Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Sejarah Waktu dan Memahami Satuan Waktu Dengan Mengamati Bintang Neutron



Kajian Materi Olimpiade Astronomi - Besaran, Satuan, dan Pengukuran.

Waktu yang dikenal oleh manusia, digunakan sehari-hari hingga kini di dalam berbagai ilmu pengetahuan berasal dari fenomena astronomi.

Sejak dahulu kala, orang menghitung waktu sejak matahari terbit hingga terbit lagi sebagai satu hari. Dari purnama hingga purnama berikutnya sebagai satu bulan, dari musim hingga musim yang sama berikutnya sebagai satu tahun.

Manakala manusia membutuhkan pecahan waktu yang lebih kecil digunakan sudut bayangan Matahari (yang dikenal sebagai jam Matahari), atau untuk jangka yang lebih tetap dan konsisten, dipecahlah satu hari beberapa bagian yang lebih kecil.

Bangsa Babilonia juga berjasa dalam mendefinisikan sistem bilangan heksadesimal dalam penanda waktu yang digunakan hingga kini. Pecahan hari yang digunakan sekarang adalah jam, jam dipecah menjadi 60 menit dan menit dipecah menjadi 60 detik.

Detik inilah yang digunakan sebagai satuan waktu standar yang diakui oleh dunia, dan menjadi satuan besaran fisika yang paling banyak digunakan untuk menyatakan jangka waktu.

Besaran turunan waktu yang paling dekat adalah periode, yaitu jangka waktu sejak suatu fenomena terjadi sampai fenomena yang sama berikutnya. Sebagai contoh, periode sejak Venus nampak sebagai bintang Timur, lalu menjadi bintang Barat lalu menjadi bintang Timur lagi disebut dengan periode sinodis Venus. Turunan lain dari waktu antara lain frekuensi yang merupakan kebalikan dari periode,

Frekuensi (f) = 1/Periode (T)

Frekuensi dapat diterjemahkan ke dalam Bahasa Indonesia sebagai kekerapan (kata dasar : kerap). Kekerapan menunjukkan seberapa sering suatu fenomena terjadi.

Misalnya kekerapan gerhana adalah 4 kali per tahun, dapat dikatakan frekuensi gerhana adalah 4 gerhana/tahun, kekerapan jatuhnya meteor rata-rata saat hujan meteor adalah 10 meteor/jam dan lain-lain. Turunan dari besaran waktu yang lain adalah kombinasi besaran lain. Sebagai contoh, besarnya kecepatan Bumi mengelilingi Matahari adalah 29 km/detik.

Pada zaman sekarang, orang membutuhkan satuan waktu yang jauh lebih presisi sehingga menggunakan fenomena alam sehari-hari sebagai acuan pengukuran waktu dianggap tidak memadai lagi. Rotasi bintang Neutron yang menyebabkan fenomena pulsar milidetik, sering dijadikan acuan waktu yang jauh lebih presisi.



Bintang neutron dapat menjadi acuan waktu karena berrotasi sangat cepat dengan periode yang sangat akurat. Hal ini disebabkan bintang neutron bermassa besar, lebih besar dari Matahari, namun ukurannya kecil, hanya sekitar 10 sampai 15 km saja.

Saking rapatnya materi di dalam bintang neutron, 1 sendok makan yang berisi materi bintang neutron beratnya bisa 10 juta ton. Karena kekekalan momentum sudut, maka kecepatan rotasinya konstan. Dari Bumi, bintang neutron yang berotasi cepat sering terdeteksi sebagai pulsar yaitu sumber gelombang radio atau sinar X yang perubahan cahayanya berupa pulsa-pulsa (detakan).

Ketelitian pengukuran waktu berdasarkan rotasi pulsar sangat tinggi, karena jumlah pulsa yang diterima pengamat dari pulsar sangat banyak dalam waktu yang singkat sehingga sampel pengukuran sangat banyak.

Jika kita menggunakan pulsar di nebula kepiting yang mempunyai periode 0,033 detik sebagai acuan penentuan waktu misalnya, kita ambil dua pulsa berdekatan sebagai acuan, maka ketelitiannya kurang lebih sebesar jangka waktu antara dua pulsa itu.

Akan tetapi pulsa yang dapat diterima antenna radio di Bumi bisa sangat banyak, sehingga ketidak-pastian pengukuran bisa jauh lebih kecil dari 0,033 detik.

Misalnya kita mengamati pulsar itu sepanjang malam, selama 6 jam. Banyaknya pulsa yang dapat direkam adalah 6 x 60 x 60 / 0,033 = 654545 pulsa. Andaikan data yang baik untuk digunakan ada 500.000 pulsa, maka ketelitian pengukuran waktu berdasarkan itu menjadi 0,033/500000 = 6 x 10^-8 detik.

Betapa akuratnya! Jauh lebih akurat dibandingkan dengan stopwatch, itu sebabnya pulsar dapat digunakan sebagai salah satu acuan penentuan waktu yang baik.

Pulsar dari bintang neutron dapat dimanfaatkan sebagai navigasi luar angkasa untuk satelit dengan menganggap pulsar sebagai “GPS” satelit.

Sumber dan Referensi :

  • http://hosting.astro.cornell.edu/academics/courses/astro201/neutron_star.htm [Neutron Star]
  • https://www.nature.com/articles/d41586-018-00478-8 [NASA test proves pulsars can function as a celestial GPS]
  • Suplemen Astrofisika untuk SMA. 2014. Dr. Chatief Kunjaya, Msc. Halaman 3-5.
  • Buku Sakti Olimpiade Astronomi. 2015. TOASTI, Dr.rer.nat. M. Ikbal Arifyanto. Halaman 5.

2 komentar untuk "Sejarah Waktu dan Memahami Satuan Waktu Dengan Mengamati Bintang Neutron"

  1. bagus banget artikelnya, sangat bermanfaat. Terima kasih telah mengunjungi tanagnterbuka.site

    BalasHapus