Materi :
Fotometri (astronomi)
Sub Materi :
1. Pendahuluan
2. Sistem dan Aplikasi
3. Fotometri CCD dan Jenis Kalibrasi
Pengantar Materi
Fotometri astronomi adalah studi tentang pengukuran cahaya dari objek langit untuk menentukan fluks, magnitudo, atau kecerahan objek tersebut. Metode ini melibatkan penggunaan filter optik dan perangkat seperti kamera CCD atau fotometer fotoelektrik untuk menangkap dan mengukur intensitas cahaya dalam berbagai pita panjang gelombang spektrum elektromagnetik.
Pendahuluan
Fotometri (berasal dari bahasa Yunani yang berarti “ukuran cahaya”) adalah teknik astronomi yang digunakan untuk mengukur fluks atau intensitas cahaya yang dipancarkan oleh objek-objek langit.
1. Metode dan Instrumen
- Instrumen: Pengukuran dilakukan menggunakan fotometer (seperti fotometer CCD atau fotometer fotolistrik) yang dipasang pada teleskop, yang berfungsi mengubah cahaya menjadi arus listrik melalui efek fotolistrik.
- Pengukuran Dasar: Fotometri dilakukan dengan mengumpulkan cahaya, melewatkannya melalui filter lolos pita optik khusus (disebut sistem fotometrik), dan merekam energi cahaya tersebut.
- Kalibrasi: Untuk mendapatkan nilai yang akurat, fotometri dikalibrasi terhadap bintang standar (sumber cahaya dengan intensitas dan warna yang diketahui) untuk mengukur kecerlangan atau magnitudo semu objek.
- Spektrofotometri: Ini adalah teknik yang lebih maju, yang tidak hanya mengukur jumlah radiasi tetapi juga distribusi spektralnya secara rinci.
2. Penerapan dan Teknik Khusus
Fotometri digunakan secara luas, terutama dalam pengamatan bintang variabel:
- Kurva Cahaya: Memplot magnitudo terhadap waktu menghasilkan kurva cahaya yang memberikan informasi tentang proses fisik penyebab perubahan kecerlangan objek.
Presisi: Fotometer fotolistrik presisi mampu mengukur cahaya hingga ≈0,001 magnitudo
3. Fotometri Permukaan
Fotometri juga diterapkan pada objek yang diperluas (seperti planet, komet, nebula, atau galaksi).
- Kecerlangan Permukaan: Diukur sebagai magnitudo per detik busur persegi (magnitudo/detik busur2), yang ditentukan oleh intensitas cahaya rata-rata per satuan luas objek.
- Magnitudo Total: Dengan mengintegrasikan total cahaya yang dipancarkan oleh objek yang diperluas, dapat dihitung magnitudo total atau luminositas per satuan luas permukaan.
Sistem dan Aplikasi
Astronomi adalah salah satu aplikasi fotometri paling awal. Fotometri modern menggunakan instrumen seperti kamera CCD (yang sebagian besar menggantikan fotometer fotolistrik) untuk mengukur intensitas cahaya melalui filter passband standar.
1. Sistem Fotometrik
Sistem Fotometrik adalah serangkaian filter passband yang diadopsi dengan sifat transmisi cahaya yang diketahui, mencakup panjang gelombang ultraviolet, tampak, dan inframerah. Sistem ini memungkinkan perbandingan pengamatan yang akurat dan pembentukan sifat objek astronomi tertentu.
Contoh Sistem Penting:
- UBV (Ultraviolet, Biru, Visual) atau UBVRI (diperluas dengan Merah dan Inframerah).
- JHK (Inframerah dekat).
- Strömgren (uvbyβ).
2. Magnitudo dan Indeks Warna
Metode fotometrik modern menentukan magnitudo dan warna objek melalui filter berwarna standar.
Ekspresi Magnitudo:
- Huruf Kapital (V, B, U, J, H, K): Menyatakan magnitudo yang diukur secara elektronik dalam sistem fotometrik standar (misalnya, 5,46V untuk bintang 51 Pegasi).
