Astronomi
 |
| Formasi bintang berbentuk awan magellan besar, sebuah galaksi tak beraturan. |
Astronomi adalah cabang ilmu alam yang melibatkan pengamatan
benda-benda langit (seperti halnya bintang, planet, komet, nebula, gugus
bintang, atau galaksi) serta fenomena-fenomena alam yang terjadi di luar
atmosfer Bumi (misalnya radiasi latar belakang kosmik (radiasi CMB). Ilmu ini
secara pokok mempelajari berbagai sisi dari benda-benda langit — seperti
asal-usul, sifat fisika/kimia, meteorologi, dan gerak — dan bagaimana
pengetahuan akan benda-benda tersebut menjelaskan pembentukan dan perkembangan
alam semesta.
 |
| Nebula Kepiting, sekumpulan sisa-sisa supernova. Citra diabadikan oleh teleskop. |
Astronomi sebagai ilmu adalah salah satu yang tertua,
sebagaimana diketahui dari artifak-artifak astronomis yang berasal dari era
prasejarah; misalnya monumen-monumen dari Mesir dan Nubia, atau Stonehenge yang
berasal dari Britania. Orang-orang dari peradaban-peradaban awal semacam
Babilonia, Yunani, Cina, India, dan Maya juga didapati telah melakukan
pengamatan yang metodologis atas langit malam. Akan tetapi meskipun memiliki
sejarah yang panjang, astronomi baru dapat berkembang menjadi cabang ilmu
pengetahuan modern melalui penemuan teleskop.
Cukup banyak cabang-cabang ilmu yang pernah turut disertakan
sebagai bagian dari astronomi, dan apabila diperhatikan, sifat cabang-cabang
ini sangat beragam: dari astrometri, pelayaran berbasis angkasa, astronomi
observasional, sampai dengan penyusunan kalender dan astrologi. Meski demikian,
dewasa ini astronomi profesional dianggap identik dengan astrofisika.
Pada abad ke-20, astronomi profesional terbagi menjadi dua
cabang: astronomi observasional dan astronomi teoretis. Yang pertama melibatkan
pengumpulan data dari pengamatan atas benda-benda langit, yang kemudian akan
dianalisis menggunakan prinsip-prinsip dasar fisika. Yang kedua terpusat pada
upaya pengembangan model-model komputer/analitis guna menjelaskan sifat-sifat
benda-benda langit serta fenomena-fenomena alam lainnya. Adapun kedua cabang
ini bersifat komplementer — astronomi teoretis berusaha untuk menerangkan
hasil-hasil pengamatan astronomi observasional, dan astronomi observasional
kemudian akan mencoba untuk membuktikan kesimpulan yang dibuat oleh astronomi
teoretis.
Astronom-astronom amatir telah dan terus berperan penting
dalam banyak penemuan-penemuan astronomis, menjadikan astronomi salah satu dari
hanya sedikit ilmu pengetahuan di mana tenaga amatir masih memegang peran
aktif, terutama pada penemuan dan pengamatan fenomena-fenomena sementara.
Astronomi harus dibedakan dari astrologi, yang merupakan
kepercayaan bahwa nasib dan urusan manusia berhubungan dengan letak benda-benda
langit seperti bintang atau rasinya. Memang betul bahwa dua bidang ini memiliki
asal usul yang sama, namun pada saat ini keduanya sangat berbeda.
Leksikologi
Kata astronomi berasal dari bahasa Yunani, yaitu kata astron
(ἄστρον, "bintang") yang kemudian diberi akhiran -nomi dari nomos
(νόμος, "hukum" atau "budaya"). Maka secara harafiah ia
bermakna "hukum/budaya bintang-bintang
Penggunaan istilah "astronomi" dan
"astrofisika"
Secara umum baik "astronomi" maupun
"astrofisika" boleh digunakan untuk menyebut ilmu yang sama. Apabila
hendak merujuk ke definisi-definisi kamus yang baku, "astronomi"
bermakna "penelitian benda-benda langit dan materi di luar atmosfer Bumi
serta sifat-sifat fisika dan kimia benda-benda dan materi tersebut" sedang
"astrofisika" adalah cabang dari astronomi yang berurusan dengan
"tingkah laku, sifat-sifat fisika, serta proses-proses dinamis dari
benda-benda dan fenomena-fenomena langit".
