Pancaran Inframerah: Menguak Struktur Alam Semesta

T. Djamaluddin, Peneliti Matahari dan Antariksa, LAPAN Bandung

(Dimuat di Pikiran Rakyat, 2 Oktober 1995)

Komponen terkecil alam semesta dalam tinjauan skala besar adalah galaksi. Galaksi sendiri sebenarnya adalah kumpulan milyaran bintang. Tetapi dalam skala besar alam semesta, galaksi-galaksi itu hanya dipandang sebagai titik-titik yang tersebar di dalam ruang yang amat besar. Dari pengamatan jarak dan sebaran galaksi-galaksi diketahui bahwa galaksi-galaksi itu berkelompok membentuk gugusan galaksi (Cluster). Daerah kosong yang tidak mengandung galaksi disebut kehampaan (void). Tetapi ternyata tidak semua daerah langit berhasil dipetakan. Ada zona gelap yang masih merupakan wilayah kabur yang belum banyak diketahui struktur sebaran galaksi pada arah itu. Ini menantang astronom untuk berusaha menembusnya, diantaranya dengan mendeteksi pancaran sinar inframerah dari galaksi-galaksi luar.

Gugusan Galaksi

Bila kita melihat foto langit hasil pemotretan dengan teleskop besar, misalnya foto survai langit oleh observatorium Palomar (Palomar Observatory Sky Survey, POSS), yang terlihat adalah titik-titik putih. Itu adalah bintang-bintang yang berada di galaksi kita. Kalau kita teliti lebih cermat dengan menggunakan lup (kaca pembesar), pada daerah-daerah tertentu ada titik-titik yang bentuknya bukan seperti titik biasanya, melainkan berbentuk agak lonjong atau bahkan disertai bentuk “S” yang kabur. Objek-objek seperti itu adalah galaksi yang sangat jauh. Karena jaraknya yang amat jauh, ratusan milyar bintang pada galaksi itu hanya tampak sebagai satu noktah terang. Di beberapa daerah langit kita bisa menjumpai adanya kumpulan galaksi di sela-sela titik-titik bintang.

Dengan mempelajari spektrum cahaya galaksi-galaksi itu, astronom bisa menentukan jaraknya. Ternyata galaksi-galaksi itu berkelompok. Kelompok terkecil menempati ruang dalam skala tiga juta tc (tc : tahun cahaya, jarak yang ditempuh cahaya dalam waktu satu tahun dengan kecepatan 300.000 km/detik; 9,5 trilyun km), misalnya yang disebut grup lokal yang berisi 21 galaksi, termasuk galaksi kita (galaksi Bima Sakti). Kelompok-kelompok kecil itu membentuk kelompok yang lebih besar yang disebut gugus raksasa (supercluster). Gugus raksasa itu menempati ruang berskala 60 juta tc atau lebih.

Menurut hasil penelitian dalam dasa warsa terakhir ini, diketahui bahwa struktur alam semesta terdiri dari gugus raksasa yang membentuk seperti pita (filamen) atau bidang dan void (kehampaan) yang besar. Void didefinisikan sebagai ruang alam semesta yang tidak mengandung galaksi dalam rentang 90 juta tc.

Sebagian besar gugus galaksi itu berkumpul dalam gugus raksasa yang berbentuk seperti bidang yang disebut bidang super galaktik. Gugus raksasa lainnya yang telah diketahui berbentuk filamen, misalnya filamen Hydra (melalui rasi Hydra) dan filamen Puppis (melalui rasi Puppis).

Struktur gugus raksasa itu kini terus dipelajari untuk mendapatkan gambaran yang lebih lengkap tentang struktur alam semesta kita. Tetapi para astronom mendapat kendala karena ada langit yang tidak transparan, sehinggga di daerah itu sedikit sekali galaksi luar yang terlihat. Daerah itu disebut zona langka galaksi atau zona gelap (zone of avoidance), yang struktur sebaran galaksinya tidak banyak kita ketahui.

Zona Gelap

Galaksi kita, galaksi Bima Sakti, sebenarnya bukan hanya terdiri dari bintang-bintang, tetapi juga awan gas dan debu yang biasanya disebut awan molekul. Seperti halnya awan di angkasa bumi menghalangi pengamatan bintang, awan molekul menghalangi pengamatan galaksi-galaksi luar yang lebih jauh dari bintang-bintang yang biasa kita lihat. Akibat serapan cahaya oleh kumpulan awan molekul di hampir seluruh bidang galaksi kita itu, menyebabkan daerah langit yang dilalui Bima Sakti sebagai zona gelap. Hanya sebagian kecil saja yang sedikit mengandung awan molekul yang dikenal sebagai jendela galaksi, misalnya di sekitar Puppis. Di daerah Puppis ini jumlah galaksi luar yang teramati relatif banyak dibandingkan dengan di daerah bidang galaksi lainnya.

