08 November 2015
09 September 2013
16 June 2013
"The Great Attractor" --Is Something is Pulling Our Region of the Universe Towards a Colossal Unseen Mass?
A busy patch of space has been captured in the image below from the NASA/ESA Hubble Space Telescope. Scattered with many nearby stars, the field also has numerous galaxies in the background. Located on the border of Triangulum Australe (The Southern Triangle) and Norma (The Carpenter’s Square), this field covers part of the Norma Cluster (Abell 3627) as well as a dense area of our own galaxy, the Milky Way.
The Norma Cluster is the closest massive galaxy cluster to the Milky Way, and lies about 220 million light-years away. The enormous mass concentrated here, and the consequent gravitational attraction, mean that this region of space is known to astronomers as the Great Attractor, and it dominates our region of the Universe.
T
he largest galaxy visible in this image is ESO 137-002, a spiral galaxy seen edge on. In this image from Hubble, we see large regions of dust across the galaxy’s bulge. What we do not see here is the tail of glowing X-rays that has been observed extending out of the galaxy — but which is invisible to an optical telescope like Hubble.
Observing the Great Attractor is difficult at optical wavelengths. The plane of the Milky Way — responsible for the numerous bright stars in this image — both outshines (with stars) and obscures (with dust) many of the objects behind it. There are some tricks for seeing through this — infrared or radio observations, for instance — but the region behind the center of the Milky Way, where the dust is thickest, remains an almost complete mystery to astronomers.
Recent evidence from the European Space Agency's Atacama Desert telescopes in Chile appears to contradict the "great attractor" theory. Astronomers have theorized for years that something unknown appears to be pulling our Milky Way and tens of thousands of other galaxies toward itself at a breakneck 22 million kilometers (14 million miles) per hour. But they couldn’t pinpoint exactly what, or where it is.
A huge volume of space that includes the Milky Way and super-clusters of galaxies is flowing towards a mysterious, gigantic unseen mass named mass astronomers have dubbed "The Great Attractor," some 250 million light years from our Solar System.
The Milky Way and Andromeda galaxies are the dominant structures in a galaxy cluster called the Local Group which is, in turn, an outlying member of the Virgo supercluster. Andromeda--about 2.2 million light-years from the Milky Way--is speeding toward our galaxy at 200,000 miles per hour.
This motion can only be accounted for by gravitational attraction, even though the mass that we can observe is not nearly great enough to exert that kind of pull. The only thing that could explain the movement of Andromeda is the gravitational pull of a lot of unseen mass--perhaps the equivalent of 10 Milky Way-size galaxies--lying between the two galaxies.
Meanwhile, our entire Local Group is hurtling toward the center of the Virgo Cluster (image above) at one million miles per hour.
The Milky Way and its neighboring Andromeda galaxy, along with some 30 smaller ones, form what is known as the Local Group, which lies on the outskirts of a “super cluster”—a grouping of thousands of galaxies—known as Virgo, which is also pulled toward the Great Attractor. Based on the velocities at these scales, the unseen mass inhabiting the voids between the galaxies and clusters of galaxies amounts to perhaps 10 times more than the visible matter.
Even so, adding this invisible material to luminous matter brings the average mass density of the universe still to within only 10-30 percent of the critical density needed to "close" the universe. This phenomena suggests that the universe be "open." Cosmologists continue to debate this question, just as they are also trying to figure out the nature of the missing mass, or "dark matter."
It is believed that this dark matter dictates the structure of the Universe on the grandest of scales. Dark matter gravitationally attracts normal matter, and it is this normal matter that astronomers see forming long thin walls of super-galactic clusters.
Recent measurements with telescopes and space probes of the distribution of mass in M31 -the largest galaxy in the neighborhood of the Milky Way- and other galaxies led to the recognition that galaxies are filled with dark matter and have shown that a mysterious force—a dark energy—fills the vacuum of empty space, accelerating the universe's expansion.
Astronomers now recognize that the eventual fate of the universe is inextricably tied to the presence of dark energy and dark matter.The current standard model for cosmology describes a universe that is 70 percent dark energy, 25 percent dark matter, and only 5 percent normal matter.
