Alam Semesta di Multiwavelength

Cahaya merupakan radiasi elektromagnetik yang merentang pada berbagai frekuensi dan energi, seperti yang bisa kita lihat melalui spektrum elektromagnetik. Hubungan antara panjang gelombang dengan frekuensi dan energi berbanding terbaik. Semakin pendek gelombang, maka semakin tinggi frekuensi dan energinya, begitu pula sebaliknya. Mata kita, manusia, hanya peka di daerah optik atau visual atau cahaya tampak (visible light), yaitu pada panjang gelombang sekitar 380 sampai 700 nanometer.

Dalam astronomi, cahaya merupakan “kurir informasi” yang dipancarkan oleh berbagai objek di berbagai rentang panjang gelombang pengamatan. Contohnya bintang dan debu antarbintang yang berada pada satu lokasi, keduanya tidak memancarkan energi di panjang gelombang yang sama. Jika kita mengamati menggunakan mata saja, kita mungkin melihat bintang dan sedikit debu. Namun, jika kita mengamati di panjang gelombang inframerah, maka bintang-bintang akan terlihat lebih jelas dan debu tidak akan terlalu teramati. Sebaliknya, jika kita mengamati di panjang gelombang radio maka debu yang akan lebih terlihat alih-alih kita melihat bintang. Maka dari itu, pengamatan objek-objek astronomi pada berbagai panjang gelombang bertujuan untuk memperoleh informasi yang beragam atau multiwavelength.

Pengamatan Matahari

Matahari merupakan bintang terdekat dengan Bumi dan satu-satunya bintang yang bisa kita lihat pada siang hari. Sebagai bintang terdekat, para ilmuwan telah banyak dan terus mempelajari Matahari untuk membantu meningkatkan pemahaman akan reaksi nuklir di inti bintang dan evolusi bintang. Memotret matahari dengan kamera biasa akan menghasilkan gambar yang cukup familiar bagi kita: piringan kekuningan, tanpa fitur, dan mungkin berwarna sedikit lebih merah saat terbit dan terbenam karena cahaya harus melewati lebih banyak lapisan atmosfer Bumi sehingga kehilangan panjang gelombang biru sebelum sampai ke lensa kamera. Pada kenyataannya, Matahari memancarkan cahaya di berbagai warna, tetapi karena kuning adalah panjang gelombang paling terang dari matahari, maka kita melihatnya hanya berwarna kuning. Penjumlahan semua warna yang Matahari pancarkan, para ilmuwan menyebutnya “cahaya putih” atau white light. Dari mana cahaya yang berbeda dipancarkan oleh Matahari?

Pada tiap lapisan atau struktur Matahari dari dalam ke luar, temperaturnya tidak seragam dan juga terdapat berbagai aktivitas Matahari. Permukaannya atau fotosfer memiliki temperatur sekitar 6000 Kelvin. Pada fotosfer terdapat aktivitas Matahari berupa bintik Matahari yang merupakan daerah bertemperatur sedikit lebih rendah dari fotosfer (sekitar 3000 Kelvin) sehingga berwarna gelap. Di fotosfer terdapat kromosfer yang memiliki fitur granulasi dan menutupi seluruh permukaan Matahari kecuali daerah bintik. Kemudian, di bagian atmosfer Matahari terdapat korona Matahari dengan temperatur mencapai dua juta Kelvin tetapi kerapatan rendah sehingga tidak bisa teramati pada panjang gelombang optik. Perbedaan temperatur dan aktivitas Matahari menyebabkan perlunya pengamatan pada berbagai panjang gelombang, seperti pengamatan oleh teleskop NASA Solar Dynamics Observatory (SDO).

Pengamatan Bimasakti

Jika langit malam cerah dan tidak terkena polusi cahaya atau udara, maka kita bisa melihat bentangan galaksi Bimasakti, tempat tata surya kita. Sepintas, terlihat bintang yang begitu banyak dan awan putih kekuningan yang begitu tipis. Ini karena galaksi kita selain terdiri dari bintang, juga memiliki gas dan debu antar bintang.

Mirip seperti Matahari, bagian dari galaksi kita terdiri dari berbagai materi dengan temperatur yang berbeda-beda sehingga pancaran energinya merentang pada berbagai panjang gelombang. Bintang-bintang cenderung memiliki temperatur tinggi sehingga memancarkan energi pada panjang gelombang dengan frekuensi tinggi. Sementara debu dan gas cenderung bertemperatur rendah sehingga memancarkan energi pada panjang gelombang berfrekuensi rendah. Dari pengamatan ini, kita dapat memperoleh informasi materi apa saja yang menyusun galaksi sehingga pemahaman kita mengenai galaksi menjadi lebih baik.

Pengamatan Alam Semesta

Ada lebih banyak objek selain bintang dan gas debu di alam semesta yang juga memancarkan energi di berbagai panjang gelombang. Dua teleskop antariksa yang mengambil gambar berbagai objek di alam semesta telah memberikan informasi penting bagi kita. Hubble Space Telescope (HST) mengamati alam semesta pada panjang gelombang optik, sementara James Webb Telescope (JWST) mengamati alam semesta pada panjang gelombang inframerah. JWST memberikan gambar yang lebih tajam pada objek nebula yang memiliki daerah pembentukan bintang, karena bintang-bintang yang baru lahir lebih banyak memancarkan energi pada gelombang inframerah dibandingkan optik. Namun, Hubble juga memberikan informasi penting keberadaan debu dan gas pada ruang antar bintang di alam semesta.

Nah, jadi ide dasar pengamatan objek-objek astronomis di berbagai panjang gelombang adalah karena tiap objek memiliki temperatur berbeda sehingga energi yang dipancarkan memiliki panjang gelombang yang berbeda. Pengamatan multiwavelength juga membantu kita untuk mengembangkan instrumentasi karena pengamatan objek yang kita kira “tidak ada” bisa jadi dikarenakan objek tersebut tidak memancarkan energi pada rentang yang kita amati.

• https://mynasadata.larc.nasa.gov/basic-page/electromagnetic-spectrum-diagram Terakhir akses 21 Agustus 2023
• https://www.nasa.gov/stem-ed-resources/multiwavelength-milky-way.html Terakhir akses 21 Agustus 2023
• https://www.nasa.gov/mission_pages/sunearth/news/light-wavelengths.html Terakhir akses 21 Agustus 2023
• https://webb.nasa.gov/content/about/comparisonWebbVsHubble.html Terakhir akses 21 Agustus 2023