Dalam kasus-kasus tertentu, misalnya pada pembukaan buku The
Physical Universe oleh Frank Shu, "astronomi" boleh dipergunakan
untuk sisi kualitatif dari ilmu ini, sedang "astrofisika" untuk sisi
lainnya yang lebih berorientasi fisika. Namun, penelitian-penelitian astronomi
modern kebanyakan berurusan dengan topik-topik yang berkenaan dengan fisika,
sehingga bisa saja kita mengatakan bahwa astronomi modern adalah astrofisika.
Banyak badan-badan penelitian yang, dalam memutuskan menggunakan istilah yang
mana, hanya bergantung dari apakah secara sejarah mereka berafiliasi dengan
departemen-departemen fisika atau tidak. Astronom-astronom profesional sendiri
banyak yang memiliki gelar di bidang fisika. Untuk ilustrasi lebih lanjut,
salah satu jurnal ilmiah terkemuka pada cabang ilmu ini bernama Astronomy and
Astrophysics (Astronomi dan Astrofisika).
Sejarah
 |
| Peta angkasa dari abad ke-17, karya kartografer Belanda. |
Pada awalnya, astronomi hanya melibatkan pengamatan beserta
prediksi atas gerak-gerik benda-benda langit yang terlihat dengan mata
telanjang. Pada beberapa situs seperti Stonehenge, peradaban-peradaban awal
juga menyusun artifak-artifak yang diduga memiliki kegunaan astronomis.
Observatorium-observatorium purba ini jamaknya bertujuan seremonial, namun
dapat juga dimanfaatkan untuk menentukan musim, cuaca, dan iklim — sesuatu yang
wajib diketahui apabila ingin bercocok tanam — atau memahami panjang tahun.
 |
| Jam Matahari dari Yunani, dari Ai-Khanoum (sekarang di Afghanistan), pada abad ke 3-2 SM. |
Sebelum ditemukannya peralatan seperti teleskop, penelitian
harus dilakukan dari atas bangunan-bangunan atau dataran yang tinggi, semua
dengan mata telanjang. Seiring dengan berkembangnya peradaban, terutama di
Mesopotamia, Cina, Mesir, Yunani, India, dan Amerika Tengah, orang-orang mulai
membangun observatorium dan gagasan-gagasan mengenai sifat-sifat semesta mulai
ramai diperiksa. Umumnya, astronomi awal disibukkan dengan pemetaan letak-letak
bintang dan planet (sekarang disebut astrometri), kegiatan yang akhirnya
melahirkan teori-teori tentang pergerakan benda-benda langit dan
pemikiran-pemikiran filosofis untuk menjelaskan asal usul Matahari, Bulan, dan
Bumi. Bumi kemudian dianggap sebagai pusat jagat raya, sedang Matahari, Bulan,
dan bintang-bintang berputar mengelilinginya; model semacam ini dikenal sebagai
model geosentris, atau sistem Ptolemaik (dari nama astronom Romawi-Mesir
Ptolemeus).
Dimulainya astronomi yang berdasarkan perhitungan matematis
dan ilmiah dulu dipelopori oleh orang-orang Babilonia. Mereka menemukan bahwa
gerhana bulan memiliki sebuah siklus yang teratur, disebut siklus saros.
