Misteri Alam Semesta

Belum lagi orang bisa memecahkan misteri tentang materi gelap (dark matter) alam semesta, sekarang ditemukan fenomena yang lebih muskil lagi, yaitu dark energy (energi gelap).

Apa itu dark matter? Apa itu dark energy? Harap tidak keliru diartikan sebagai kuasa kegelapan tempat berkuasanya drakula, hantu, dan lain-lain. Dark energy yang dibahas di sini adalahmasalah ilmu pengetahuan alam.

Para astronom bisa mengamati benda-benda langit, seperti bintang dan galaksi, karena benda-benda itu memancarkan cahaya. Benda-benda langit yang menghasilkan cahaya itu dikategorikan sebagai materi terang. Ada benda-benda langit lain yang tidak memancarkan cahaya, seperti lubang hitam (black hole), bintang katai gelap, dan awan gas antarbintang.

Benda-benda gelap itu memang sulit diamati karena tidak langsung memancarkan gelombang yang dapat dideteksi oleh manusia. Kadang-kadang keberadaannya diketahui secara tidak langsung.

Sebagai contoh, keberadaan awan gas antarbintang diketahui dari serapan cahaya bintang di belakang awan itu. Kalau di belakangnya tidak ada bintang, tentu awan antarbintang itu tidak akan terdeteksi.

Contoh lain, sumber sinar-X, Cygnus X-1, diyakini sebagai lubang hitam, bukan karena kelihatan, tetapi karena beberapa fakta mendukung keyakinan itu. Di dekat lubang hitam itu ada sebuah bintang yang sedang diisap oleh lubang hitam itu. Materi yang mengalir dari bintang ke lubang hitam itu memancarkan sinar-X yang kuat. Dari pengamatan sinar-X itulah diyakini ada lubang hitam di sana. Lubang hitam yang berkelana sendirian di angkasa luar, jauh dari benda-benda lain, sulit terdeteksi keberadaannya.

Pengetahuan tentang materi gelap masih terus berkembang. Sekarang bahkan para ahli menduga bahwa kontributor terbesar dark mater adalah WIMP (weakly interacting massive particle) atau partikel bermassa besar tetapi hampir tidak berinteraksi dengan partikel lain.

Materi gelap seperti WIMP ini diduga memberikan kontribusi 25-30 persen dari massa alam semesta. Bintang-bintang hanya 0,5 persen. Lalu, yang sebagian besar apa? Hasil pengamatan menjurus ke arah dark energy.

Mekanisme

Apa itu dark energy? Bagaimana mekanisme pembentukannya? Apa hubungannya dengan materi biasa? Hukum fisika apa yang berlaku padanya? Berbagai pertanyaan mendasar itu sampai sekarang belum ditemukan jawabannya dengan pasti. Hanya sifatnya yang berlawanan dengan gravitasi yang diketahui. Kalau gravitasi bersifat tarik-menarik, energi gelap dihasilkan oleh sesuatu yang bersifat tolak-menolak (repulsive).

Bayangkan, misalnya, kalau gaya antara kita dengan Bumi tiba-tiba berubah menjadi bersifat tolak-menolak, maka kita akan terlontar ke angkasa, makin lama makin jauh dari Bumi. Mana mungkin kita bisa hidup, mengerikan bukan?

Bagaimana para ilmuwan mengetahui bahwa dark energy itu ada kalau tidak tahu apa penyebabnya? Keberadaan dark energy diketahui dari pengamatan supernova yang terjadi di galaksi-galaksi yang jauh. Sebagaimana kita ketahui, di dalam sebuah galaksi terdapat banyak sekali bintang, bisa mencapai ratusan miliar jumlahnya.

Pada saat terjadi supernova, salah satu bintang di dalam galaksi itu meledak. Demikian dahsyatnya supernova sehingga bintang yang meledak itu tampak jauh lebih cemerlang daripada bintang-bintang lain. Kadang-kadang supernova malah lebih cemerlang daripada jumlah kecemerlangan semua bintang di galaksi induknya.

Supernova adalah ledakan mahadahsyat yang menandai berakhirnya riwayat sebuah bintang bermassa besar. Energi total yang dipancarkan oleh supernova dalam beberapa detik bisa setara dengan pancaran energi sebuah bintang dalam kurun waktu jutaan hingga miliaran tahun.

