirnya menjadi bintang raksasa (matahari). Matahari raksasa terus menyusut dan berputar semakin cepat, dan cincin-cincin gas dan es terlontar ke sekeliling matahari. Akibat gaya gravitasi, gas-gas tersebut memadat seiring dengan penurunan suhunya dan membentuk planet dalam dan planet luar. Laplace berpendapat bahwa orbit berbentuk hampir melingkar dari planet-planet merupakan konsekuensi dari pembentukan mereka.

Hipotesis Planetisimal

Hipotesis planetisimal pertama kali dikemukakan oleh Thomas C. Chamberlin dan Forest R. Moulton pada tahun 1900. Hipotesis planetisimal mengatakan bahwa Tata Surya kita terbentuk akibat adanya bintang lain yang lewat cukup dekat dengan matahari, pada masa awal pembentukan matahari. Kedekatan tersebut menyebabkan terjadinya tonjolan pada permukaan matahari, dan bersama proses internal matahari, menarik materi berulang kali dari matahari. Efek gravitasi bintang mengakibatkan terbentuknya dua lengan spiral yang memanjang dari matahari. Sementara sebagian besar materi tertarik kembali, sebagian lain akan tetap di orbit, mendingin dan memadat, dan menjadi benda-benda berukuran kecil yang mereka sebut planetisimal dan beberapa yang besar sebagai protoplanet. Objek-objek tersebut bertabrakan dari waktu ke waktu dan membentuk planet dan bulan, sementara sisa-sisa materi lainnya menjadi komet dan asteroid.

Hipotesis Pasang Surut Bintang

Hipotesis pasang surut bintang pertama kali dikemukakan oleh James Jeans pada tahun 1917. Planet dianggap terbentuk karena mendekatnya bintang lain kepada matahari. Keadaan yang hampir bertabrakan menyebabkan tertariknya sejumlah besar materi dari matahari dan bintang lain tersebut oleh gaya pasang surut bersama mereka, yang kemudian terkondensasi menjadi planet. Namun astronom Harold Jeffreys tahun 1929 membantah bahwa tabrakan yang sedemikian itu hampir tidak mungkin terjadi. Demikian pula astronom Henry Norris Russell mengemukakan keberatannya atas hipotesis tersebut.

G.P. Kuiper. Credit:wikipedia.org



Hipotesis Kondensasi

Hipotesis kondensasi mulanya dikemukakan oleh astronom Belanda yang bernama G.P. Kuiper (1905-1973) pada tahun 1950. Hipotesis kondensasi menjelaskan bahwa Tata Surya terbentuk dari bola kabut raksasa yang berputar membentuk cakram raksasa.

Hipotesis Bintang Kembar

Hipotesis bintang kembar awalnya dikemukakan oleh Fred Hoyle (1915-2001) pada tahun 1956. Hipotesis mengemukakan bahwa dahulunya Tata Surya kita berupa dua bintang yang hampir sama ukurannya dan berdekatan yang salah satunya meledak meninggalkan serpihan-serpihan kecil. Serpihan itu terperangkap oleh gravitasi bintang yang tidak meledak dan mulai mengelilinginya. (Sumber: wikipedia.org)



Teori Steady State atau teori keadaan tetap ini merupakan teori alternatif dari teori big bang yang menjadi teori standar terbentuknya alam semesta. Teori Steady State ini menjelaskan bahwa material baru secara terus menerus terbentuk sejalan dengan mengembangnya alam semesta. Terbentuknya material baru ini mengikuti kaidah-kaidah kosmologi sempurna, yaitu homogen dan isotropis, sehingga alam semesta tetap dalam keadaan stabil (steady state).

Agar kestabilan alam semesta tetap, maka terbentuknya materi-materi baru memiliki kecepatan yang sangat lambat (para ilmuwan berpendapat 1 atom hidrogen per centimeter kubik setiap 1 milyar tahun).

