Citra seorang astronom lekat dengan bintang dan begadang. Kalau tidak bintang, planet. Orang sering bertanya kepada saya, “Sudah ketemu bintang baru belum?” Atau planet, “Sudah menemukan planet baru belum?” Hal lain yang melekat dengan astronom: teleskop (optik). “Wah kamu kebanyakan ngintip sih!” juga digunakan sebagai celaan.
Tulisan ini bermaksud menjelaskan bahwa pekerjaan seorang astronom sudah meluas dari hanya sekadar begadang, mengintip, mencari bintang (baru) maupun planet (baru). Berdasarkan pengalaman saya sebagai mahasiswa PhD, aktivitas sehari-hari seorang astronom adalah duduk di depan komputer; menulis makalah atau proposal; atau mengolah data.
Gambar di atas adalah foto astronom Belgia-Amerika, George van Biesbroeck, menggunakan refraktor 40 inci di Observatorium Yerkes untuk mengamati Mars. Foto ini menggambarkan persepsi umum mengenai citra seorang astronom: Bergadang di tengah malam dingin mengintip teleskop (yang menyerupai simbol falus), mencari planet atau bintang yang belum ditemukan. Masih relevankah citra ini di masa kontemporer ini?
Di jaman kiwari ini seorang astronom lebih banyak bekerja dengan komputer daripada teleskop. Teleskop pun ada yang beroperasi di siang hari, misalnya teleskop radio, jadi tidak perlu begadang. Teleskop yang saya gunakan, sebuah teleskop neutrino, bahkan beroperasi 24/7 (dua puluh empat jam sehari, tujuh hari seminggu). Semenjak pengembangan teknologi fotografi pada awal abad 19, astronom tidak lagi “mengintip” teleskop dengan mata tetapi mulai menggunakan plat fotografi untuk merekam objek. Teknologi digital mulai digunakan dua-tiga puluh tahun lalu dan kini praktis tidak ada lagi yang menggunakan plat fotografi.
Matahari, bintang, bulan, dan planet adalah objek-objek langit yang bisa dilihat langsung oleh mata manusia tanpa dibantu alat. Oleh karena itu wajar apabila orang berpikir bahwa pekerjaan seorang astronom adalah seputar keempat objek tersebut, namun ilmu astronomi ternyata sangat luas, seluas alam semesta yang kita huni.
Perluasan ilmu astronomi sejalan dengan perluasan perspektif kita mengenai alam semesta. Empat ratus tahun lalu kita mengira bahwa bintang-bintang yang kita amati di langit malam hanyalah objek-objek dekat, namun ternyata ada bukti bahwa bintang-bintang yang kita amati adalah matahari juga namun letaknya teramat jauh (ratusan ribu kali jarak Bumi kita ke Matahari) sehingga cahayanya jauh lebih redup. Matahari kita bersama bintang-bintang lain ternyata terikat satu sama lain dalam ikatan gravitasi membentuk sistem yang kita namakan Galaksi (kira-kira ada empat ratus milyar bintang dalam Galaksi kita), dan selain Galaksi kita ternyata ada banyak galaksi-galaksi lain di alam semesta ini.
Perkembangan perspektif ini muncul dari data yang kita peroleh hasil mengamati langit. Informasi yang kita peroleh berupa cahaya yang dipancarkan objek-objek langit.
Cahaya bintang ternyata bermacam-macam tergantung dari energinya: ketika Isaac Newton melewatkan cahaya matahari melewati sebuah prisma, itulah awal ketika kita memahami bahwa cahaya bintang terdiri atas berbagai warna yang mewakili energi yang berbeda-beda. Kira-kira dua abad kemudian kita mengetahui bahwa cahaya ternyata adalah fenomena elektromagnetik, dan warna adalah representasi dari energi yang berbeda-beda. Di luar apa yang bisa kita lihat langsung dengan mata kita, spektrum energi cahaya ternyata sangat bervariasi: Dari cahaya energi rendah yang memancarkan energinya dalam panjang gelombang radio hingga energi tinggi, semisal sinar gamma.
Dalam kerangka teori kuantum, informasi elektromagnetik ini dibawa oleh partikel yang dinamakan photon. Benda langit seperti matahari memancarkan photon dalam seluruh energi namun dalam jumlah yang berbeda-beda, di mana photon dalam cahaya tampak (cahaya yang bisa dilihat mata kita) dipancarkan dalam jumlah terbanyak.