Mengikuti jejak astronom-astronom Babilonia, kemajuan demi kemajuan kemudian
berhasil dicapai oleh komunitas astronomi Yunani Kuno dan negeri-negeri
sekitarnya. Astronomi Yunani sedari awal memang bertujuan untuk menemukan
penjelasan yang rasional dan berbasis fisika untuk fenomena-fenomena angkasa. Pada
abad ke-3 SM, Aristarkhos dari Samos melakukan perhitungan atas ukuran Bumi
serta jarak antara Bumi dan Bulan, dan kemudian mengajukan model Tata Surya
yang heliosentris — pertama kalinya dalam sejarah. Pada abad ke-2 SM,
Hipparkhos berhasil menemukan gerak presesi, juga menghitung ukuran Bulan dan
Matahari serta jarak antara keduanya, sekaligus membuat alat-alat penelitian
astronomi paling awal seperti astrolab. Mayoritas penyusunan rasi bintang di
belahan utara sekarang masih didasarkan atas susunan yang diformulasikan
olehnya melalui katalog yang waktu itu mencakup 1.020 bintang. Mekanisme
Antikythera yang terkenal (ca. 150-80 SM) juga berasal dari periode yang sama:
komputer analog yang digunakan untuk menghitung letak
Matahari/Bulan/planet-planet pada tanggal tertentu ini merupakan barang paling
kompleks dalam sejarah sampai abad ke-14, ketika jam-jam astronomi mulai
bermunculan di Eropa.
Di Eropa sendiri selama Abad Pertengahan astronomi sempat
mengalami kebuntuan dan stagnansi. Sebaliknya, perkembangan pesat terjadi di
dunia Islam dan beberapa peradaban lainnya, ditandai dengan dibangunnya
observatorium-observatorium di belahan dunia sana pada awal abad ke-9. Pada
tahun 964, astronom Persia Al-Sufi menemukan Galaksi Andromeda (galaksi
terbesar di Grup Lokal) dan mencatatnya dalam Book of Fixed Stars (Kitab Suwar
al-Kawakib). Supernova SN 1006, ledakan bintang paling terang dalam catatan
sejarah, berhasil diamati oleh astronom Mesir Ali bin Ridwan dan sekumpulan
astronom Cina yang terpisah pada tahun yang sama (1006 M). Astronom-astronom
besar dari era Islam ini kebanyakan berasal dari Persia dan Arab, termasuk
Al-Battani, Tsabit bin Qurrah, Al-Sufi, Ibnu Balkhi, Al-Biruni, Al-Zarqali,
Al-Birjandi, serta astronom-astronom dari observatorium-observatorium di
Maragha dan Samarkand. Melalui era inilah nama-nama bintang yang berdasarkan
bahasa Arab diperkenalkan. Reruntuhan-reruntuhan di Zimbabwe Raya dan Timbuktu
juga kemungkinan sempat memiliki bangunan-bangunan observatorium — melemahkan
keyakinan sebelumnya bahwa tidak ada pengamatan astronomis di daerah sub-Sahara
sebelum era kolonial
Revolusi ilmiah
 |
| Sketsa Bulan oleh Galileo. Melalui pengamatan. |
Pada Zaman Renaisans, Copernicus menyusun model Tata Surya
heliosentris, model yang kemudian dibela dari kontroversi, dikembangkan, dan
dikoreksi oleh Galileo dan Kepler. Galileo berinovasi dengan teleskop guna
mempertajam pengamatan astronomis, sedang Kepler berhasil menjadi ilmuwan
pertama yang menyusun secara tepat dan mendetail pergerakan planet-planet
dengan Matahari sebagai pusatnya. Meski demikian, ia gagal memformulasikan
teori untuk menjelaskan hukum-hukum yang ia tuliskan, sampai akhirnya Newton
(yang juga menemukan teleskop refleksi untuk pengamatan langit) menjelaskannya
melalui dinamika angkasa dan hukum gravitasi.
Seiring dengan semakin baiknya ukuran dan kualitas teleskop,
semakin banyak pula penemuan-penemuan lebih lanjut yang terjadi. Melalui
teknologi ini Lacaille berhasil mengembangkan katalog-katalog bintang yang
lebih lengkap; usaha serupa juga dilakukan oleh astronom Jerman-Inggris Herschel
dengan memproduksi katalog-katalog nebula dan gugusan. Pada tahun 1781 ia
menemukan planet Uranus, planet pertama yang ditemui di luar planet-planet
klasik. Pengukuran jarak menuju sebuah bintang pertama kali dipublikasikan pada
1838 oleh Bessel, yang pada saat itu melakukannya melalui pengukuran paralaks
dari 61 Cygni.