Teori ini pertama kali dikemukakan oleh Sir James Jeans pada tahun 1920. Teori ini kemudian disempurnakan oleh Fred Hoyle, Thomas Gold, dan Herman Bondi sekitar tahun 1948.

Teori Steady State belakangan banyak ditinggalkan sejalan dengan temuan-temuan baru dari hasil penelitian dan pengamatan dari teori terbentuknya alam semesta model big bang.

Ada beberapa teori yang menjelaskan proses terbentuknya tata surya. Bahkan hingga sekarang para ahli terus menggali pengetahuan untuk menemukan teori yang dianggap paling tepat yang menjelaskan terbentuknya tata surya. Teori-teori yang telah ada sebenarnya adalah teori hasil dari eksperimen ataupun perhitungan secara matematis. Berikut ini beberapa teori tentang terbentuknya tata surya yang terkenal :

Teori "Big Bang" (Teori Letusan atau Dentuman Besar)

Teori ini menyimpulkan bahwa tata surya terbentuk akibat adanya satu ledakan yang sangat dahsyat yang terjadi kira-kira 13.750 juta tahun lalu (perkiraan umur alam semesta). Akibat ledakan tersebut terlontar materi-materi dalam jumlah yang sangat banyak ke seluruh penjuru alam semesta. Material-material inilah yang kemudian menjadi bentuk bintang, planet, satelit, debu kosmis, asteroid ataupun partikel-partikel kosmis lainnya.

Teori ini pertama kali dicetuskan pada tahun 1927 oleh Georges Henri Edouard Lemaitre (17 July 1894 – 20 June 1966), seorang biarawan Katolik dari Belgia, ahli astronomi dan profesor fisika pada Catholic University of Louvain. Teorinya didasarkan atas teori relativitas Einstein dan asumsi-asumsi sederhana seperti homogenitas dan isotropi ruang. Teori ini kemudian dikembangkan oleh Edwin Powell Hubble (November 20, 1889 – September 28, 1953) pada tahun 1929.



Teori Nebular (Teori Kabut Tebal)


Di dalam ilmu cosmogony, teori nebular ini adalah teori yang paling luas diterima untuk menjelaskan pembentukan dan evolusi dari tata surya. Teori ini dikemukakan pertama kali olehEmanuel Swedenborg pada tahun 1734. Pada awalnya teori ini hanya diterapkan untuk sistem tata surya matahari kita, tetapi sekarang para ahli mencoba menerapkannya untuk model alam semesta.

Teori ini menjelaskan, di alam semesta terdapat kabut yang sangat luas dan tebal yang terdiri dari gas hidrogen dan bahan-bahan masif yang membentuk gumpalan kabut raksasa (giant molecular clouds / GMC). Akibat pengaruh gaya gravitasi, molekul-molekul dari gas dan bahan masif menyatu membentuk bintang. Proses pembentukan satu bintang ini membutuhkan waktu yang sangat lama. Matahari, bintang yang terdekat dengan kita, membutuhkan waktu 100 miliar tahun untuk terbentuk secara sempurna. Kabut yang mendingin kemudian terbentuk menjadi planet-lanet dan satelit serta benda-benda langit lainnya.

Teori ini kemudian dikembangkan oleh Imanuel Kant pada tahun 1755. Menurutnya, awan kabut yang disebut nebulae yang terdiri dari debu, gas dan plasma, yang bergerak berputar, akibat secara perlahan, akibat gaya gravitasi secara bertahap bersatu membentuk bintang dan planet-planet.

Teori ini kemudian dikembangkan oleh Pierre Simon Marquis de Laplace. Menurutnya gas-gas panas yang berputar pada sumbunya membentuk cincin-cincin. Sebagian cincin tersebut terlempar keluar dan tetap berputar. Cincin yang terlempar ini kemudian mengalami pendinginan, sehingga terbentuk gumpalan seperti bola yang akhirnya menjadi planet-planet.