Bagaimana Radio Waves Membantu Kita Memahami Semesta

Manusia memahami alam semesta menggunakan cahaya tampak yang bisa kita lihat dengan mata kita. Namun, ada lebih banyak ke kosmos daripada apa yang kita lihat menggunakan cahaya tampak yang mengalir dari bintang, planet, nebula, dan galaksi. Benda-benda dan peristiwa di alam semesta ini juga mengeluarkan bentuk radiasi lain, termasuk emisi radio. Sinyal-sinyal alami mengisi bagian penting dari kosmik tentang bagaimana dan mengapa objek di alam semesta berperilaku seperti yang mereka lakukan.

Gelombang radio adalah gelombang elektromagnetik (cahaya), tetapi kita tidak bisa melihatnya. Mereka memiliki panjang gelombang antara 1 milimeter (seperseribu meter) dan 100 kilometer (satu kilometer sama dengan seribu meter). Dalam hal frekuensi, ini setara dengan 300 Gigahertz (satu Gigahertz sama dengan satu miliar Hertz) dan 3 kilohertz. Hertz (disingkat Hz) adalah satuan pengukuran frekuensi yang umum digunakan. Satu Hertz sama dengan satu siklus frekuensi. Jadi, sinyal 1-Hz adalah satu siklus per detik. Sebagian besar benda kosmik memancarkan sinyal ratusan hingga miliaran siklus per detik.

Orang sering mengacaukan emisi "radio" dengan sesuatu yang dapat didengar orang. Itu sebagian besar karena kami menggunakan radio untuk komunikasi dan hiburan. Tapi, manusia tidak "mendengar" frekuensi radio dari benda kosmik. Telinga kita dapat merasakan frekuensi dari 20 Hz hingga 16.000 Hz (16 KHz). Sebagian besar benda kosmik memancarkan frekuensi Megahertz, yang jauh lebih tinggi daripada yang didengar telinga. Inilah sebabnya mengapa astronomi radio (bersama dengan x-ray, ultraviolet, dan inframerah) sering dianggap mengungkap alam semesta "tak terlihat" yang tidak bisa kita lihat atau dengar.

Gelombang radio biasanya dipancarkan oleh objek dan aktivitas energik di alam semesta. Itu Matahari adalah sumber emisi radio terdekat dari Bumi. Jupiter juga memancarkan gelombang radio, seperti halnya peristiwa yang terjadi di Saturnus.

Salah satu sumber emisi radio paling kuat di luar tata surya, dan di luar galaksi Bima Sakti, berasal galaksi aktif (AGN). Objek dinamis ini diberdayakan oleh lubang hitam supermasif di inti mereka. Selain itu, mesin lubang hitam ini akan membuat semburan besar bahan yang bersinar terang dengan emisi radio. Ini sering dapat mengungguli seluruh galaksi dalam frekuensi radio.

Pulsar, atau bintang neutron yang berputar, juga merupakan sumber gelombang radio yang kuat. Benda-benda yang kuat dan padat ini diciptakan ketika bintang masif mati seperti supernova. Mereka kedua setelah lubang hitam dalam hal kepadatan tertinggi. Dengan medan magnet yang kuat dan laju rotasi yang cepat, benda-benda ini memancarkan spektrum luas radiasi, dan mereka sangat "cerah" di radio. Seperti lubang hitam supermasif, jet radio yang kuat diciptakan, yang berasal dari kutub magnet atau bintang neutron yang berputar.

Banyak pulsar disebut "pulsar radio" karena emisinya yang kuat. Bahkan, data dari Fermi Gamma-ray Space Telescope menunjukkan bukti adanya jenis pulsar baru yang tampak paling kuat dalam sinar gamma, bukan radio yang lebih umum. Proses penciptaan mereka tetap sama, tetapi emisi mereka memberi tahu kita lebih banyak tentang energi yang terlibat dalam setiap jenis objek.

Sisa-sisa Supernova sendiri bisa menjadi penghasil gelombang radio yang kuat. Nebula Kepiting terkenal dengan sinyal radionya memperingatkan astronom Jocelyn Bell untuk keberadaannya.

Astronomi radio adalah studi tentang objek dan proses di ruang angkasa yang memancarkan frekuensi radio. Setiap sumber yang terdeteksi hingga saat ini adalah sumber alami. Emisi diambil di Bumi dengan teleskop radio. Ini adalah instrumen besar, karena area detektor harus lebih besar dari panjang gelombang yang terdeteksi. Karena gelombang radio bisa lebih besar dari satu meter (kadang-kadang jauh lebih besar), cakupannya biasanya lebih dari beberapa meter (kadang-kadang sepanjang 30 kaki atau lebih). Beberapa panjang gelombang bisa sebesar gunung, dan karenanya para astronom telah membangun susunan teleskop radio yang diperluas.

Semakin besar area pengumpulan, dibandingkan dengan ukuran gelombang, semakin baik resolusi sudut yang dimiliki teleskop radio. (Resolusi sudut adalah ukuran seberapa dekat dua objek kecil sebelum tidak dapat dibedakan.)

Karena gelombang radio dapat memiliki panjang gelombang yang sangat panjang, teleskop radio standar harus sangat besar untuk mendapatkan segala jenis presisi. Tapi karena membangun teleskop radio ukuran stadion bisa jadi biayanya mahal (terutama jika Anda mau mereka memiliki kemampuan kemudi sama sekali), teknik lain diperlukan untuk mencapai yang diinginkan hasil.

Dikembangkan pada pertengahan tahun 1940-an, interferometri radio bertujuan untuk mencapai jenis resolusi sudut yang akan datang dari hidangan yang sangat besar tanpa biaya. Para astronom mencapai ini dengan menggunakan beberapa detektor secara paralel satu sama lain. Masing-masing mempelajari objek yang sama pada saat yang sama dengan yang lain.

Bekerja bersama, teleskop ini secara efektif bertindak seperti satu teleskop raksasa seukuran seluruh kelompok detektor bersama. Sebagai contoh, Garis Besar Garis Besar Sangat memiliki detektor terpisah 8.000 mil. Idealnya, berbagai teleskop radio pada jarak pemisahan yang berbeda akan bekerja bersama untuk mengoptimalkan ukuran efektif dari area pengumpulan serta meningkatkan resolusi instrumen.

Dengan terciptanya teknologi komunikasi dan pengaturan waktu yang canggih, telah dimungkinkan untuk menggunakan teleskop itu ada pada jarak yang sangat jauh dari satu sama lain (dari berbagai titik di seluruh dunia dan bahkan di orbit di sekitar Bumi). Dikenal sebagai Very Long Baseline Interferometry (VLBI), teknik ini secara signifikan meningkatkan kemampuan teleskop radio individu dan memungkinkan peneliti untuk menyelidiki beberapa yang paling dinamis objek dalam alam semesta.

Pita gelombang radio juga tumpang tindih dengan pita gelombang mikro (1 milimeter hingga 1 meter). Padahal, apa yang biasa disebut astronomi radio, benar-benar astronomi gelombang mikro, meskipun beberapa instrumen radio mendeteksi panjang gelombang lebih dari 1 meter.

Ini adalah sumber kebingungan karena beberapa publikasi akan mencantumkan gelombang mikro dan gelombang radio secara terpisah, sementara yang lain hanya akan menggunakan istilah "radio" untuk memasukkan kedua band radio klasik dan microwave pita.

Diedit dan diperbarui oleh Carolyn Collins Petersen.