Bintang yang Mengubah Pandangan Kita tentang Alam Semesta

Meskipun alam semesta dipenuhi dengan miliaran miliar bintang, penemuan bintang variabel tunggal pada tahun 1923 mengubah arah astronomi modern. Dan, penemuan itu juga telah menghancurkan pandangan alam semesta seorang astronom terkenal saat itu.

Bintang tersebut diberi nama variabel nomor satu Hubble, atau V1, dan berada di daerah luar galaksi tetangga kita, Andromeda, atau M31. Namun pada awal 1900-an, sebagian besar astronom menganggap Bima Sakti adalah satu "pulau semesta" bintang-bintang dengan batas-batas yang tidak teramati. Andromeda saat itu dikatalogkan hanya sebagai salah satu dari banyak petak cahaya samar dan kabur yang para astronom saat itu menyebutnya "nebula spiral."

Apakah nebula spiral ini bagian dari Bima Sakti atau mereka adalah pulau semesta independen yang berada di luar pulau semesta kita? Para astronom tidak tahu pasti, sampai Edwin Hubble menemukan sebuah bintang di Andromeda yang cerah dan memudar dalam pola yang terprediksi, seperti suar mercusuar, dan diidentifikasi sebagai V1, variabel Cepheid, sebuah tipe khusus dari bintang yang sudah terbukti menjadi penanda jarak yang handal dalam galaksi kita.

Bintang ini membantu Hubble untuk menunjukkan bahwa Andromeda berada di luar galaksi kita dan menyelesaikan perdebatan status spiral nebulanya. Alam semesta menjadi tempat yang jauh lebih besar setelah penemuan Hubble, menyingkirkan pendapat dari astronom Harlow Shapley, yang percaya bahwa nebula spiral adalah bagian dari Bima Sakti kita.


Kisah Bintang yang Memperluas Pandangan Alam Semesta Kita

Sebelum penemuan V1, banyak astronom berpikir nebula spiral, seperti Andromeda, adalah bagian dari galaksi Bima Sakti kita. Lainnya tidak begitu yakin. Bahkan, para astronom seperti Shapley dan Heber Curtis mengadakan debat publik pada tahun 1920 mengenai sifat-sifat nebula ini. Selama perdebatan, Shapley mengatakan bahwa ukuran Bima Sakti adalah 300.000 tahun cahaya. Meskipun kini kita tahu ukuran itu terlalu besar, namun Shapley benar dalam menyatakan bahwa Bima Sakti jauh lebih besar dari ukuran yang umum diterima saat itu. Dia juga berpendapat bahwa nebula spiral jauh lebih kecil daripada raksasa Bima Sakti dan karena itu harus menjadi bagian dari galaksi Bima Sakti. Tapi Curtis tidak setuju. Dia berpikir Bima Sakti lebih kecil dari yang dikatakan Shapley, menyisakan ruang untuk pulau semesta lain di luar pulau semesta kita.

Untuk menyelesaikan perdebatan, astronom harus membangun pengukuran jarak yang dapat diandalkan untuk mengetahui jarak nebula spiral. Jadi mereka mencari bintang-bintang di nebula tersebut yang kecerahan intrinsiknya telah mereka ketahui. Mengetahui kecerahan sebenarnya dari sebuah bintang membuat astronom dapat menghitung seberapa jauh bintang itu dari Bumi. Namun beberapa bintang yang mereka pilih tidak dapat dijadkan penanda yang dapat diandalkan.

Misalnya, Andromeda, yang terbesar dari spiral nebula, menyajikan petunjuk ambigu untuk jarak. Para astronom telah mengamati berbagai jenis ledakan bintang di nebula itu. Tetapi saat itu mereka belum sepenuhnya memahami proses yang mendasari kehidupan bintang, sehingga mereka mengalami kesulitan menggunakan bintang-bintang tersebut untuk menghitung seberapa jauh mereka dari Bumi. Oleh karena itu, saat itu perkiraan jarak ke Andromeda, bervariasi dari dekat sampai jauh. Mana jarak yang benar?

Edwin Hubble bertekad untuk mencari tahu.

Astronom Edwin Hubble menghabiskan beberapa bulan waktunya di 1923 untuk memindai Andromeda dengan teleskop Hooker 100-inch nya, teleskop paling kuat di masa itu, di Mount Wilson Observatory di California. Bahkan dengan teleskop bermata tajam, Andromeda adalah target yang sulit, panjang sekitar 5 kaki di bidang fokus teleskop. Karena itu ia mengambil banyak eksposur meliputi puluhan fotografi piring kaca untuk menangkap seluruh nebula.

Ia berkonsentrasi pada tiga wilayah. Salah satunya adalah yang berada jauh di dalam lengan spiral. Pada malam 5 Oktober 1923, Hubble mulai mengamati dan berlangsung sampai 6 Oktober dini hari. Dalam kondisi pandang yang buruk, astronom itu membuat 45 menit paparan yang menghasilkan tiga tersangka nova, kelas bintang yang meledak . Dia menulis huruf "N", untuk nova, di samping masing-masing objek.

Kemudian, Hubble membuat penemuan yang mengejutkan ketika dia membandingkan hasil pengamatan 05-06 Oktober nya dengan eksposur novae tersebut sebelumnya. Salah satu yang disebut nova, redup dan cerah selama periode waktu yang jauh lebih pendek daripada yang terlihat dalam nova umumnya.