Output energi supernova jenis tertentu dapat dihitung para astronom berdasarkan sifat-sifat pancaran radiasinya. Supernova-supernova itu ternyata tampak lebih redup daripada yang diperhitungkan secara teoretis.

Jarak jauh

Orang mungkin bisa mengatakan, jaraknya yang jauh itu membuat supernova tampak redup. Namun, meskipun para astronom sudah memasukkan faktor jarak itu ke dalam perhitungan, tetap tidak cukup untuk membuat supernova tampak seredup yang diamati. Berbagai kemungkinan penjelasan sudah dicoba, tetapi hanya pada keberadaan dark energy masih terbuka kemungkinan penjelasan mengapa supernova-supernova itu begitu redup.

Penjelasannya adalah bahwa supernova itu bergerak menjauh dipercepat, artinya galaksi induknya juga menjauh dipercepat. Bahwa galaksi-galaksi bergerak saling menjauh umumnya disepakati oleh para astronom karena fakta pengamatan menunjukkan demikian.

Menurut hukum gravitasi Newton, gerakan saling menjauh itu haruslah melambat karena adanya gaya tarik-menarik antarbenda di dalam alam semesta. Sama seperti batu yang dilemparkan vertikal ke atas, geraknya makin lama makin lambat karena ketika batu itu bergerak ke atas, ada gaya gravitasi bumi yang menariknya ke bawah.

Yang menjadi masalah adalah pengamatan supernova yang jauh itu mengindikasikan gerakan saling menjauh galaksi-galaksi itu makin lama makin cepat. Apa yang menyebabkan percepatan itu? Mesti ada suatu gaya semesta yang berlawanan sifat dengan gravitasi, yang mendorong galaksi-galaksi�?"tempat terjadinya supernova itu menjauh. Gaya itu diduga berasal dari dark energy.

Penemuan dark energy ini sangat berpengaruh pada teori tentang alam semesta yang didasarkan pada asumsi bahwa gaya antara dua benda selalu tarik-menarik. Kalau ada gaya tolak antarbenda, berarti asumsi dasar teori alam semesta tidak sepenuhnya benar. Kalau pembuatan dasar sebuah bangunan tidak kuat, bangunan itu bisa runtuh. Apa yang terjadi kalau dasar sebuah teori, seperti teori alam semesta itu, salah? Bisa jadi teori lama akan runtuh dan para ilmuwan harus membangun teori baru.

Untuk menyelidiki dark energy ini lebih jauh, Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) Amerika Serikat merencanakan proyek penelitian baru, yaitu Dark Energy Survey (DES). Kegiatan proyek ini adalah melakukan pengamatan benda-benda redup yang sangat jauh menggunakan teropong berdiameter 4 meter yang dilengkapi dengan detektor yang sangat sensitif.

Lokasi pengamatan adalah di Cero Tololo, daerah pegunungan yang sangat tinggi di Cile, Amerika Selatan. Tujuan utama proyek ini adalah mencari fakta- fakta baru yang berkaitan dengan dark energy yang penuh misteri itu.

Masa perencanaan

Proyek ini sekarang dalam masa perencanaan dan diharapkan pengamatan perdana dapat dilakukan pada tahun 2009. Data ratusan juta bintang, galaksi, kuasar, dan lain-lain akan diperoleh melalui proyek ini dan berpotensi besar untuk menghasilkan berbagai macam penemuan. Diperkirakan, hasil yang diperoleh akan berpengaruh besar terhadap arah perkembangan ilmu pengetahuan, terutama astrofisika, kosmologi, dan fisika partikel.

Riset dark energy ini tidak hanya melibatkan para astronom, tetapi juga fisikawan partikel karena proses-proses energi tinggi di alam semesta selalu melibatkan perubahan partikel elementer yang menjadi mainan para fisikawan partikel. Reaksi partikel elementer apa yang bisa terjadi, partikel apa yang dihasilkan, bagaimana sifat-sifatnya, diselidiki melalui eksperimen di akselerator partikel.

Institusi-institusi riset dan universitas di seluruh dunia dapat ikut serta dalam proyek DES ini, kalau mau, melalui suatu perjanjian kolaborasi dengan Fermilab. Para ilmuwan yang turut serta dalam proyek ini berkesempatan besar menghasilkan penemuan-penemuan besar.

Oleh karena itu, keikutsertaan di dalam proyek DES ini merupakan suatu kesempatan yang bagus bagi para astrofisikawan dan fisikawan Indonesia untuk berada di ujung tombak perkembangan ilmu pengetahuan dan menghasilkan penemuan- penemuan besar.