- Huruf Kecil (v, b, p): Menyatakan magnitudo yang diperkirakan secara visual oleh mata manusia atau melalui fotografi.
Indeks Warna: Perbedaan magnitudo yang diukur melalui dua filter yang berbeda (B-V, U-B, dll.) menunjukkan perbedaan warna bintang, yang terkait langsung dengan suhu permukaannya. Contohnya, indeks warna B–V untuk bintang 51 Pegasi adalah +0,70, menunjukkan bintang tersebut berwarna kuning dengan suhu efektif ≈5768 K.
3. Aplikasi dan Kegunaan Indeks Warna
Memplot magnitudo semu bintang terhadap indeks warna B–V menghasilkan diagram warna–magnitudo, yang merupakan versi teramati dari Diagram Hertzsprung-Russell. Diagram ini digunakan untuk mempelajari evolusi bintang komparatif dalam gugus terbuka dan menentukan usia relatif gugus. Beberapa sistem fotometrik baru memiliki kelebihan spesifik. Misalnya, fotometri Strömgren dapat digunakan untuk mengukur efek kemerahan dan kepunahan antarbintang tanpa terpengaruh kemerahan.
Fotometri CCD dan Jenis Kalibrasi
Fotometri CCD menggunakan kamera Charge-Coupled Device, yang pada dasarnya adalah kisi-kisi fotometer yang secara bersamaan mengukur dan merekam foton dari banyak sumber dalam bidang pandang.
1. Ekstraksi Fluks (Magnitudo Mentah)
- Proses Dasar: Sinyal objek (titik sumber) menyebar ke banyak piksel karena optik teleskop dan seeing (PSF – Point Spread Function).
- Fotometri Apertur: Teknik paling sederhana di mana fluks diukur dengan menjumlahkan piksel dalam sebuah apertur yang berpusat pada objek, kemudian mengurangi cahaya latar (langit) di sekitarnya. Ini menghasilkan fluks mentah objek.
- Fotometri PSF: Digunakan di bidang padat (seperti gugus bola) di mana profil bintang tumpang tindih. Teknik ini menggunakan pemasangan PSF (PSF fitting) untuk menentukan fluks individu dari sumber yang tumpang tindih.
2. Kalibrasi Magnitudo
Setelah fluks mentah diubah menjadi magnitudo instrumental, pengukuran harus dikalibrasi. Presisi tertinggi biasanya dicapai dengan fotometri diferensial, sementara fotometri absolut paling sulit dilakukan dengan presisi tinggi.
3. Teknik Khusus
Fotometri Permukaan: Digunakan untuk objek yang diperluas (seperti galaksi) untuk mengukur distribusi spasial kecerlangan (kecerlangan per satuan sudut padat). Ini sering digunakan untuk mengukur profil kecerlangan permukaan galaksi sebagai fungsi jarak dari pusat.
Fotometri Paksa (Forced Photometry): Pengukuran dilakukan pada lokasi tertentu di citra, meskipun tidak ada objek yang terlihat (misalnya, untuk menentukan batas atas magnitudo di lokasi tersebut).
