 |
| Kredit: NASA |
Berada
di bawah naungan Direktorat Misi Sains (SMD) NASA, tujuan sains yang ingin
digapai oleh Divisi Astrofisika sungguh menakjubkan, karena berusaha
mempelajari tentang alam semesta dan tempat kita di dalamnya. Mulai dari
penelitian asal usul alam semesta, sejarah evolusi bintang dan galaksi,
bagaimana sebuah sistem planet terbentuk, hingga seperti apa lingkungan kosmik
ideal yang ramah terhadap kehidupan. Divisi Astrofisika NASA akan terus mencari
jejak biologis di luar Bumi, untuk mengetahui bahwa kita tidak sendirian.
Tujuan
NASA di bidang astrofisika adalah untuk “menemukan cara kerja alam semesta,
mengeksplorasi bagaimana alam semesta dimulai dan berevolusi, dan untuk mencari
kehidupan di planet-planet yang mengorbit bintang selain Matahari”.
Tiga
pertanyaan utama astrofisika bersumber dari tujuan yang ingin dicapai oleh NASA
ini.
1.
Bagaimana cara kerja alam semesta?
Menyelidiki
asal usul dan takdir pamungkas alam semesta kita, termasuk sifat lubang hitam,
energi gelap, materi gelap, dan gravitasi.
2.
Bagaimana kita bisa sampai disini?
Menjelajahi
asal usul dan evolusi galaksi, bintang, dan planet yang membentuk alam semesta
kita.
3.
Apakah kita sendirian?
Menemukan
dan mempelajari planet yang mengorbit bintang selain Matahari dan menjelajahi apakah
mereka bisa menjadi tempat perlindungan bagi kehidupan.
Program
Astrofisika NASA Saat Ini
Divisi
Astrofisika NASA terdiri dari tiga program terfokus dan dua program lintas
sektoral. Ketiga program terfokus menyediakan kerangka kerja intelektual untuk
memajukan sains dan melakukan perencanaan strategis, di antaranya adalah fisika
kosmos, asal usul alam semesta dan eksplorasi eksoplanet.
1.
Fisika Kosmos
Upaya
pencarian untuk memahami cara kerja alam semesta. Dimulai dengan studi
tentang building block fundamental eksistensi kita, yakni
materi, energi, ruang dan waktu, dan bagaimana bagaimana mereka berperilaku di
bawah kondisi fisik ekstrem yang menjadi ciri alam semesta awal.
Program
Fisika Kosmos (PCOS) menggabungkan kosmologi, astrofisika berenergi tinggi, dan
proyek fisika fundamental untuk secara langsung menjawab pertanyaan sentral
tentang sifat fenomena astrofisika kompleks seperti lubang hitam, bintang
neutron, energi gelap dan gelombang gravitasi. Menggunakan armada misi berbasis
antariksa yang beroperasi di seluruh spektrum elektromagnetik, tujuan utama
PCOS adalah untuk mempelajari asal usul dan takdir pamungkas kosmos.
2.
Asal Usul Kosmik
Untuk
memahami tahap evolusi alam semesta, dari keadaan awalnya yang sangat sederhana
setelah Big Bang ke alam semesta menakjubkan yang kita lihat saat ini, kita
harus memahami bagaimana bintang, galaksi dan planet terbentuk dari waktu ke
waktu.
Komposisi
alam semesta didominasi oleh hidrogen dan helium. Kedua unsur ini menyusun 98%
dari materi kasat mata di alam semesta, meskipun komposisi dunia kita dan
segala yang dikandungnya --bahkan kehidupan itu sendiri-- tercipta oleh unsur
yang lebih berat dari hidrogen dan helium, seperti karbon, nitrogen, oksigen,
silikon, besi, dll.
Berapa
lama waktu yang dibutuhkan oleh bintang-bintang generasi pertama untuk menabur
benih di alam semesta kita dengan unsur-unsur berat yang kita temukan di Bumi
saat ini? Kapan alam semesta menyediakan unsur-unsur berat yang memungkinkan
pembentukan molekul prebiotik dan planet teresterial (berbatu) yang menjadi
tempat bagi molekul untuk bergabung dan menciptakan kehidupan?