Riset dengan menggunakan data DES ini jauh lebih murah dengan harapan hasil yang lebih baik dibandingkan dengan membangun fasilitas sendiri. Oleh karena itu, sangat dianjurkan mengkaji kemungkinan kerja sama ini untuk masa depan sains di Indonesia yang lebih baik.

Sumber : ITB

Sejarah Astronomi Islam

Kajian ilmu astronomi dalam Islam biasa dikenal dengan istilah Ilmu Falak. Namun ada pergolakan dalam membedakan antara ilmu perbintangan dan ilmu astronomi. D.G. Fories dan A.G. Dickstehour mengatakan dalam bukkunya “Sejarah Ilmu Pengetahuan dan Teknologi” bahwa munculnya ilmu astronomi baru telah melenyapkan ilmu perbintangan. Namun ilmu perbintangan telah banyak membantu kemajuan ilmu stronomi pada abad-abad pertengahan, membantu terbukanya observasi-observasi astronomis, memperbaiki alat-alat yang dipergunakan oleh para astronomis, dari sinilah berangkat ilmu astronomi mendapat kedudukan dalam sejarah ilmu pengetahuan.

            Sedangkan Ali Muhammad Ridlo mengatakan dalam bukunya “Asrul Islam Ad Dzhahabi” : Ilmu astronomi bukan ilmu perbintangan. Falak adalah ilmu, akan tetapi perbintangan bukan ilmu. Ilmu astronomi membahas tentangkeluarga tata surya, diantaranya bumi yang kita tempati sekarang ini. Dan juga membahas tentang garis edar planet-planet, jarak antara masing-masing planet, kemiringan perjalanannya, dan jauhnya dari matahari. Kesemuanya ini merupakan pembahasan-pembahasan ilmiah yang didasarkan pada peneropongan, observatorium serta alat-alat astronomis lainnya. Hal ini berbeda dengan perbintangan yang dihubung-hubungkan manusia dengan masalah kebahagiaan atau kemalangan.di dalam perbintangan, orang berusaha mengetahui hal-hal ghaib.

            Di dalam buku Al Islam Fi Hadlratihi wa Nidlohimi, Anwar Ar rifa’i menyatakan bahwa pada tahun 155 H/737 M orang Arab mulai menerjemahkan sebuah buku karya Hermes yaitu “Miftah an Nujum”. Pada masa daulah Abbasyiyah, yakni abad III Hijriyah, ilmu falak mulai mengalami kemajuan yang berarti. Kegiatan penerjemahan karya-karya ke dalam bahasa Arab mulai di giatkan. Diantara karya-karya itu adalah Kitab Siddhantha Barahmagupta dari seorang pengembara India yang diserahkan pada pemerintah Al Manshur dan diterjemakan oleh Muhammad Al Fazari. Siddhantha Aryabhrata diterjemahkan oleh Ya’qub ibnu Thariq. Sedangkan Almagest karya ptolomeus diterjemahkan oleh Hunain bin Ishaq.

            Selain itu, masih ada beberapa karya yang diterjemahkan, yaitu The Sphere in Movement karya Antolycus, Ascentions of The Signs karya Aratus, dan Introduction to Asrronomiy karya Hipparchus. Karya-karya ini tidak hanya sekedar ditejemahkan, aka tetapi kemudian ditindaklanjkuti dengan penelitian-penelitian baru yang berkelanjutan sehingga menghasilkan teori-teori baru.

            Dari sini kemudian muncul tokoh falak di kalangan umat Islam yang sangat berpengaruh, yaitu Abu Ja’faar bin Musa al-Khawarizmi (780 847 M), melalui beberapa penemuan, yaitu penemuan angka nol (0), sehingga terciptalah sistem pecahan desimal sebagai kunci terpenting dalam pengembangan ilmu hisab, penyusunan pertama tabel trigonometri daftar logaritma yang masih berkembang hingga sekarang, serta penemuan kemiringan zodiac sebesar 23,5 derajat atas ekuator. Adapun kitab-kitab karya al – Khawarizmi antara lain, al-Mukhtashar fi Hisab al-Jabr wa al-Muqabalah yang sangat berpengaruh terhadap pemikiran para cendekiawan Eropa, hingga diterjemahkan ke bahasa Latin oleh Chester pada tahun 1140 M, dan Surah al-Ardl.