Untuk menangkap photon dari berbagai benda langit, astronom menggunakan berbagai alat. Mata kita tidak bisa melihat gelombang radio, pun juga sinar gamma, tetapi kita bisa membangun alat yang bisa melihat photon dalam energi radio maupun sinar gamma. Teleskop yang biasa kita kenal, dinamakan teleskop optik, adalah teleskop yang digunakan untuk menangkap cahaya tampak. Teleskop radio digunakan untuk menangkap cahaya dalam panjang gelombang radio, dan ada juga teleskop yang digunakan untuk mengamati benda-benda langit dalam panjang gelombang infra merah, ultraviolet, sinar-x, hingga sinar gamma. Kesemua ini digunakan untuk memperoleh informasi yang lebih menyeluruh dalam rangka mengetahui hakikat benda-benda langit, karena tidak semua benda langit dapat diamati hanya dalam satu panjang gelombang. Sebagai contoh adalah pengamatan bintang-bintang muda. Bintang-bintang muda dilingkupi oleh awan gas yang tidak tembus cahaya tampak, namun sinar inframerah dapat menembus awan gas tersebut, oleh karena itu kita dapat mengamati proses pembentukan bintang dengan menangkap photon inframerah yang dipancarkan bintang-bintang muda tersebut.
Dengan menggunakan informasi yang dibawa oleh photon-photon yang dipancarkan benda langit inilah kita dapat memahami proses yang terjadi, tentunya dengan bantuan pemahaman kita akan hukum-hukum fisika. Namun ternyata tidak hanya photon yang dipancarkan oleh benda-benda langit. Ada juga astronom yang bekerja mengamati partikel lain, misalnya neutrino, dan di masa depan ada rencana untuk bisa mendeteksi gelombang gravitasi. Dibandingkan astronomi photon yang sudah bekerja ratusan tahun, astronomi neutrino adalah bidang yang baru berusia beberapa dekade dan astronomi gelombang gravitasi masih dalam tahap teori dan pengembangan teknologi detektor.
Selain membagi keilmuan astronomi berdasarkan spektrum elektromagnetik, kita juga dapat membagi astronomi berdasarkan objek yang dipelajari: matahari, planet, bintang, gugus bintang, galaksi, maupun alam semesta itu sendiri. Bahkan kalau mau lebih spesifik ada juga astronom yang mempelajari hanya bintang jenis tertentu (bintang muda, bintang raksasa, bintang katai putih, dan lain-lain) atau komponen Galaksi tertentu (cakram tipis, cakram tebal, lengan spiral, distribusi bintang, dan lain-lain).
Apakah tugas astronom adalah menemukan bintang baru? Tentu saja ini tergantung pada astronom macam apa yang kita bicarakan. Berhubung spesialisasi seorang astronom sudah terlalu luas, barangkali hanya astronom yang bekerja di bidang struktur Galaksi yang tertarik dengan bintang baru. Hal ini terkait dengan jumlah cuplikan yang dapat membantu kita memahami isi Galaksi kita.
Galaksi kita diperkirakan mengandung antara seratus hingga empat ratus milyar bintang, namun hingga kini katalog bintang terbaik yang kita miliki mencakup “hanya” 0.05 persen saja dari jumlah ini. Meskipun demikian, seluruh bintang yang bisa kita amati dengan mata telanjang sudah diamati dan sudah diberi nama (walaupun hanya nama katalog yang berupa serangkaian angka yang mengindikasikan koordinat). Pada jaman-jaman dahulu seseorang dapat menamai bintang berdasarkan namanya sendiri atau nama peneliti utama, misalnya Jérôme Lalande yang menerbitkan katalog bintang Histoire Céleste Française, di mana bintang-bintang di dalam katalog tersebut kemudian dinamakan objeknya Lalande, misalnya Lalande 21185. Contoh lain adalah Bintang Barnard yang dinamakan berdasarkan orang pertama yang mengukur gerakan bintang tersebut, Edward Barnard, atau bintang Wolf 359 yang dinamakan menurut penemunya yaitu Max Wolf. Tugas untuk “menemukan” bintang baru kini dilakukan oleh instrumen: komputer yang menyeleksi secara otomatis plat-plat fotografi atau satelit yang mengorbit Bumi dan mengamati langit secara keseluruhan dan menyeleksi seluruh bintang yang diamati. Tugas manusia kita adalah melakukan hal yang tidak (belum) bisa dilakukan mesin: mempelajari dan menginterpretasi data tersebut dan menarik kesimpulan. Di masa depan, satelit yang dirancang untuk “menemukan bintang baru” direncanakan akan mensensus satu persen populasi Galaksi kita, atau sekitar satu milyar bintang(!).
Menemukan planet baru yang mengorbit bintang lain kini menjadi tugas ahli astronomi eksoplanet, dengan menggunakan berbagai metode. Semenjak Michel Mayor dan Didier Queloz menemukan eksoplanet pertama pada tahun 1995, kini kita sudah menemukan hampir 500 eksoplanet mengorbit bintang-bintang dalam radius 300 tahun cahaya dari matahari kita. Lebih dekat ke rumah, penemuan planet-planet di tata surya kita sendiri—termasuk juga planet katai—umumnya menjadi minat ahli astronomi keplanetan (planetary astronomy), misalnya tim yang dipimpin Mike Brown yang berhasil menemukan planet katai Eris.