Abad ke-18 sampai abad ke-19 pertama diwarnai oleh
penelitian atas masalah tiga-badan oleh Euler, Clairaut, dan D'Alembert;
penelitian yang menghasilkan metode prediksi yang lebih tepat untuk pergerakan
Bulan dan planet-planet. Pekerjaan ini dipertajam oleh Lagrange dan Laplace,
sehingga memungkinkan ilmuwan untuk memperkirakan massa planet dan satelit
lewat perturbasi/usikannya. Penemuan spektroskop dan fotografi kemudian
mendorong kemajuan penelitian lagi: pada 1814-1815, Fraunhoffer menemukan lebih
kurang 600 pita spektrum pada Matahari, dan pada 1859 Kirchhoff akhirnya bisa
menjelaskan fenomena ini dengan mengatribusikannya pada keberadaan unsur-unsur.
Pada masa ini bintang-bintang dikonfirmasikan sebagai Matahari-matahari lain
yang lebih jauh letaknya, namun dengan perbedaan-perbedaan pada suhu, massa,
dan ukuran.
Baru pada abad ke-20 Galaksi Bima Sakti (di mana Bumi dan
Matahari berada) bisa dibuktikan sebagai kelompok bintang yang terpisah dari
kelompok-kelompok bintang lainnya. Dari pengamatan-pengamatan yang sama
disimpulkan pula bahwa ada galaksi-galaksi lain di luar Bima Sakti dan bahwa
alam semesta terus mengembang, sebab galaksi-galaksi tersebut terus menjauh
dari galaksi kita. Astronomi modern juga menemukan dan berusaha menjelaskan
benda-benda langit yang asing seperti kuasar, pulsar, blazar, galaksi-galaksi
radio, lubang hitam, dan bintang neutron. Kosmologi fisik maju dengan pesat
sepanjang abad ini: model Dentuman Besar (Big Bang) misalnya, telah didukung
oleh bukti-bukti astronomis dan fisika yang kuat (antara lain radiasi CMB,
hukum Hubble, dan ketersediaan kosmologis unsur-unsur).
Astronomi observasional
Seperti diketahui, astronomi memerlukan informasi tentang
benda-benda langit, dan sumber informasi yang paling utama sejauh ini adalah
radiasi elektromagnetik, atau lebih spesifiknya, cahaya tampak. Astronomi
observasional bisa dibagi lagi menurut daerah-daerah spektrum elektromagnetik
yang diamati: sebagian dari spektrum tersebut bisa diteliti melalui permukaan
Bumi, sementara bagian lain hanya bisa dijangkau dari ketinggian tertentu atau
bahkan hanya dari ruang angkasa. Keterangan lebih lengkap tentang
pembagian-pembagian ini bisa dilihat di bawah:
Astronomi radio
 |
| Observatorium Teleskop Radio |
Astronomi observasional jenis ini mengamati radiasi dengan
panjang gelombang yang lebih dari satu milimeter (perkiraan). Berbeda dengan
jenis-jenis lainnya, astronomi observasional tipe radio mengamati
gelombang-gelombang yang bisa diperlakukan selayaknya gelombang, bukan
foton-foton yang diskrit. Dengan demikian pengukuran fase dan amplitudonya
relatif lebih gampang apabila dibandingkan dengan gelombang yang lebih pendek.
Gelombang radio bisa dihasilkan oleh benda-benda astronomis
melalui pancaran termal, namun sebagian besar pancaran radio yang diamati dari
Bumi adalah berupa radiasi sinkrotron, yang diproduksi ketika elektron-elektron
berkisar di sekeliling medan magnet. Sejumlah garis spektrum yang dihasilkan
dari gas antarbintang (misalnya garis spektrum hidrogen pada 21 cm) juga dapat
diamati pada panjang gelombang radio.
Beberapa contoh benda-benda yang bisa diamati oleh astronomi
radio: supernova, gas antarbintang, pulsar, dan inti galaksi aktif (AGN -
active galactive nucleus).