            Pada masa kholifah Al Makmun juga menghasilkan data-data yang berpedoman pada buku Shindhind yang disebut “Tables of Makmun” dan oleh orang Eropa mengenalnya dengan sebutan “Astronomos”. Pada perkembangan selanjutnya, muncul banyak tokoh falak yang diantaranya :

1. Abu Ma’syar Al Falaky (788 – 885 M), adalah seorang ahli falak dari Khurasan. Dia menemukan adanya pasang naik dan pasang surut air laut sebagai akibat posisi bulan terhadap bumi. Karyanya antara lain, al-Madkhal al-Kabir, Ahkam wal-Sinni wal-Kawakib, Itsbat al-Ulum, dan Haiat al-Falak.
2. Ibnu Jabir al-Baattany (858 – 929 M), dikenal dengan sebutan AlBatenius. Karyanya yaitu memperbaiki perhitungan yang ada di dalam buku karya Ptolomeus dalam judul baarunya Tabril al-Magesty, disamping karyanya sendiri yang berjudul Tamhid al-Musthafa li Ma’na al-Mamar.
3. Abul Raihan Al Biruni (973 – 1048 M), cendekiawan asal paris. Mendapat gelar Ustad fi al-Ulum (maha guru) karena selain ahli perbintangan, dia juga menguasai berbagai disiplin ilmu seperti Matematika, geografi, dan fisika. Karyanya antara lain, Al-Atsar Baqiyyat min al-Qurun al-Khaliyat, dan kitab fenomenalnya yang berjudul Al-Qonun al-Mas’udi fi al-Haiat wa al-Nujumi. Menurut Prof. Ahmad Baiquni, al-Birunilah yang pertama kali membantah teori Ptolomeus, juga dipandang sebagai teori heliosentris.
4. Abu Abbas Ahmad bin Muhammad bin Katsir al-Farghani, ahli falak terkemuka pada masa kholifah Al Makmun. Di Barat ia lebih dikenal denmgan Al Farganus. Karyanya antara lain, Jawami’ al-Ilm al-Nujum wa al-Harakat al-Samawiyyat, Ushul ilm al-Nujum, Al-Madhkhal ila ilm al-Haiat al-Falak, Futsuluts al-Tsalasain. Semuanya telah diterjemahkan ke dalam bahasa Latin oleh Hispalamsis dari Seville dan Gerard dari Cremona pada tahun 1493.
5. Maslamah Abul Qosim al—Majriti (950 – 1007 M), dia berhasil merubah tahun Persi ke tahun Hijriyah dengan meletakkan bintang-bintang sesuai dengan awal tahun Hijriyah.
6. Ali bin Yunus (w. 1009 M), meghasilkan sebuah karya yang berjudul Zaij al-Kabir al-Hakimi, yang berisi tentang data astronomi matahari, bulan, dan komet, serta perubahan titik equenox.
7. Abu Ali al-Hasan bin al-Haytam (965 – 1039 M), karyanya berjudul Kitab al-Manadhir yang kemudian ditrjemahkan ke bahasa Latin dengan nama “Optics” pada tahun 1572
8. Abu Ja’far Muhammad bin Muhammad bin al-hasan Nashiruddin at-Thusi 1201 – 1274 M), karyanya antara lain, Al-Mutawaaith bain al-Handasah wa al-Haiah, At – Tadzkir fi ilm al-Haiat, Zubdah al hatiah.
9. Muhammad Thurgay Ulughbeck (1394 – 1449 M), dia berhasil membangun observatorium, dan karya monumentalnya berupa Jadwal Ulugh Beik (zij Shulthoni). Kemudian muncul Nicholas Copernicus dengan Heliosentrisnya.

Melihat dari masa atau waktu lahirnya para ahli falak maupun astronomi, para ilmuwan muslim lebih dulu masanya daripada para astronomis Eropa. Sehingga dapat dikatakan bahwa pendapat dan teori yang berkembang di Eropa sangat dipengaruhi oleh adanya pendapat yang telah dikemukakan dan penemuan-penemuan yang telah ditemukan oleh para cendekiawan muslim.