Simpulan Materi
Latihan Soal
Soal Pilihan Ganda
Teknik astronomi yang memiliki tujuan utama untuk mengukur fluks atau intensitas cahaya yang dipancarkan oleh objek-objek langit disebut…
A. Spektroskopi
B. Fotometri
C. Astrometri
D. Helioseismologi
Metode dalam fotometri CCD di mana fluks cahaya objek diukur dengan menjumlahkan nilai piksel dalam sebuah apertur yang berpusat pada objek, kemudian mengurangi cahaya latar di sekitarnya, adalah…
A. Fotometri PSF (Point Spread Function)
B. Fotometri Diferensial
C. Fotometri Apertur
D. Spektrofotometri
Dalam sistem fotometrik, Indeks Warna dari sebuah bintang (misalnya, B−V) dihitung dari perbedaan magnitudo yang diukur melalui dua filter berbeda. Nilai Indeks Warna ini digunakan untuk menentukan…
A. Jarak Mutlak Bintang
B. Suhu Permukaan Bintang
C. Massa Total Bintang
D. Kecepatan Radial Bintang
Pembuatan Kurva Cahaya dalam fotometri dilakukan dengan memplot magnitudo objek terhadap waktu. Kurva ini sangat penting digunakan untuk mempelajari sifat fisik dari…
A. Objek Sabuk Kuiper
B. Bintang Variabel
C. Galaksi Spiral
D. Lubang Hitam
Perbedaan mendasar antara fotometri biasa dan spektrofotometri adalah bahwa spektrofotometri mengukur tidak hanya total radiasi cahaya, tetapi juga…
A. Tingkat polarisasi cahaya yang dipancarkan.
B. Distribusi spektral radiasi secara rinci.
C. Pergeseran Doppler objek di bidang pandang.
D. Kecepatan pembentukan bintang dalam gugus.
Soal Essay
Jelaskan fungsi utama dari fotometer (atau kamera CCD) dalam teknik fotometri, dan mengapa kalibrasi terhadap bintang standar sangat diperlukan.
Jelaskan mengapa pengukuran fotometri pada objek yang diperluas, seperti galaksi, memerlukan satuan kecerlangan permukaan (magnitudo per detik busur persegi) alih-alih magnitudo total saja.
Jelaskan bagaimana perbedaan nilai Indeks Warna (
) dapat mengindikasikan perbedaan suhu permukaan antar bintang, dan berikan contoh penerapannya dalam diagram Hertzsprung-Russell.
Jelaskan perbedaan kondisi pengamatan di mana astronom harus menggunakan Fotometri Apertur dan kapan harus menggunakan metode Fotometri PSF (Point Spread Function).
Jelaskan secara rinci tujuan dari Sistem Fotometrik (seperti UBVRI) dalam astronomi, dan bagaimana sistem ini membantu perbandingan hasil pengamatan yang akurat di seluruh observatorium global.
Ingin Kembangkan Prestasi dan Kemampuanmu?
Yuk! Ikutan kompetisi online gratis dan terpercaya yang diselenggarakan oleh Lembaga Profesional dan terdaftar di SIMT PUSPRESNAS berikut ini:
Nama Lembaga |
Website |
Tingkat Kompetisi |
Bukti Kurasi |
|---|---|---|---|
Mengapa Harus Daftar Kompetisi Kami?
Pendaftaran Gratis
Pendaftaran Kompetisi dan Olimpiade GRATIS tanpa syarat apapun.
Apresiasi Juara Gratis
Apresiasi juara juga GRATIS tanpa perlu membayar klaim hingga ratusan ribu loh.
Beasiswa hingga Kuliah
Tersedia Beasiswa Khusus Alumni yang diberikan hingga kuliah loh!.
Pendukung Japres & SNBP
Piagam bisa digunakan untuk Jalur Prestasi, Beasiswa dan SNBP loh.
Sudah Ribuan Alumni
Sudah diikuti banyak alumni yang tersebar di seluruh Indonesia dan luar negeri.
Dikelola secara Syariah
Pengelolaan hadiah dan apresiasi dikelola secara terpisah dan sesuai syariah.
Bantuan Kurasi Prestasi
Tersedia layanan bantuan dan panduan kurasi prestasi peserta loh.
Legalitas Terjamin
Lembaga penyelenggara telah terdaftar di kementerian dan SIMT Kurasi.
Tunggu apalagi? Ingin kejar tiket SPMB Jalur Prestasi atau SNBP di tahun depan? segera gabung dan daftarkan dirimu sekarang juga!. Prestasi itu tidak ada yang instan loh! Mulai dan persiapkan versi terbaikmu mulai dari sekarang juga!.