We don't know what dark energy is, or why it exists. On the other hand, particle theory tells us that, at the microscopic level, even a perfect vacuum bubbles with quantum particles that are a natural source of dark energy. But a naïve calculation of the dark energy generated from the vacuum yields a value 10120 times larger than the amount we observe. Some unknown physical process is required to eliminate most, but not all, of the vacuum energy, leaving enough left to drive the accelerating expansion of the universe.
A new theory of particle physics is required to explain this physical process.The new "dark attractor" theories skirt the so-called Copernican principle that posits that there is nothing special about us as observers of the universe suggesting that the universe is not homogeneous. These alternative theories explain the observed accelerated expansion of the universe without invoking dark energy, and instead assume we are near the center of a void, beyond which a denser "dark" attractor pulls outwards.
In a paper appearing in Physical Review Letters, Pengjie Zhang at the Shanghai Astronomical Observatory and Albert Stebbins at Fermilab show that a popular void model, and many others aiming to replace dark energy, don’t stand up against telescope observation.
Galaxy surveys show the universe is homogeneous, at least on length scales up to a gigaparsec. Zhang and Stebbins argue that if larger scale inhomogeneities exist, they should be detectable as a temperature shift in the cosmic microwave background—relic photons from about 400,000 years after the big bang—that occurs because of electron-photon (inverse Compton) scattering.
Focusing on the “Hubble bubble” void model, they show that in such a scenario, some regions of the universe would expand faster than others, causing this temperature shift to be greater than what is expected. But telescopes that study the microwave background, such as the Atacama telescope in Chile or the South Pole telescope, don’t see such a large shift.
Though they can’t rule out more subtle violations of the Copernican principle, Zhang and Stebbins’ test reinforces Carl Sagan's dictum that "extraordinary claims require extraordinary evidence."
The Daily Galaxy via PhysRevLett.107.041301 and http://www.nasa.gov/mission_pages/hubble/science/great-attractor.html
Related articles
10 May 2013
New Discovery Hints at Unknown Fundamental Force in the Universe
What caused the matter/antimatter imbalance is one of physics' great mysteries. It's not predicted by the Standard Model---the overarching theory that describes the laws of nature and the nature of matter. An international team of physicists has now found the first direct evidence of pear shaped nuclei in exotic atoms. The findings could advance the search for a new fundamental force in nature that could explain why the Big Bang created more matter than antimatter---a pivotal imbalance in the history of everything.
"If equal amounts of matter and antimatter were created at the Big Bang, everything would have annihilated, and there would be no galaxies, stars, planets or people," said Tim Chupp, a University of Michigan professor of physics and biomedical engineering and co-author of a paper on the work published in the May 9 issue of Nature.
Antimatter particles have the same mass but opposite charge from their matter counterparts. Antimatter is rare in the known universe, flitting briefly in and out of existence in cosmic rays, solar flares and particle accelerators like CERN's Large Hadron Collider, for example. When they find each other, matter and antimatter particles mutually destruct or annihilate.
The Standard Model describes four fundamental forces or interactions that govern how matter behaves: Gravity attracts massive bodies to one another. The electromagnetic interaction gives rise to forces on electrically charged bodies. And the strong and weak forces operate in the cores of atoms, binding together neutrons and protons or causing those particles to decay.
Physicists have been searching for signs of a new force or interaction that might explain the matter-antimatter discrepancy. The evidence of its existence would be revealed by measuring how the axis of nuclei of the radioactive elements radon and radium line up with the spin.
The researchers confirmed that the cores of these atoms are shaped like pears, rather than the more typical spherical orange or elliptical watermelon profiles. The pear shape makes the effects of the new interaction much stronger and easier to detect.
"The pear shape is special," Chupp said. "It means the neutrons and protons, which compose the nucleus, are in slightly different places along an internal axis."
The pear-shaped nuclei are lopsided because positive protons are pushed away from the center of the nucleus by nuclear forces, which are fundamentally different from spherically symmetric forces like gravity.
"The new interaction, whose effects we are studying does two things," Chupp said. "It produces the matter/antimatter asymmetry in the early universe and it aligns the direction of the spin and the charge axis in these pear-shaped nuclei."