Bagi astronom yang minatnya mempelajari objek-objek lain, misalnya galaksi atau alam semesta (atau alam semesta dini), berbagai teknik pengamatan telah dikembangkan untuk memperoleh data yang dibutuhkan. Ada juga ahli-ahli teori yang bekerja mengembangkan teori dan hipotesis mengenai hakikat alam semesta kita. Kelompok teoris pada umumnya tidak tertarik mengambil data dan lebih tertarik untuk menginterpretasikan data yang diambil astronom-astronom lain. Ada juga teoris yang mencoba membuat prediksi dan menunjukkan fakta-fakta pengamatan yang dapat membuktikan hipotesis mereka.
Seperti apa sih aktivitas harian seorang astronom? Sehari-harinya, aktivitas seorang astronom dapat dibagi antara menulis proposal, mengambil data, mengolah data, atau menulis makalah.
Bila seorang astronom ingin mempelajari sesuatu dan membutuhkan data, maka ia harus menulis proposal untuk mendapatkan dana penelitian. Di dalam proposal ini ia menjelaskan motivasi, latar belakang, dan capaian-capaian yang bisa diperoleh dari studi ini. Proposal ini lalu diajukan dan dipresentasikan di hadapan penyandang dana, dan apabila disetujui maka ia berhak memperoleh uang untuk menjalankan rencananya. Selanjutnya astronom bersangkutan lalu menulis proposal kepada observatorium tempat ia ingin mengambil data. Di dalam proposal pengamatan ini ia menjelaskan mengapa ia membutuhkan observatorium ini (dan bukan observatorium lain) untuk mendapatkan data yang dia inginkan, dan juga spesifikasi alat yang ia butuhkan. Menulis proposal kepada sebuah observatorium diperlukan karena banyak astronom-astronom lain yang juga ingin menggunakan fasilitas yang sama dan hampir pasti jumlah jam pengamatan per tahun yang tersedia tidak mencukupi permintaan yang ada dan oleh karena itu harus ada pemilihan berdasarkan penelitian mana yang benar-benar membutuhkan instrumen yang dimiliki observatorium bersangkutan. Apabila proposal pengamatan ini disetujui, maka astronom dialokasikan waktu pengamatan pada hari dan waktu tertentu untuk mengambil data. Astronom lalu datang ke observatorium pada hari yang ditentukan tersebut dan mengambil data. Pengamatan astronomi juga tidak harus dilakukan di malam hari. Astronomi radio, misalnya, adalah cabang astronomi yang pengamatannya tidak bergantung pada di mana matahari berada, karena energi yang dipancarkan matahari dalam gelombang radio sangat lemah dibandingkan objek-objek lain di langit. Astronomi yang mempelajari matahari, malahan harus mengamat di siang hari bolong. Sesudah selesai mengambil data, astronom lalu pulang kembali ke institutnya dan mengolah data yang telah diambilnya. Pengolahan data ini perlu karena data yang diambil adalah data mentah yang belum dibersihkan dari derau (noise) yang mengurangi kualitas data dan juga masih bersifat umum dan tidak spesifik sesuai kebutuhan astronom bersangkutan. Setelah data selesai diolah maka tugas selanjutnya adalah mempelajari data yang telah diperoleh: ini dapat berupa membandingkan dengan teori-teori yang ada, membandingkan dengan hasil-hasil pengamatan sebelumnya, dan menciptakan teori baru apabila perlu. Seluruh proses ini beserta kesimpulan-kesimpulan ini kemudian ditulis ke dalam sebuah makalah yang kemudian akan diserahkan dan dimuat oleh jurnal ilmiah. Demikianlah pekerjaan seorang astronom.
Proses ini bisa memakan waktu beberapa tahun, mulai dari menulis proposal penelitian hingga penerbitan makalah. Hampir pasti astronom tersebut juga tidak sendiri namun bekerja sama dalam tim yang terdiri atas beberapa staf peneliti dan mahasiswa-mahasiswa PhD dan master. Dana yang diperoleh dari disetujuinya proposal ini dapat menghidupi tidak hanya tim astronom ini tetapi juga institut tempat mereka bernaung.
Ada satu alat yang hampir pasti digunakan oleh astronom setiap hari, yaitu komputer. Mulai penulisan proposal hingga mengamati dan mengolah data, semua dilakukan oleh komputer. Ahli teori, selain harus menghitung dengan kertas dan pena, seringkali juga harus menulis kode komputer untuk misalnya melakukan simulasi. Romantisasi citra seorang astronom yang ditampilkan pada gambar di awal tulisan, di mana ia harus bekerja mengintip teleskop (atau memasang plat fotografi) di malam-malam yang dingin kini tidak lagi realistis, karena teleskop modern digerakkan secara otomatis dari ruang kendali yang hangat, dilengkapi pemanas dan mesin kopi. Citra seorang astronom kini sedikit banyak diwakili oleh gambar di samping: menghabiskan sebagian besar jam kerja di hadapan komputer.
Tri L. Astraatmadja 