Pertanyaan
besar Divisi Astrofisika NASA adalah “Bagaimana alam semesta tercipta dan
berevolusi sehingga menghasilkan galaksi, bintang dan planet seperti yang kita
lihat hari ini?”
3.
Eksplorasi Eksoplanet
Program
eksplorasi eksoplanet NASA memimpin umat manusia menempuh perjalanan untuk
menuntaskan dua pertanyaan klasik yang belum terjawab. Dari mana kita berasal
dan apakah kita sendirian?
Tujuan
utama program adalah untuk menemukan dan mengkarakterisasi sistem planet dan
planet mirip Bumi di sekitar bintang terdekat. Misi dirancang untuk menemukan
planet layak huni dan bukti kehidupan di luar Bumi.
Tahap
pertama eksplorasi harus mempersiapkan pemahaman tentang seberapa banyak dan
apa tipe sistem planet yang disediakan oleh alam. Tahap pertama telah banyak
dilakukan oleh jajaran teleskop berbasis darat di seluruh dunia yang mendorong
batas kemampuan mereka untuk menembus turbulensi lapisan atmosfer Bumi guna
mendeteksi planet-planet seukuran Bumi.
Sedangan
teleskop berbasis antariksa, seperti Kepler, terus menatap ruang angkasa untuk
menemukan planet-planet berukuran kecil mirip Bumi yang mengorbit bintang induk
masing-masing. Misi antariksa masa depan oleh NASA maupun badan antariksa
internasional lainnya dan observatorium darat yang lebih besar dan lebih
sensitif akan memperluas sensus eksoplanet.
Pada
saat yang sama, investigasi penting akan memberi tahu kita tentang lingkungan
kosmik di sekitar bintang beserta eksoplanet yang mengorbitnya, seperti debu
dan puing-puing debu cakram protoplanet yang menyulitkan observasi.
Tujuan
utama program eksplorasi eksoplanet adalah untuk melihat apakah ada planet di
luar tata surya yang menunjukkan jejak biologis (seperti yang kita kenal
ataukah harus ditafsirkan terlebih dahulu). Bukti akan diperoleh terutama dalam
bentuk studi spektroskopi lapisan atmosfer eksoplanet. Agar berpotensi
menampung kehidupan, maka sebuah planet seharusnya memiliki air cair di permukaan.
Kita
tidak berani berasumsi planet akan mirip dengan Bumi, tapi setidaknya terletak
di lintasan orbit yang tidak terlalu dekat atau terlalu jauh dari bintang
induk, sehingga memungkinkan keberadaan air cair dalam rentang waktu geologis,
ditambah lapisan atmosfer yang mengandung keseimbangan gas ideal untuk menopang
kehidupan.
Selain
itu, atmosfer planet bisa saja diubah oleh organisme biologis yang dapat
menjelaskan tingkat molekul gas yang luar biasa tinggi di atmosfernya.
(Bukannya para ilmuwan menolak segala kemungkinan bentuk kehidupan selain dari
yang kita kenal di Bumi, tetapi kita belum tahu seperti apa bentuk kehidupan
lain yang mampu eksis atau bagaimana mencarinya).
Volume
ruang angkasa yang akan dieksplorasi hanya terbatas di wilayah bintang-bintang
tetangga terdekat. Dalam konteks ini, “jarak dekat” dalam skala astronomi
dipahami sebagai bintang yang berjarak sekitar 20 parsec (60 tahun cahaya) dari
Matahari kita. Jarak ini bisa kita jelajahi menggunakan teknologi dalam satu
dekade berikutnya.
 |
| Kredit: Youtube |
Misi Astrofisika Saat Ini
Misi
astrofisika saat ini yang terus digencarkan oleh NASA termasuk misi yang
dilakukan oleh tiga Observatorium Besar. Rangkaian Observatorium Besar NASA
yang masih beroperasi saat ini adalah Teleskop Antariksa Hubble, Observatorium
Sinar-X Chandra dan Teleskop Antariksa Spitzer.
Selain itu,
Teleskop Antariksa Sinar Gamma Fermi terus menjelajah kosmos pada ujung
spektrum berenergi tinggi. Misi lain yang dianggap inovatif dan terus
menghasilkan penemuan baru seperti Neil Gehrels Swift Observatory,
NuSTAR, TESS, dan Mission of Opportunity NICER, turut melengkapi
misi strategis astrofisika.