Astronomi inframerah
Astronomi inframerah melibatkan pendeteksian beserta
analisis atas radiasi inframerah (radiasi di mana panjang gelombangnya melebihi
cahaya merah). Sebagian besar radiasi jenis ini diserap oleh atmosfer Bumi,
kecuali yang panjang gelombangnya tidak berbeda terlampau jauh dengan cahaya
merah yang tampak. Oleh sebab itu, observatorium yang hendak mengamati radiasi
inframerah harus dibangun di tempat-tempat yang tinggi dan tidak lembap, atau
malah di ruang angkasa.
Spektrum ini bermanfaat untuk mengamati benda-benda yang
terlalu dingin untuk memancarkan cahaya tampak, misalnya planet-planet atau
cakram-cakram pengitar bintang. Apabila radiasinya memiliki gelombang yang
cenderung lebih panjang, ia dapat pula membantu para astronom mengamati
bintang-bintang muda pada awan-awan molekul dan inti-inti galaksi — sebab
radiasi seperti itu mampu menembus debu-debu yang menutupi dan mengaburkan
pengamatan astronomis. Astronomi inframerah juga bisa dimanfaatkan untuk
mempelajari struktur kimia benda-benda angkasa, karena beberapa molekul
memiliki pancaran yang kuat pada panjang gelombang ini. Salah satu kegunaannya
yaitu mendeteksi keberadaan air pada komet-komet.
Astronomi optikal
 |
| Teleskop Subaru |
Dikenal juga sebagai astronomi cahaya tampak, astronomi
optikal mengamati radiasi elektromagnetik yang tampak oleh mata telanjang
manusia. Oleh sebab itu, ini merupakan cabang yang paling tua, karena tidak
memerlukan peralatan. Mulai dari penghujung abad ke-19 sampai kira-kira seabad
setelahnya, citra-citra astronomi optikal memakai teknik fotografis, namun
sebelum itu mereka harus digambar menggunakan tangan. Dewasa ini
detektor-detektor digitallah yang dipergunakan, terutama yang memakai CCD
(charge-coupled devices, peranti tergandeng-muatan).
Cahaya tampak sebagaimana diketahui memiliki panjang dari
4.000 Å sampai 7.000 Å (400-700 NM). Namun, alat-alat pengamatan yang dipakai
untuk mengamati panjang gelombang demikian dipakai pula untuk mengamati
gelombang hampir-ultraungu dan hampir-inframerah.
Astronomi ultraungu
Ultraungu yaitu radiasi elektromagnetik dengan panjang
gelombang lebih kurang 100 sampai 3.200 Å (10-320 NM). Cahaya dengan panjang
seperti ini diserap oleh atmosfer Bumi, sehingga untuk mengamatinya harus
dilakukan dari lapisan atmosfer bagian atas, atau dari luar atmosfer (ruang
angkasa). Astronomi jenis ini cocok untuk mempelajari radiasi termal dan
garis-garis spektrum pancaran dari bintang-bintang biru yang bersuhu sangat
tinggi (klasifikasi OB), sebab bintang-bintang seperti itu sangat cemerlang
radiasi ultraungunya — penelitian seperti ini sering dilakukan dan mencakup
bintang-bintang yang berada di galaksi-galaksi lain. Selain bintang-bintang OB,
benda-benda langit yang kerap diamati melalui astronomi cabang ini antara lain
nebula-nebula planet, sisa-sisa supernova, atau inti-inti galaksi aktif.
Diperlukan penyetelan yang berbeda untuk keperluan seperti demikian sebab
cahayanya mudah tertelan oleh debu-debu antarbintang.
Astronomi sinar-X
Benda-benda bisa memancarkan cahaya berpanjang gelombang
sinar-X melalui pancaran sinkrotron (berasal dari elektron-elektron yang
berkisar di sekeliling medan magnet) atau melalui pancaran termal gas pekat dan
gas encer pada 107 K. Sinar-X juga diserap oleh atmosfer, sehingga pengamatan
harus dilakukan dari atas balon, roket, atau satelit penelitian. Sumber-sumber
sinar-X antara lain bintang biner sinar-X (X-ray binary), pulsar, sisa-sisa
supernova, galaksi elips, gugusan galaksi, serta inti galaksi aktif.