Untuk mengetahui lebih jelas struktur alam semesta dalam skala besar, telaah sebaran galaksi-galaksi di zona gelap ini sangat diperlukan. Tetapi bagaimana?

Galaksi-galaksi luar itu memancarkan sinar infra merah yang cukup kuat. Sifat sinar infra merah yang utama adalah kemampuannya menembus halangan awan molekul. Sehingga kalau kita menggunakan kamera yang peka menangkap pancaran sinar infra merah dari galaksi-galaksi luar itu, kita akan melihat lebih banyak galaksi luar di zona gelap itu.

Maka pencarian galaksi di zona gelap itu dilakukan terutama dengan memanfaatkan hasil survai langit yang mendeteksi pancaran sinar infra merah. Pencarian ini dapat dilakukan dengan memanfaatklan data IRAS (Infrared Astronomical Satelite) yang dikonfirmasikan secara visual pada foto langit (paper print) POSS (Palomar Observatory Sky Survey) dan atlas inframerah UK Schmidt.

Dari hasil pencarian itu diperoleh ribuan galaksi di zona gelap itu. Setelah dianalisis, struktur sebarannya menunjukkan adanya kesinambungan gugus galaksi raksasa yang membentuk filamen Hydra dan Puppis dan beberapa filamen lainnya. Sebelumnya struktur yang “terpenggal” oleh zona gelap masih merupakan teka-teki, apakah struktur itu bersambung atau memang terpenggal.

Dengan telaah sinar infra merah yang dipancarkan galaksi-galaksi luar teka-teki itu terjawab. Tetapi masih diperlukan telaah lebih mendalam untuk mempelajari struktur alam semesta yang lebih lengkap lagi. Kini dengan teleskop pendeteksi sinar infra merah yang lebih canggih yang berada di satelit di luar angkasa usaha itu masih diteruskan. Semakin jauh kita menembus kedalaman langit menguak struktur alam semesta, kita akan makin tahu kekecilan galaksi kita, apalagi bumi dan diri kita sendiri.

Ru’yatul Hilal Awal Ramadan dan Iedul Fitri

T. Djamaluddin, Peneliti Matahari dan Antariksa, LAPAN Bandung

(Dimuat di Republika, 21 Januari 1995)

Hasil pengamatan awal Bulan Sya’ban 1415 oleh Tim Departemen Agama RI telah menetapkan bahwa 1 Sya’ban jatuh pada tanggal 3 Januari 1995. Itu berarti tanggal 29 Sya’ban akan jatuh pada tanggal 31 Januari 1995. Menurut hisab Departemen Agama, NU, dan Persis 1 Ramadan jatuh pada tanggal 1 Februari 1995 (Republika, 4 Januari 1995). Kesamaan ini hasil hisab ini semoga juga terjadi pada hasil ru’yat (pengamatan hilal) yang biasanya kukuh dilakukan kalangan NU.

Untuk memberikan bekal kepada para pengamat hilal, tulisan ini akan memaparkan hasil rinci hisab astronomi untuk memperkirakan posisi hilal awal Ramadan dan sekaligus hilal 1 Syawal. Kemungkinan-kemungkinan yang akan terjadi juga akan diulas agar masyarakat bisa lebih arif dalam pengambilan keputusan, tidak saling berprasangka.

Sebagai informasi awal perlu juga diketahui bahwa ijtima’ bulan Ramadan terjadi pada 30 Januari pukul 22:50 GMT (31 Januari, 05:50 WIB). Dan ijtima’ bulan Syawal terjadi pada 1 Maret 1995 pukul 11:50 GMT (18:50 WIB). Ijtima’ dikenal juga sebagai astronomical newmoon (bulan baru astronomis) yang tidak mungkin di ru’yat karena masih terlalu muda. Ijtima’ hanya dapat diamati dalam kejadian gerhana matahari total, seperti yang terjadi pada Ramadan tahun 1983. Saat ijtima’ ini menjadi pembatas awal yang menyatakan tidak mungkin ada ru’yatul hilal sebelum saat ijtima’.

Garis Tanggal

Untuk memahami pemunculan hilal secara global sangat penting diketahui garis tanggalnya, yaitu –yang paling sederhana– adalah garis yang menyatakan di daerah mana saja bulan dan matahari terbenam secara bersamaan. Garis ini mununjukkan bahwa pada hari itu di sebelah timurnya hilal terbenam lebih awal dari matahari dan di sebelah baratnya hilal lebih lambat terbenamnya daripada matahari. Akibatnya, ru’yatul hilal di sebelah barat garis itu terjedi lebih awal daripada di sebelah timurnya. Makin jauh ke arah barat, ru’yatul hilal makin mudah dilakukan. Dengan berpedoman pada garis itu, bisa juga diperkirakan daerah-daerah tempat ru’yatul hilal yang paling besar kemungkinannya akan berhasil, bila tanpa memperhitungkan keadaan cuaca.

