A Brief History of Time: Alam Semesta Berkembang (1)

Jika kita memandang langit pada malam yang jernih tak berawan, benda-benda paling terang yang terlihat mungkin adalah planet-planet Venus, Mars, Jupiter, dan Saturnus. Ada juga banyak sekali bintang, yang mirip dengan Matahari kita tapi terletak lebih jauh dari kita. Beberapa bintang yang tampak tak bergerak itu sebenarnya kelihatan bergeser secara relatif terhadap bintang lain selagi bumi mengelilingi matahari: bintang-bintang itu sebenarnya tidak tak bergerak! Itu karena sebagian bintang cukup dekat dengan kita. Selagi bumi mengelilingi matahari, kita melihat bintang bintang dari berbagai posisi dengan latar belakang bintang-bintang in terletak lebih jauh itu bagus buat kita, karena memungkinkan kita mengukur secara langsung jarak bintang-bintang ke kita: makin dekat suatu bintang, makin banyak bintang itu terlihat bergeser, bintang terdekat, proxima entry, jaraknya 4 tahun cahaya( cahaya dari proxy mentari butuh waktu kira-kira 4 tahun untuk mencapai bumi), atau sekitar 23 triliun mil.

Sebagian besar  bintang lain yang bisa terlihat dengan mata telanjang terletak dalam jarak beberapa ratus tahun cahaya dari kita. Sementara itu matahari kita hanya berjarak beberapa menit cahaya! Bintang-bintang terlihat tersebar di seluruh langit malam, tapi kebanyakan berkumpul di satu sabuk yang kita sebut Bimasakti. Sejak 1750, sebagian besar bintang lain yang bisa terlihat dengan mata telanjang terletak dalam jarak beberapa ratus tahun cahaya dari kita tanda titik sementara itu matahari kita hanya percaya upper beberapa menit cahaya! bintang bintang terlihat tersebar di seluruh langit malam, tapi kebanyakan berkumpul di satu sabuk yang kita sebut bima sakti. Sejak 1750 , beberapa ahli astronomi mengusulkan bahwa penampakan bima sakti dapat dijelaskan jika sebagian besar bintang terletak dalam konfigurasi seperti cakram, Yang sekarang kita sebut Galaksi spiral. Beberapa puluh tahun kemudian, ahli astronomi Sir William Herschel membuktikan kebenaran gagasan itu dengan membuat katalog posisi dan jarak banyak bintang. Namun gagasan itu baru diterima secara umum pada awal abad ke-20.

Gambaran modern alam semesta baru muncul setelah 1924, ketika ahli astronomi Amerika Edwin humble menunjukkan bahwa galaksi kita bukan satu-satunya galaksi. Ada banyak galaksi lain, dengan ruang kosong luas di antara galaksi-galaksi. Untuk membuktikannya, Hubble perlu mengukur jarak ke galaksi lain yang sangat jauh sehingga terlihat tak bergerak, tak seperti bintang bintang yang dekat. Oleh karena itu Hubble terpaksa menggunakan cara langsung untuk mengukur jarak. Kecerahan penampakan bintang bergantung kepada dua faktor: seberapa banyak cahaya yang dipancarkannya (luminositas), dan jaraknya dari kita. Bintang-bintang yang dekat bisa diukur kecerahan penampakannya dan jaraknya, sehingga luminositas nya bisa dihitung. Sebaliknya, jika kita tahu luminositas bintang di galaksi lain, jaraknya bisa dicari dengan mengukur kecerahan penampakannya.Hubble memperlihatkan bahwa tipe bintang tertentu selalu punya luminositas yang sama ketika letaknya cukup dekat untuk diukur; oleh karena itu, menurut Hubble, jika kita temukan bintang bertipe sama di galaksi lain, data dianggap bintang-bintang itu punya luminositas yang sama sehingga bisa kita ukur jarak kita ke galaksi itu. Jika kita dapat melakukan itu untuk sejumlah bintang dalam galaksi yang sama, maka kita bisa cukup yakin dengan perkiraan jarak yang kita dapat.

Dengan cara demikian, Edwin Hubble mencari tahu jarak ke-9 galaksi lain. Sekarang kita tahu bahwa galaksi kita adalah satu dari beberapa ratus ribu juta Galaksi yang bisa dilihat menggunakan teropong modern, dan tiap Galaksi berisi beberapa ratus ribu juta Bintang.

Gambar di atas menunjukkan gambar galaksi Spiral yang menyerupai penampilan galaksi kita apabila dilihat dari galaksi lain.

Kita hidup di satu galaksi yang panjang garis tengahnya sekitar seratus ribu tahun cahaya dan berotasi pelan-pelan; bintang-bintang di lengan spiralnya menyelesaikan satu putaram mengelilingi pusat galaksi selama sekitar beberapa ratus juta tahun.

Matahari kita hanya satu bintang kuning biasa berukuran rata-rata dekat sudut dalam salah satu lengan spiral. Jelas kita sudah jauh dari aristoteles dan Ptolemeus yang memikirkan bahwa bumi adalah pusat  alam semesta.

Bintang-bintang terletak sengaja jauh sehingga kita hanya melihat mereka sebagai titik-titik cahaya. Kita tak bisa melihat ukuran dan bentuk bintang. Jadi bagaimana cara membedakan berbagai tipe bintang? Untuk sebagian besar bintang, hanya satu ciri yang bisa kita amati itu warna cahaya. Newton menemukan bahwa jika cahaya matahari melewati kaca berbentuk segitiga, disebut prisma, cahaya terpecah menjadi warna warna penyusunnya (spektrum) seperti pada pelangi.

 Dengan memfokuskan teropong kesatu bintang atau galaksi, spektrum cahaya dari bintang atau galaxy itu bisa diamati. Spektrum cahaya bintang berbeda-beda, tapi kecerahan relatif berbagai warna adalah yang diperkirakan ditemukan di cahaya yang dipancarkan benda yang berkendara merah karena panas. (Sebenarnya, cahaya yang dipancarkan oleh mendapatkan yang berkendara merah karena panas punya spektrum khas yang bergantung pada suhu saja yaitu spektrum thermal. Artinya kita bisa tahu suhu suatu bintang dari spektrum cahaya nya.) Selain itu, kita dapati bahwa warna-warna tertentu tidak ada dalam spektrum bintang-bintang, dan warna yang tak ada itu berbeda-beda di berbagai bintang. Karena kita tahu bahwa tiga unsur kimia menyerap warna-warna tertentu yang sangat khas, dengan mencocokkan pola penyerapan itu dengan warna-warna yang tidak ada di spektrum bintang, kita bisa mengetahui unsur-unsur apa yang ada di atmosfer bintang.