Ilustrasi ini menunjukkan ritme naik turun dari cahaya bintang variabel Cepheid V1 selama tujuh bulan. Grafik digambarkan menunjukkan bahwa V1 melengkapi siklus denyutan terang dan memudar setiap 31,4 hari.

Hubble memperoleh pengamatan yang cukup dari V1 untuk memplot kurva cahayanya, menentukan periodenya yang 31,4 hari, menunjukkan benda itu adalah variabel Cepheid. Periode menghasilkan kecerahan intrinsik bintang, yang Hubble kemudian gunakan untuk menghitung jarak. Bintang itu ternyata 1 juta tahun cahaya dari Bumi, lebih dari tiga kali diameter Bimasakti yang dihitung Shapley.

Hubble mengambil pena dan mencoret huruf "N" dan menuliskan di sebelah variabel Cepheid yang baru ia temukan dengan tulisan "VAR," untuk variabel, diikuti oleh tanda seru.

Foto asli Edwin Hubble dari Andromeda, menampilkan tiga bintang yang ditandai 'N'. Satu bintang di bagian atas kemudian diketahui sebagai bintang variabel (leh karenanya ditulis 'VAR'). Ini adalah bintang V1 Hubble.

Selama beberapa bulan astronom terus menatap Andromeda, menemukan variabel Cepheid lain dan beberapa nova lain. Kemudian Hubble mengirim surat bersama dengan kurva cahaya dari V1 ke Shapley yang menceritakan penemuannya. Setelah membaca surat itu, Shapley tergetar karena bukti itu asli. Dia dilaporkan mengatakan kepada seorang rekan:

"Ini adalah surat yang menghancurkan alam semesta saya."

Pada akhir tahun 1924 Hubble telah menemukan 36 bintang variabel di Andromeda, 12 di antaranya adalah Cepheid. Menggunakan semua Cepheid, ia memperoleh jarak 1900.000 tahun cahaya. Pengukuran modern sekarang menempatkan Andromeda di 2 juta tahun cahaya.

Shapley dan astronom Henry Norris Russell mendesak Hubble agar menulis makalah untuk pertemuan bersama dari American Astronomical Society dan American Association untuk Kemajuan Ilmu Pengetahuan pada akhir Desember 1924. Paper Hubble, yang berjudul "Extragalactic Nature of Spiral Nebulae," disampaikan in absentia dan memperoleh penghargaan untuk paper terbaik. Sebuah artikel singkat tentang penghargaan itu muncul di The New York Times edisi 10 Februari 1925.

Hubble menyertakan grafik kurva dari luminositas bintang variabel Cepheid pertama ini di suratnya yang bertanggal 19 Februari 1924 kepada Harlow Shapley.

Pengamatan Edwin Hubble dari V1 menjadi langkah penting pertama dalam mengungkap alam semesta yang lebih besar. Penemuan ini membuka mata kita bahwa ternyata alam semesta jauh lebih besar dan megah daripada yang kita pikirkan saat itu. Edwin Hubble melanjutkan pengamatannya untuk menemukan lebih banyak galaksi di luar Bima Sakti. Galaksi-galaksi, pada gilirannya, memungkinkan dia untuk menentukan bahwa alam semesta mengembang.

Kini, hampir 90 tahun kemudian, V1 kembali menjadi sorotan lagi. Para astronom mengarahkan teleskop senama dengan Edwin Hubble, Hubble Space Telescope, ke bintang itu sekali lagi, dalam rangka penghormatan simbolik untuk pengamatan yang dilakukan astronom legendaris itu.

Para astronom dengan Hubble Heritage Project Space Telescope Science Institute bermitra dengan American Association of Variable Star Observers (AAVSO) untuk mempelajari bintang tersebut. Pengamat AAVSO telah mengikuti V1 selama enam bulan, menghasilkan plot, atau kurva cahaya, ritme naik turun dari cahaya bintang. Berdasarkan kurva cahaya ini, tim Hubble Heritage menjadwalkan waktu teleskop untuk menangkap gambar bintang.

"V1 adalah bintang yang paling penting dalam sejarah kosmologi," kata astronom Dave Soderblom dari Space Telescope Science Institute (STScI) di Baltimore, Md., Yang mengusulkan pengamatan V1.

"Ini adalah penemuan penting yang membuktikan alam semesta lebih besar dan penuh dengan galaksi. Saya pikir akan menyenangkan melihat teleskop Hubble mengamati bintang khusus ini yang ditemukan oleh Edwin Hubble."

Apakah Edwin Hubble pernah membayangkan bahwa hampir 100 tahun kemudian, kemajuan teknologi memungkinkan para astronom amatir untuk melakukan pengamatan serupa dari V1 dengan teleskop kecil di halaman belakang mereka? Atau, Apakah Hubble pernah bermimpi bahwa teleskop ruang ruang angkasa yang menyandang namanya akan melanjutkan pencarian untuk bisa secara tepat mengukur tingkat pengembangan alam semesta?

Baca Juga:

Bagaimana Cara Mengetahui Jarak Bintang dan Obyek Terang Lainnya?

Jarak Sesungguhnya dari Galaksi yang Sangat Jauh

Berapa Jarak Teraman antara Kita dan Supernova?

Alam Semesta Terjauh yang Teramati

Gambar Galaksi Andromeda Resolusi Tinggi dari Hubble

34 Gambar yang Mengubah Pandangan Kita tentang Alam Semesta

Jika Dilihat dari Bumi, Benarkah Galaksi Andromeda Lebih Besar daripada Bulan?

Sumber: NASA

Tweet