Seperti pecahan kaca pecah yang menjadi sorotan, bintang-bintang tampak pasif pasif di langit malam. Suhu permukaan bintang dapat mencapai 50.000 derajat Celcius - lebih dari sepuluh kali lebih panas dari Matahari kita - dan beberapa di antaranya dapat mencapai lebih dari satu juta derajat! Panas dalam sebuah bintang mencapai tingkat yang bahkan lebih tinggi yang biasanya melebihi beberapa juta derajat - cukup untuk merobek inti atom dan mengubahnya menjadi jenis materi baru. Pandangan kasual kita ke atas tidak hanya gagal mengungkapkan kondisi ekstrem ini tetapi juga mengisyaratkan keragaman besar bintang yang ada. Bintang diatur berpasangan, kembar tiga dan kuartet. Beberapa lebih kecil dari Bumi sementara yang lain lebih besar dari seluruh tata surya kita. Namun, karena bahkan bintang terdekat berjarak 26 triliun mil, hampir semua yang kita ketahui tentang mereka, termasuk yang ada di gambar yang menyertainya, telah diperoleh hanya dari cahaya mereka.
Teknologi kami, saat ini, masih tidak mampu mengirim seseorang atau robot ke bintang terdekat dalam waktu transit pulang pergi yang mencakup kurang dari beberapa ribu tahun. Oleh karena itu, bintang-bintang tetap secara fisik tidak dapat diakses sekarang dan selama bertahun-tahun yang akan datang tanpa terobosan yang belum pernah terjadi sebelumnya dalam penggerak ruang. Namun, meskipun tidak praktis untuk mengunjungi gunung itu, masih mungkin untuk mempelajari bagian-bagian gunung yang telah dikirimkan kepada kami dalam bentuk cahaya bintang. Hampir semua yang kita ketahui tentang bintang-bintang didasarkan pada teknik yang dikenal sebagai spektroskopi - analisis cahaya dan bentuk radiasi lainnya.
Awal spektroskopi berasal dari Isaac Newton, ahli matematika dan ilmuwan Inggris abad ketujuh belas. Newton tergugah oleh gagasan aneh yang diajukan oleh para pemikir sebelumnya seperti Rene Descartes, bahwa cahaya putih memegang semua warna pelangi. Pada 1666, Newton bereksperimen dengan prisma kaca, lubang kecil di salah satu jendela jendelanya dan dinding putih ruangan. Ketika cahaya dari lubang melewati prisma, ia tersebar, seolah-olah dengan sihir, ke dalam array warna yang sedikit tumpang tindih: dari merah ke ungu. Dia adalah orang pertama yang menggambarkan ini sebagai spektrum, yang merupakan kata Latin untuk penampakan.
Astronomi tidak segera menggabungkan penemuan Newton. Menjelang abad kedelapan belas, para astronom berpikir bahwa bintang-bintang hanyalah latar belakang dari pergerakan planet-planet. Sebagian dari ini didasarkan pada ketidakpercayaan yang meluas bahwa sains dapat memahami sifat fisik sebenarnya dari bintang-bintang karena jaraknya yang jauh. Namun, semua itu diubah oleh ahli kacamata Jerman bernama Joseph Fraunhofer.
Lima tahun setelah bergabung dengan perusahaan optik Munich, Fraunhofer, yang saat itu berusia 24 tahun, dijadikan mitra karena keahliannya dalam pembuatan kaca, penggilingan lensa, dan desain. Pengejarannya akan lensa ideal yang digunakan dalam teleskop dan instrumen lain membuatnya melakukan eksperimen dengan spektroskopi. Pada 1814 ia membuat teleskop survei, memasang prisma di antara itu dan celah kecil sinar matahari kemudian melihat melalui lensa mata untuk mengamati spektrum yang dihasilkan. Dia mengamati sebaran warna, seperti yang dia duga, tetapi dia melihat sesuatu yang lain - garis vertikal yang kuat dan lemah yang tak terhitung jumlahnya lebih gelap daripada warna lainnya dan beberapa tampak hampir hitam. Garis-garis gelap ini kemudian akan menjadi akrab bagi setiap siswa fisika sebagai garis serapan Fraunhofer. Newton belum melihatnya, mungkin, karena lubang yang digunakan dalam eksperimennya lebih besar daripada celah Fraunhofer.
Terpesona oleh garis-garis ini dan yakin itu bukan artefak dari instrumennya, Fraunhofer mempelajarinya dengan seksama. Seiring waktu ia memetakan lebih dari 600 garis (hari ini, ada sekitar 20.000), kemudian mengalihkan perhatiannya ke Bulan dan planet-planet terdekat. Dia menemukan garis-garis itu identik dan menyimpulkan ini karena bulan dan planet memantulkan sinar matahari. Selanjutnya dia mempelajari Sirius tetapi menemukan spektrum bintang memiliki pola yang berbeda. Setiap bintang yang dia amati, setelah itu, memiliki satu set unik garis-garis vertikal gelap yang memisahkan masing-masing dari yang lain seperti sidik jari. Selama proses ini, ia sangat meningkatkan perangkat yang dikenal sebagai kisi difraksi yang dapat digunakan sebagai pengganti prisma. Kisi yang ditingkatkan menghasilkan spektrum yang jauh lebih rinci daripada prisma dan memungkinkannya untuk membuat peta garis-garis gelap.