TEORI ARISTOTELES tentang GERAK ALAMI dan GERAK PAKSA

Aristoteles merupaka ahli filsafat pada zaman Yunani yang memunculkan banyak teori tentang berbagai hal. Teori-teorinya selalu diikuti oleh kebanyakan orang pada masa itu sampai bertahan 20 Abad lamanya, sehingga tidak diragukan lagi kebenaranya. Namun, tidak semua teori yang selalu didasarkan Rasio itu bertahan hingga sekarang. Banyak hal yang disangkal oleh ilmuwan-ilmuwan modern. Diantara teori Aristoteles adalah tentang gerak benda, ia membagi gerak benda atas dua macam, yaitu : gerak alami dan gerak paksa. Teorinya ini diaplikasikan pada alam semesta dalam hal ini adalah gerak benda langit.

Seperti yang kita ketahui, hukum tentang gerak benda-benda dikembangkan jauh  sebelum Newton mejelaskan tentang alasan mengapa benda bergerak. Gerak benda-benda merupakan persoalan yang mempunyai nilai ilmiah yang begitu penting dan bermanfaat untuk dipahami,  karena sangat berkaitan erat dengan ilmu fisika yang lain. Sehingga para ilmuwan banyak yang tertarik untuk mempelajarinya. Tidak lain halnya dengan Aristoteles yang notabennya sebagai filusuf dan ilmuwan, tentu banyak pemikiran yang dituangkan dalam membahas gerak benda.

Dibawah asuhan Plato, ia banyak menanamkan minat  dalam hal spekulasi filosof dan sains. Aristoteles banyak mengemukakan cabang mekanika yang berurusan dengan hubungan timbal balik antara gerak dan gaya, yaitu bidang dinamika. Aristoteles membagi atau mengklasifikasikan dalam dua tipe yaitu : Gerak Alami (Pure motion) dan Gerak Paksa (violent motion).

Tentang gerak alami, Ia mengemukakan suatu argumen tentang sifat bawaan dari berbagai benda yang memberikan alasan untuk berbagai sifat tersebut dalam daya intrinsik khusus dari benda itu sendiri. Yakni Aristoteles menyifati berbagai benda dan substansi gejala alam menurut kedekatan sifat-sifatnya terhadap sifat elemen dasar benda itu. Maksudnya jika benda yang bergerak sentripetal dan gerak jatuh bebas merupakan gerak alamiah dari sifat air dan tanah (bumi). Sedangkan gerak sentrifugal dan loncotan keatas merupakan sifat alamiah dari api dan udara, dan gerak sirkuler (melingkar) merupakan gerak alamiah dari sifat eter.

Tentang gerak paksa yaitu gerak  yang terjadi akibat dari pengaruh luar yang dikenakan kepada benda dan boleh kesembarang arah seperti dorongan atau tarikan bukan dari benda itu sendiri. Aristoteles juga mempercayai konsep bahwa benda akan hanya bergerak apapun itu bentuknya   jika selalu diberi gaya, dan gerak akan berhenti jika gaya dihilangkan, dengan kata lain gerak paksa itu harus ada gaya yang terus menerus.

Aristoteles juga berpahaman mengenai percepatan benda yang disandarkan pada berat benda, yaitu makin berat sebuah benda, makin cepat benda akan jatuh ke tanah. Oleh karena itu kecepatan jatuhnya benda menjadi proporsional tergantung berat benda. Contoh yang mendukung paham ini yaitu: apabila ada benda yang berat nya sama dengan udara maka benda itu akan melayang tidak jatuh dan tidak naik, jika berat nya lebih dari udara maka benda tersebut akan jatuh dan apabila lebih ringan maka benda tersebut akan bergerak keatas. Dari contoh ini dapat diambil pengertian bahwa berat benda akan mempengaruhi gerak jatuh benda.

Dari paham-paham Aristoteles diatas masih ada satu lagi pemahaman terhadap pusat jagad raya, yakni menurut dia pusat jagad raya adalah bumi (Geosentris). Sedangkan bumi selalu dalam keadaan tenang tidak bergerak dan tidak berputar. Semua gerak benda-benda angkasa mengitari bumi, lintasan atau orbit masing-masing benda angkasa berbentuk lingkaran dan geraknya pun merupakan gerak alami. Dan ia menjelaskan bahwa pergerakan benda-benda langit sangat sempurna  terus menerus karena (kekuatan) yang diberikan oleh Sang Pencipta yang berada diluar langit. Aristoteles pun belum mengenal adanya gaya gravitasi, yang bagi kita gaya gravitasi lah yang menyebabkan benda angkasa bergerak. Secara ilmiah Aristoteles menjelaskan, langit ini hampa tidak ada penghalang bagi benda  untuk terus bergerak atau tidak ada gaya yang menimbulkan benda angkasa itu berhenti.