To determine the shape of the nuclei, the researchers produced beams of exotic---short- lived---radium and radon atoms at CERN's Isotope Separator facility ISOLDE. The atom beams were accelerated and smashed into targets of nickel, cadmium and tin, but due to the repulsive force between the positively charged nuclei, nuclear reactions were not possible. Instead, the nuclei were excited to higher energy levels, producing gamma rays that flew out in a specific pattern that revealed the pear shape of the nucleus.
"In the very biggest picture, we're trying to understand everything we've observed directly and also indirectly, and how it is that we happen to be here," Chupp said.
The image below shows the phase transitions of quark-gluon plasma allows us to understand the behavior of matter in the early universe, just fractions of a second after the Big Bang, as well as conditions that might exist inside neutron stars. The fact that these two disparate phenomena are related demonstrates just how deeply the cosmic and quantum worlds are intertwined.
The research was led by University of Liverpool Physics Professor Peter Butler. "Our findings contradict some nuclear theories and will help refine others," he said.
The measurements also will help direct the searches for atomic EDMs (electric dipole moments) currently being carried out in North America and Europe, where new techniques are being developed to exploit the special properties of radon and radium isotopes.
"Our expectation is that the data from our nuclear physics experiments can be combined with the results from atomic trapping experiments measuring EDMs to make the most stringent tests of the Standard Model, the best theory we have for understanding the nature of the building blocks of the universe," Butler said.
Daily Galaxy via University of Michigan
Image credits: Brookhaven National Laboratory and University of Melbourne
Related articles
"Project 1640" --Amazing New Space Technologies Analyze the Molecular Chemistry of Alien Planets
Today, there are more than 800 confirmed exoplanets -- planets that orbit stars beyond our sun -- and more than 2,700 other candidates. What are these exotic planets made of? Unfortunately, you cannot stack them in a jar like marbles and take a closer look. Instead, researchers are coming up with advanced techniques for probing the planets' makeup.
One breakthrough to come in recent years is direct imaging of exoplanets. Ground-based telescopes have begun taking infrared pictures of the planets posing near their stars in family portraits. But to astronomers, a picture is worth even more than a thousand words if its light can be broken apart into a rainbow of different wavelengths.
Those wishes are coming true as researchers are beginning to install infrared cameras on ground-based telescopes equipped with spectrographs. Spectrographs are instruments that spread an object's light apart, revealing signatures of molecules. Project 1640, partly funded by NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif., recently accomplished this goal using the Palomar Observatory near San Diego. The Project 1640 image above shows the four exoplanets orbiting HR 8977.
"In just one hour, we were able to get precise composition information about four planets around one overwhelmingly bright star," said Gautam Vasisht of JPL, co-author of the new study appearing in the Astrophysical Journal. "The star is a hundred thousand times as bright as the planets, so we've developed ways to remove that starlight and isolate the extremely faint light of the planets."
Along with ground-based infrared imaging, other strategies for combing through the atmospheres of giant planets are being actively pursued as well. For example, NASA's Spitzer and Hubble space telescopes monitor planets as they cross in front of their stars, and then disappear behind. NASA's upcoming James Webb Space Telescope will use a comparable strategy to study the atmospheres of planets only slightly larger than Earth.
In the new study, the researchers examined HR 8799, a large star orbited by at least four known giant, red planets. Three of the planets were among the first ever directly imaged around a star, thanks to observations from the Gemini and Keck telescopes on Mauna Kea, Hawaii, in 2008. The fourth planet, the closest to the star and the hardest to see, was revealed in images taken by the Keck telescope in 2010.
That alone was a tremendous feat considering that all planet discoveries up until then had been made through indirect means, for example by looking for the wobble of a star induced by the tug of planets.
Those images weren't enough, however, to reveal any information about the planets' chemical composition. That's where spectrographs are needed -- to expose the "fingerprints" of molecules in a planet's atmosphere. Capturing a distant world's spectrum (image below) requires gathering even more planet light, and that means further blocking the glare of the star.
Project 1640 accomplished this with a collection of instruments, which the team installs on the ground-based telescopes each time they go on "observing runs." The instrument suite includes a coronagraph to mask out the starlight; an advanced adaptive optics system, which removes the blur of our moving atmosphere by making millions of tiny adjustments to two deformable telescope mirrors; an imaging spectrograph that records 30 images in a rainbow of infrared colors simultaneously; and a state-of-the-art wave front sensor that further adjusts the mirrors to compensate for scattered starlight.
