oleh

Apakah Orbit Bintang Di Sebuah Galaksi Mengikuti Aturan Kepler?

Galaksi Andromeda. Kredit: NASA/JPL-Caltech

 – Di sekolah menengah, kita pernah berguru fisika perihal Hukum Kepler. Dari sekian banyak bintang di sebuah galaksi, apakah mereka mengorbit galaksinya mengikuti Hukum Kepler? Berikut klarifikasi menariknya.

Sebagai pengingat jikalau lupa, Hukum Kepler bisa disebut juga Hukum Gerakan Planet Kepler, yakni menyatakan bahwa setiap planet bergerak dengan lintasan elips dengan Matahari berada di salah satu fokusnya, ;uas tempat yang disapu pada selang waktu yang sama akan selalu sama, dan perioda kuadrat suatu planet berbanding dengan pangkat tiga jarak rata-ratanya dari Matahari.

Ketiga aturan di atas dikemukakan oleh astronom asal Jerman, Johannes Kepler (1571–1630), yang menjelaskan gerakan planet di dalam Tata Surya kita. Hukum di atas menjabarkan gerakan dua benda yang saling mengorbit yang didasari oleh data pengamatan astronom pendahulunya, Tycho Brahe.

Hukum Kepler mempertanyakan kebenaran astronomi dan fisika warisan zaman Aristoteles dan Ptolemaeus. Ungkapan Kepler bahwa Bumi beredar sekeliling dengan bentuk orbit elips dan bukannya epicycle, serta menunjukan bahwa kecepatan gerak planet bervariasi, telah mengubah astronomi dan fisika.

Secara umum, hukum-hukum ini menjabarkan gerakan dua benda langit yang mengorbit satu sama lain saja. Massa dari kedua tubuh ini bisa hampir sama, sebagai pola Charon-Pluto ( 1:10), proporsi yang kecil, sebagai contoh. Bulan-Bumi ( 1:100), atau perbandingan proporsi yang besar, sebagai pola Merkurius-Matahari ( 1:10.000.000).

Dalam semua pola di atas, kedua benda langit mengorbit mengelilingi satu pusat massa, atau disebut sebagai titi barisenter, tidak satu pun bangun secara sepenuhnya di atas fokus elips. Namun, kedua orbit itu yaitu elips dengan satu titik fokus di barisenter.

Jika rasio massanya besar, sebagai pola planet mengelilingi Matahari, barisenternya terletak jauh di tengah benda langit yang besar, erat di titik massanya. Di dalam pola ini, perlu dipakai instrumen presisi canggih untuk mendeteksi pemisahan barisenter dari titik masa benda yang lebih besar. Jadi, aturan Kepler secara akurat menjabarkan orbit sebuah planet mengelilingi Matahari.

Lalu, kembali ke pertanyaan awal, bagaimana dengan orbit bintang mengelilingi pusat galaksi? Apakah juga patuh terhadap Hukum Kepler?

Hukum Kepler hanya berlaku untuk planet-planet yang mengorbit Matahari di Tata Surya kita. Dengan kata lain, Hukum Kepler bekerja untuk situasi di mana ada satu benda langit dengan massa yang jauh lebih besar daripada benda-benda langit lain yang mengorbitnya.

Pada sebuah galaksi, situasinya sangat berbeda. Massa galaksi tidak terkonsentrasi di tengahnya atau di pusatnya, melainkan tersebar di antara semua penyusun galaksi, melebar ke ratusan ribu tahun cahaya. Bahkan lubang hitam supermasif di pusat Bimasakti tidak cukup besar untuk bisa mensugesti orbit bintang di galaksi kita (kecuali bagi bintang yang sangat erat dengannya).

Intinya, Hukum Kepler tidak berlaku bagi gerak orbit bintang dalam sebuah galaksi, melainkan hanya untuk planet-planet Tata Surya maupun planet-planet di luar Tata Surya.


Sumber: Cornell Departement of Astronomy, Guru Muda, Physics Stack Exchange.

INFO UPDATE