Fraunhofer menguji spektroskopi - istilah yang diciptakan kemudian - dengan mengamati cahaya nyala gas dan mengidentifikasi garis spektral yang muncul. Garis-garis ini, bagaimanapun, tidak gelap-mereka cerah karena mereka dihasilkan dari bahan yang telah dipanaskan hingga pijar. Fraunhofer mencatat kebetulan antara posisi sepasang garis gelap dalam spektrum matahari dengan sepasang garis terang dari api laboratoriumnya dan berspekulasi bahwa garis gelap mungkin disebabkan oleh tidak adanya cahaya tertentu seolah-olah Matahari (dan bintang-bintang lain) telah merampas spektrum garis warna yang sempit.
Misteri garis gelap tidak terpecahkan sampai sekitar 1859, ketika Gustav Kirchhoff dan Robert Bunsen melakukan percobaan untuk mengidentifikasi bahan kimia dengan warna mereka ketika dibakar. Kirchhoff menyarankan bahwa Bunsen menggunakan spektroskopi sebagai metode paling jelas untuk membuat perbedaan dan segera menjadi jelas bahwa setiap elemen kimia memiliki spektrum yang unik. Misalnya, Sodium menghasilkan garis yang pertama kali dilihat oleh Fraunhofer beberapa tahun sebelumnya.
Kirchhoff melanjutkan untuk memahami dengan benar garis-garis gelap dalam spektrum matahari dan bintang: cahaya dari Matahari atau sebuah bintang melewati atmosfer sekitarnya dari gas-gas dingin. Gas-gas ini, seperti uap natrium, menyerap panjang gelombang karakteristik mereka dari cahaya dan menghasilkan garis-garis gelap yang pertama kali terlihat oleh Fraunhofer awal abad itu. Ini membuka kunci kode kimia kosmik.
Kirchoff kemudian menguraikan komposisi atmosfer matahari dengan mengidentifikasi tidak hanya natrium tetapi juga zat besi, kalsium, magnesium, nikel dan kromium. Beberapa tahun kemudian, pada tahun 1895, para astronom yang melihat gerhana matahari akan mengkonfirmasi garis spektral unsur yang belum ditemukan di bumi-helium.
Ketika pekerjaan detektif berlanjut, para astronom menemukan bahwa radiasi yang mereka pelajari melalui spektroskopi melampaui warna-warna yang kelihatan akrab ke daerah-daerah elektromagnetik yang tidak dapat dilihat oleh mata kita. Saat ini, banyak pekerjaan yang menjadi perhatian para astronom profesional tidak dengan karakteristik visual dari objek luar angkasa tetapi dengan sifat spektra mereka. Hampir semua planet surya tambahan yang baru ditemukan, misalnya, telah ditemukan dengan menganalisis pergeseran spektrum bintang yang diperkenalkan saat mereka mengorbit di sekitar bintang induknya.
Teleskop besar yang mengelilingi dunia di lokasi yang sangat terpencil jarang digunakan dengan lensa mata dan jarang mengambil foto seperti yang disertakan dalam diskusi ini. Beberapa instrumen ini memiliki diameter cermin lebih dari 30 kaki dan yang lainnya, masih dalam tahap desain dan pendanaan, mungkin memiliki permukaan pengumpul cahaya yang melebihi 100 meter! Pada umumnya, semuanya, yang ada dan yang ada di papan gambar, dioptimalkan untuk mengumpulkan dan membedah cahaya yang mereka kumpulkan menggunakan spektroskopi canggih.
Saat ini, banyak dari gambar ruang angkasa yang paling indah, seperti yang ditampilkan di sini, diproduksi oleh para astronom amatir berbakat yang tertarik pada keindahan benda-benda yang melayang di seluruh ruang angkasa. Dipersenjatai dengan kamera digital yang sensitif dan instrumen optik yang sangat presisi tetapi berukuran sedang, mereka terus menjadi sumber inspirasi bagi orang-orang di seluruh dunia yang berbagi hasrat mereka.
Gambar berwarna-warni di kanan atas diproduksi oleh Dan Kowal dari observatorium pribadinya selama Agustus tahun ini. Ini menyajikan pemandangan yang terletak di arah konstelasi Cygnus utara. Massa molekul hidrogen dan debu yang kompleks ini berjarak sekitar 4.000 tahun cahaya dari Bumi. Sebagian besar cahaya yang terlihat di bagian utama nebula ini dihasilkan oleh bintang terang besar di dekat pusatnya. Sudut lebar, foto-foto paparan panjang mengungkapkan nebula sangat luas - pada dasarnya sungai besar debu antarbintang.
Gambar ini diproduksi dengan refraktor apokromatik enam inci dan kamera astronomi 3,5 mega-pixel. Gambar mewakili hampir 13 jam eksposur.
Apakah Anda memiliki foto yang ingin Anda bagikan? Posting mereka ke forum astrophotography Space Magazine atau email mereka, dan kami mungkin menampilkan satu di Space Magazine.
Ditulis oleh R. Jay GaBany