"It's like taking a single picture of the Empire State Building from an airplane that reveals a bump on the sidewalk next to it that is as high as an ant," said Ben R. Oppenheimer, lead author of the new study and associate curator and chair of the Astrophysics Department at the American Museum of Natural History, N.Y., N.Y.
Their results revealed that all four planets, though nearly the same in temperature, have different compositions. Some, unexpectedly, do not have methane in them, and there may be hints of ammonia or other compounds that would also be surprising. Further theoretical modeling will help to understand the chemistry of these planets.
Meanwhile, the quest to obtain more and better spectra of exoplanets continues. Other researchers have used the Keck telescope and the Large Binocular Telescope near Tucson, Ariz., to study the emission of individual planets in the HR8799 system.
In addition to the HR 8799 system, only two others have yielded images of exoplanets. The next step is to find more planets ripe for giving up their chemical secrets. Several ground-based telescopes are being prepared for the hunt, including Keck, Gemini, Palomar and Japan's Subaru Telescope on Mauna Kea, Hawaii.
Ideally, the researchers want to find young planets that still have enough heat left over from their formation, and thus more infrared light for the spectrographs to see. They also want to find planets located far from their stars, and out of the blinding starlight. NASA's infrared Spitzer and Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) missions, and its ultraviolet Galaxy Evolution Explorer, now led by the California Institute of Technology, Pasadena, have helped identify candidate young stars that may host planets meeting these criteria.
"We're looking for super-Jupiter planets located faraway from their star," said Vasisht. "As our technique develops, we hope to be able to acquire molecular compositions of smaller, and slightly older, gas planets."
Still lower-mass planets, down to the size of Saturn, will be targets for imaging studies by the James Webb Space Telescope.
"Rocky Earth-like planets are too small and close to their stars for the current technology, or even for James Webb to detect. The feat of cracking the chemical compositions of true Earth analogs will come from a future space mission such as the proposed Terrestrial Planet Finder," said Charles Beichman, a co-author of the P1640 result and executive director of NASA's Exoplanet Science Institute at Caltech.
Though the larger, gas planets are not hospitable to life, the current studies are teaching astronomers how the smaller, rocky ones form.
"The outer giant planets dictate the fate of rocky ones like Earth. Giant planets can migrate in toward a star, and in the process, tug the smaller, rocky planets around or even kick them out of the system. We're looking at hot Jupiters before they migrate in, and hope to understand more about how and when they might influence the destiny of the rocky, inner planets," said Vasisht.
NASA's Exoplanet Science Institute manages time allocation on the Keck telescope for NASA. JPL manages NASA's Exoplanet Exploration program office. Caltech manages JPL for NASA.
A visualization from the American Museum of Natural History showing where the HR 8799 system is in relation to our solar system is online at http://www.youtube.com/watch?v=yDNAk0bwLrU .
Related articles
29 December 2011
16 November 2011
Antique Stars Could Help Solve Mysteries Of Early Milky Way
Antique Stars Could Help Solve Mysteries Of Early Milky Way:
'via Blog this'
07 October 2011
13 January 2011
15 February 2010
Astronomi dan Fisika , ITB 2005
Derap Langkah Maju Astronomi dan Fisika
Iratius Radiman dan The Houw Liong
Ringkasan
Seperti apakah tradisi berfikir ITB yang dihasilkan dari usaha pembudayaan riset itu? Sebuah contoh mengenai upaya menuju sintesa atau akulturisasi budaya keilmuan 'barat' yang diadopsi dengan pemahaman budaya tradisional yang bermacam-macam sedang terjadi di Astronomi dan Fisika dimulai dari eksistensi Observatorium Bosscha , Lab Bosscha dan 50 tahun Pendidikan Tinggi Astronomi dan Fisika di Indonesia. Pengembangan sains masa depan tetap memberi tempat untuk penelitian fundamental dan penelitian berorientasi misi untuk ikut memecahkan masalah nasional dengan memanfaatkan Benua Maritim Indonesia sebagai lab/sumber alam. Pendidikan sains/teknologi harus berdasarkan problem based learning, project based learning dan research based learning untuk mengantisipasi perubahan yang cepat dan masalah yang makin kompleks.