Astronomi sinar-gamma
Astronomi sinar-gamma mempelajari benda-benda astronomi pada
panjang gelombang paling pendek (sinar-gamma). Sinar-gamma bisa diamati secara
langsung melalui satelit-satelit seperti Observatorium Sinar-Gamma Compton
(CGRO), atau dengan jenis teleskop khusus yang disebut teleskop Cherenkov
(IACT). Teleskop jenis itu sebetulnya tidak mendeteksi sinar-gamma, tapi mampu
mendeteksi percikan cahaya tampak yang dihasilkan dari proses penyerapan
sinar-gamma oleh atmosfer.
Kebanyakan sumber sinar-gamma hanyalah berupa ledakan sinar-gamma,
yang hanya menghasilkan sinar tersebut dalam hitungan milisekon sampai beberapa
puluh detik saja. Sumber yang permanen dan tidak sementara hanya sekitar 10%
dari total jumlah sumber, misalnya sinar-gamma dari pulsar, bintang neutron,
atau inti galaksi aktif dan kandidat-kandidat lubang hitam.
Cabang-cabang yang tidak berdasarkan panjang gelombang
Sejumlah fenomena jarak jauh lain yang berbentuk selain
radiasi elektromagnetik dapat diamati dari Bumi. Ada cabang bernama astronomi
neutrino, di mana para astronom menggunakan fasilitas-fasilitas bawah tanah
(misalnya SAGE, GALLEX, atau Kamioka II/III) untuk mendeteksi neutrino,
sebentuk partikel dasar yang jamaknya berasal dari Matahari atau
ledakan-ledakan supernova. Ketika sinar-sinar kosmik memasuki atmosfer Bumi,
partikel-partikel berenergi tinggi yang menyusunnya akan meluruh atau terserap,
dan partikel-partikel hasil peluruhan ini bisa dideteksi di observatorium. Pada
masa yang akan datang, diharapkan akan ada detektor neutrino yang peka terhadap
partikel-partikel yang lahir dari benturan sinar-sinar kosmik dan atmosfer.
Terdapat pula cabang baru yang menggunakan detektor-detektor
gelombang gravitasional untuk mengumpulkan data tentang benda-benda rapat:
astronomi gelombang gravitasional. Observatorium-observatorium untuk bidang ini
sudah mulai dibangun, contohnya observatorium LIGO di Louisiana, AS. Tetapi
astronomi seperti ini sulit, sebab gelombang gravitasional amat sukar untuk
dideteksi.
Ahli-ahli astronomi planet juga banyak yang mengamati
fenomena-fenomena angkasa secara langsung, yaitu melalui wahana-wahana
antariksa serta misi-misi pengumpulan sampel. Beberapa hanya bekerja dengan
sensor jarak jauh untuk mengumpulkan data, tapi beberapa lainnya melibatkan
pendaratan —dengan kendaraan antariksa yang mampu bereksperimen di atas
permukaan. Metode-metode lain misalnya detektor material terbenam atau
melakukan eksperimen langsung terhadap sampel yang dibawa ke Bumi sebelumnya.
Astrometri dan mekanika benda langit
Pengukuran letak benda-benda langit, seperti disebutkan,
adalah salah satu cabang astronomi (dan bahkan sains) yang paling tua.
Kegiatan-kegiatan seperti pelayaran atau penyusunan kalender memang sangat
membutuhkan pengetahuan yang akurat mengenai letak Matahari, Bulan,
planet-planet, serta bintang-bintang di langit.
Dari proses pengukuran seperti ini dihasilkan pemahaman yang
baik sekali tentang usikan gravitasi dan pada akhirnya astronom-astronom dapat
menentukan letak benda-benda langit dengan tepat pada masa lalu dan masa depan
— cabang astronomi yang mendalami bidang ini dikenal sebagai mekanika benda
langit. Dewasa ini penjejakan atas benda-benda yang dekat dengan Bumi juga
memungkinkan prediksi-prediksi akan pertemuan dekat, atau bahkan benturan.