Garis tanggal Ramadan 1415 melintas dari Australia, Pasifik ke Atlantik melalui Meksiko terus ke Eropa bagian Utara. Sehingga sebagian besar negara akan berpuasa mulai tanggal 1 Februari 1995. Letak Indonesia yang relatif dekat dengan garis tanggal akan menyebabkan ru’yatul hilal pada tanggal 31 Januari agak sulit. Kalau ternyata tidak ada laporan ru’yatul hilal, ada kemungkinan diputuskan isti’mal, yaitu menggenapkan bulan Sya’ban menjadi 30 hari. Kalau keputusan isti’mal yang diambil maka berarti puasa Ramadan akan mulai tanggal 2 Februari 1995.

Garis tanggal Syawal 1415 melintasi Amerika Selatan, Afrika Tengah, India, dan China. Maka Amerika Utara, Eropa, dan negara-negara Timur Tengah mungkin akan beridul Fitri pada tanggal 2 Maret. Sedangkan Asia Tenggara, Indonesia, Jepang, dan Australia kemungkinan besar pada tanggal 3 Maret, tidak mungkin lebih awal. Letak Indonesia yang jauh ke arah barat dari garis tanggal akan menyebabkan ru’yatul hilal pada tanggal 2 Maret 1995 relatif mudah. Sehingga diharapkan tidak akan ada dua kali Iedul Fitri pada tahun ini.

Prakiraan Ru’yatul Hilal

Hasil hisab posisi hilal Ramadan dan Syawal di beberapa kota (yang mempunyai pantai yang terbuka ke arah barat) pada tanggal 31 Januari dan 2 Maret 1995 di tunjukkan pada Tabel. Pada tabel diberikan saat terbenamnya matahari dan bulan serta azimutnya (jarak sudut dihitung dari arah utara ke arah timur; Azimut 180 derajat adalah arah Selatan dan Azimut 270 derajat adalah arah Barat). Dari data azimut itu terlihat bahwa bulan akan terbenam disebelah kanan titik terbenamnya matahari.

Dari data saat terbenam matahari dan bulan dihitung pula perbedaan waktunya (dinyatakan dalam menit). Ini bisa digunakan untuk memperkirakan jangka waktu antara matahari terbenam dan bulan terbenam. Beda waktu matahari terbenam dan bulan terbenam pada tanggal 31 Januari hanya sekitar 15 menit. Ini relatif singkat dan menyulitkan pengamatan hilal akibat ufuk barat masih cukup teramx. Sedangkan mxda waktunya pada tanggal 2 Maret cukup panjang, sekitar 30 menit yang memungkinkan ru’yatul hilal.

Perbedaan azimut titik terbenamnya matahari dan bulan juga dicantumkan pada tabel tersebut. Ketinggian hilal pada saat matahari terbenam hanya diperkirakan secara kasar berdasarkan perbedaan waktu terbenamnya. Data perbedaan posisi ini dapat digunakan sebagai acuan untuk memperkirakan arah pengamatan. Data-data itu menunjukkan bahwa hilal berada pada posisi kanan atas dari titik matahari terbenam. Bila melakukan pengamatan dengan mata telanjang, bisa digunakan lebar ujung jari dan kepalan tangan sebagai pengukur jarak sudut. Dengan lengan yang dijulurkan ke depan, lebar ujung jari kira-kira 1,5 derajat. Sedangkan lebar kepalan tangan sekitar 10 derajat.

Data hisab itu juga menunjukkan bahwa daerah yang terbaik untuk pengamatan hilal adalah daerah Aceh dan pantai Barat Sumatra lainnya.

Perhatian untuk Pengamatan

Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pengamatan hilal:

1. Hilal adalah obyek yang redup dan mungkin hanya tampak sebagai segores cahaya. Sedapat mungkin mengkonfirmasikan dengan menggunakan binokuler atau teropong bila melihat obyek terang yang mirip bulan sabit tipis atau garis.

2.Pengamatan dari bangunan tinggi di tengah kota mempunyai resiko gangguan pengamatan akibat polusi asap, debu, dan cahaya kota.

3.Lokasi pengamatan dengan arah pandang ke barat yang tidak terbuka atau dipenuhi oleh pepohonan bukanlah lokasi yang baik untuk pengamatan hilal. Daerah pantai yang terbuka ke arah barat adalah lokasi yang terbaik.

4.Hal penting bagi ru’yatul hilal adalah kemampuan untuk membedakan antara hilal dan bukan hilal. Sumpah memang penting untuk menunjukkan kejujuran pengamat, tetapi belum cukup untuk memastikan obyek yang dilihatnya itu benar-benar hilal atau bukan. Saat ini faktor penyebab kesalahan pengamatan hilal makin banyak.