1. Pendahuluan
Pada tahun 1960-an, ITB mengirim banyak sarjana belajar ke Amerika Serikat, bekerjasama dengan Universitas Kentucky, Lexington. Seusai studi, para lulusan banyak yang tidak terus ke pengembangan riset, karena desakan penyelenggaraan ITB yang ditinggal guru besar Belanda pada akhir tahun 1950-an dan Amerika pada tahun 1964.
2. Kesulitan Membangun Budaya Riset di ITB tahun 60-an
Keharusan bermulti fungsi sebagai manajer akademik, pengajar, kurator dan administrator di tambah kondisi-kondisi negara yang baru merdeka pada periode itu menyebabkan semangat atau etos kerja menjadi 'leader' di bidang 'sains' tertentu belum menetap. Sesungguhnya yang diharapkan adalah sintesa atau akulturisasi dari budaya keilmuan 'barat' yang diadopsi dengan budaya tradisional menjadi sesuatu yang akan diwariskan di ITB.
Untuk selanjutnya penyebutan kata ilmu pengetahuan di dalam tulisan berikut adalah cara pikir rational yang dikenal sebagai 'sains'.
Semangat membawa dan mendorong rekan-rekan kerja yang se-angkatan atau yang lebih muda untuk meneruskan atau menggali, menciptakan budaya kerja yang men-'generate' ilmu pengetahuan baru melalui riset, belum tampak banyak. Pembentukan budaya tersebut masih berupa harapan-harapan atau cita-cita yang ternyata menuntut semangat, inspirasi dan budaya tulis yang tidak putus-putus yang perlu dituangkan dalam rupa dokumentasi-dokumentasi atau artefak-artefak rekaman (yang akan menjadi "track record" dari capaian-capaian yang diperoleh), baru sedikit terwujud.
Kebanyakan para senior mengonsentrasikan diri sebagai pengajar dan administrator. Mereka bergerak di tengah-tengah lingkungan yang sarat dengan ketiadaan infrastruktur institusi, bergerak di tengah suasana ekonomi, politik, sosial negara yang masih mencari bentuk-bentuk yang sesuai. Semua itu menambah kesulitan mengembangkan budaya berpikir agar terjadi lingkungan kondusif dan favorable bekerja dalam ilmu pengetahuan. Keharusan berfungsi sebagai pengajar adalah utama, karena pendidikan tinggi teknik, menuntut pelajaran dasar MIPA cukup banyak, tidak hanya di tahun pertama pendidikan, tetapi juga di tahun-tahun kedua dan ketiga.
Pada waktu itu belum diketahui benar bagaimana kebijakan menyampaikan ilmu pengetahuan dasar sebagai landasan (support) bagi pendidikan tinggi teknik. Pilihanya ialah mengemas ilmu dasar sesuai kebutuhan pendidikan teknik untuk masing-masing departemen atau penekanan pada metodologi ilmiah (logico-empiricism) dan membiarkan departemen-departemen teknik yang berkepentingan menemukan jalan sendiri. Sekarang yang diadopsi ternyata lebih banyak pertama dan sedikit yang kedua, sedangkan di negara yang sains dan teknologinya maju, jenis kedua yang diadopsi.
Pada awal-awal ITB, bagian sangat kecil dari staf pengajar menyempatkan diri melakukan riset terbatas sebagai panggilan idealisme atau hobi/motivasi internal. Namun, semua dilakukan tidak meng-institusi, karena pada waktu itu tidak tersedia grant riset yang bisa diusulkan. Salah satu dari yang sedikit di antara departemen-departemen ITB yang melakukan riset bahkan menjadi keharusan melakukannya adalah astronomi; itupun setelah ditunjang pembeayaan, salah satunya muncul dari ujud kedermawanan para pengusaha perkebunan Belanda (K.A.R. Bosscha dan Kerkhoven).
Dalam lingkungan FMIPA usaha untuk membentuk kelompok dimulai dengan study group sekitar tahun 1968 dilanjutkan dengan terbentuknya KBK (Kelompok Bidang Keahlian) sekitar tahun 1977.