Kemudian terdapat pengukuran paralaks bintang. Pengukuran
ini sangat penting karena memberi nilai basis dalam metode tangga jarak kosmik;
melalui metode ini ukuran dan skala alam semesta bisa diketahui. Pengukuran
paralaks bintang yang relatif lebih dekat juga bisa dipakai sebagai basis
absolut untuk ciri-ciri bintang yang lebih jauh, sebab ciri-ciri di antara
mereka dapat dibandingkan. Kinematika mereka lalu bisa kita susun lewat
pengukuran kecepatan radial serta gerak diri masing-masing. Hasil-hasil
astrometri dapat pula dimanfaatkan untuk pengukuran materi gelap di dalam
galaksi.
Selama dekade 1990-an, teknik pengukuran goyangan bintang
dalam astrometri digunakan untuk mendeteksi keberadaan planet-planet luar surya
yang mengelilingi bintang-bintang di dekat Matahari kita.
Astronomi teoretis
Terdapat banyak jenis-jenis metode dan peralatan yang bisa
dimanfaatkan oleh seorang astronom teoretis, antara lain model-model analitik
(misalnya politrop untuk memperkirakan perilaku sebuah bintang) dan
simulasi-simulasi numerik komputasional; masing-masing dengan keunggulannya
sendiri. Model-model analitik umumnya lebih baik apabila peneliti hendak
mengetahui pokok-pokok persoalan dan mengamati apa yang terjadi secara garis
besar; model-model numerik bisa mengungkap keberadaan fenomena-fenomena serta
efek-efek yang tidak mudah terlihat.
Para teoris berupaya untuk membuat model-model teoretis dan
menyimpulkan akibat-akibat yang dapat diamati dari model-model tersebut. Ini
akan membantu para pengamat untuk mengetahui data apa yang harus dicari untuk
membantah suatu model, atau memutuskan mana yang benar dari model-model
alternatif yang bertentangan. Para teoris juga akan mencoba menyusun model baru
atau memperbaiki model yang sudah ada apabila ada data-data baru yang masuk.
Apabila terjadi pertentangan/inkonsistensi, kecenderungannya adalah untuk
membuat modifikasi minimal pada model yang bersangkutan untuk mengakomodir data
yang sudah didapat. Kalau pertentangannya terlalu banyak, modelnya bisa dibuang
dan tidak digunakan lagi.
Topik-topik yang dipelajari oleh astronom-astronom teoretis
antara lain: dinamika dan evolusi bintang-bintang; formasi galaksi; struktur
skala besar materi di alam semesta; asal usul sinar kosmik; relativitas umum;
dan kosmologi fisik (termasuk kosmologi dawai dan fisika astropartikel).
Relativitas astrofisika dipakai untuk mengukur ciri-ciri struktur skala besar,
di mana ada peran yang besar dari gaya gravitasi; juga sebagai dasar dari
fisika lubang hitam dan penelitian gelombang gravitasional.
Beberapa model/teori yang sudah diterima dan dipelajari luas
yaitu teori Dentuman Besar, inflasi kosmik, materi gelap, dan teori-teori
fisika fundamental. Kelompok model dan teori ini sudah diintegrasikan dalam
model Lambda-CDM.
Beberapa Contoh Proses:
Proses fisik
|
Alat eksperimen
|
Model teoritis
|
Yang dijelaskan/diprediksi
|
Teleskop radio
|
Efek Nordtvedt (sistem gravitasi yang
mandiri)
|
Lahirnya sebuah tata bintang
|
|
Fusi nuklir
|
Spektroskopi
|
Evolusi bintang
|
Bagaimana bintang berpijar,bagaimana
logam terbentuk (Nukleosintesis).
|
Dentuman Besar (Big Bang)
|
Teleskop luar angkasa Hubble COBE
|
Alam semesta Yang mengembang
|
Usia alam semesta
|
Fluktuasi Kuantum
|
Inflasi Kosmik
|
Masalah kerataan alam semesta (Flatness
Problem)
|
|
Keruntuhan Gravitasi
|
Astronomi Sinar-X
|
Relativitas Umum
|
Sekumpulan Lubang Hitam Di pusat
Galaksi Andromeda.
|
Siklus CNO pada bintang-bintang
|
EmoticonEmoticon