SOFIA,
observatorium terbang astronomi inframerah juga sedang dalam tahap operasional.
Keseluruhan misi bertanggung jawab atas peningkatan akumulasi sains tentang
kosmos. Semua misi dimaksud telah mencapai tujuan sains utama yang ditentukan,
namun tidak pernah berhenti memberikan hasil spektakuler dalam operasional misi
yang diperluas.
Para
peneliti yang dibiayai oleh NASA juga turut berpartisipasi dalam pengamatan,
analisis data dan pengembangan instrumen untuk misi astrofisika bersama mitra
internasional, termasuk ESMM XMM-Newton.
Misi
Astrofisika dalam Waktu Dekat
Masih dalam
tahap pengembangan, Teleskop Antariksa James Webb besutan NASA memiliki cakupan
spektrum elektromagnetik yang lebih luas. Selain itu, ada juga detektor untuk
misi Euclid ESA dan perangkat keras untuk XRISM X-Ray JAXA (X-Ray Imaging
and Spectroscopy) yang menyediakan terobosan dalam studi pembentukan
struktur alam semesta, aliran yang keluar dari inti galaksi dan materi gelap.
Menyelesaikan
misi yang masih dalam tahap pengembangan tentunya mendukung misi yang telah
beroperasi, sementara pendanaan program penelitian dan analisis mengkonsumsi
sebagian besar sumber daya Divisi Astrofisika NASA.
Pada bulan
Februari 2016, NASA secara resmi memulai rekomendasi decadal Astro2010,
yakni Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) yang akan
membantu para peneliti dalam mengungkap rahasia energi gelap dan materi gelap,
serta menjelajahi evolusi kosmos. WFIRST juga akan menemukan dunia-dunia baru
di luar tata surya kita dan memajukan upaya pencarian planet-planet layak huni
yang ramah terhadap kehidupan.
Pada bulan Januari
2017, NASA memilih misi baru Small Explorer (SMEX) IXPE (Imaging
X-ray Polarimetry Explorer) yang akan menggunakan polarisasi cahaya dari
sumber astrofisika untuk memberikan wawasan tentang produksi sinar-X dari objek
kosmik seperti bintang neutron, nebula angin pulsar dan lubang hitam
supermasif.
Pada bulan
Maret 2017, NASA memilih Explorer Mission of Opportunity GUSTO
(Galactic/Extragalactic ULDB Spectroscopic Terahertz Observatory) untuk
mengukur emisi dari medium antarbintang. GUSTO akan membantu para ilmuwan
menentukan siklus hidup molekul gas antarbintang di galaksi Bima Sakti kita,
menyaksikan pembentukan dan penghancuran awan kosmik pembentuk bintang, serta
memahami dinamika dan aliran gas di sekitar pusat galaksi kita.
Misi
Astrofisika Masa Depan
Sejak
survei decadal 2001, cara pandang terhadap alam semesta telah
berubah secara dramatis. Lebih dari 3.800 planet telah ditemukan mengorbit
bintang-bintang jauh. Lubang hitam kini diketahui bersemayam di pusat sebagian
besar galaksi, termasuk galaksi Bima Sakti.
Usia, ukuran
dan bentuk alam semesta telah dipetakan berdasarkan radiasi purba (latar
belakang mikro kosmik) yang ditinggalkan oleh Big Bang. Turut diungkap sebagian
besar penyusun komposisi alam semesta (materi gelap dan energi gelap), termasuk
akselerasi laju ekspansi alam semesta.
Pada masa
yang akan datang, tujuan astrofisika ditentukan berdasarkan hasil survei New
Worlds, New Horizons in Astronomy and Astrophysics Decadal 2010. Prioritas
tujuan sains yang dipilih oleh komite survei meliputi: pencarian bintang,
galaksi dan lubang hitam generasi pertama; pencarian planet layak huni
terdekat; dan meningkatkan pemahaman tentang fisika fundamental alam semesta.
Saat ini,
upaya survei Decadal 2020 telah dimulai.
Ditulis oleh: Staf science.nasa.gov
Sumber: NASA Astrophysics
Komentar
Posting Komentar