3. Proses Pembudayaan Riset di Astronomi dan Fisika
Astronomi harus melakukan riset karena desakan kebutuhan penyediaan data-data bintang di langit selatan sejak Observatorium Bosscha didirikan pada tahun 1923. Data-data itu sangat diperlukan mengingat pengembangan pengetahuan yang memerlukan susunan data-data standar sebagai basis-basis telaah astrofisika fundamental yang masih muda yang merupakan pengembangan lanjut astronomi dinamika; hasilnya pun di tunggu-tunggu oleh komunitas bidang ilmu pengetahuan tersebut.
Hal lain yang mendasari kebutuhan akan data adalah bahwa tidak banyak observatorium terdapat di belahan bumi selatan. Sementara pengetahuan dinamika galaksi, khususnya telaah struktur galaksi Bima Sakti yang melintang dari belahan utara bumi sampai ke selatan sedang derasnya. Kajiannya telah mencapai tahap sedemikian rupa sehingga orang ingin tahu bagaimanakah bangun/struktur besar dan pergerakan galaksi Bima Sakti secara keseluruhan. Periode itu adalah masa-masa yang sebaik-baiknya untuk ikut memajukan ilmu-ilmu dasar. Kini terapannya yang terus berlanjut itu telah sampai pada temuan-temuan yang sekarang dirasakan sebagai penambah basis dan penguat astronomi kontemporer.
Dari semangat dan etos kerja yang diturunkan/diperoleh dari Belanda di bidang astronomi, adalah sangat mungkin memperoleh pengalaman menuju sintesa hipotetis yang sedang 'current' di waktu itu, terlebih karena dunia astronomi telah memasuki jaman network dan globalisasi yang menyatukan berbagai arus fikiran mengenai kejadian evolusi bintang, galaksi dan alam semesta (kosmologi). Menyimak periode 1950-1990 an, tidak ada temuan-temuan yang tidak menjadi pendukung basis ilmu pengetahuan secara umum. Periode itu sebenarnya menyajikan Indonesia, di atas kertas, berada di posisi ilmu setingkat dengan negara lain, seperti Korea, Jepang, Taiwan, India dan lain-lain.
Sekarang, pengupayaan terbentuknya iklim semacam di astronomi terlihat pula tumbuh juga di departemen Fisika terutama melalui program doktor (S3) yang mengupayakan supaya sebagai syarat kelulusannya mahasiswa harus membuat makalah yang dapat diterima di beberapa jurnal internasional terkenal. Belasan doktor telah dihasilkan oleh kelompok Fisika Material (semi konduktor amorf, compound semiconductor, superkonduktor, optika-nonlinear/fotonik). Beberapa doktor dalam bidang fisika nuklir beberapa doktor dalam bidang fisika bumi dan beberapa dalam doktor dalam bidang fisika komputasi (hamburan neutron, model nuklir, metoda EM, seismologi , metoda neuro-fuzzy, cellular automata). Juga memanfaatkan dana riset dari pemerintah seperti Hibah Bersaing, RUT, RUTI, Central Grant, dll untuk membina budaya risetnya.
Kembali kepada periode 1960-an, kesempatan untuk terjadi kondisi awal semacam itu tidak akan berulang; dunia baru selesai berperang dan ilmu pengetahuan berada pada tahap peletakan dasar melompat ke pengembangan berikutnya. Kita menyaksikan pengembangan itu kini lebih terorganisisasi dan dipersiapkan memasuki abad 21. Misalnya kita melihat 'free course' yang dilakukan beberapa universitas Amerika seperti 'Stanford', 'MIT', 'Cornell' dan beberapa universitas di Eropa. 'Courses' semacam itu bisa berdampak positif negatif. Positif, bila dimanfaatkan akan mendukung terjadinya 'self-educating dan self-development society'. Negatif, karena merasa mempunyai substansi, seseorang yakin merasa mengetahui dan tidak pernah mau menelaah, melakukan observasi/ eksperimen sendiri, lebih-lebih karena tidak mengakar pada bumi Indonesia.
4. Pemanfaatan Keunggulan Kompetitif Indonesia oleh Belanda
Dalam hal astronomi, situasi yang memperlihatkan pemanfaatan keunggulan kompetitif Indonesia yang disediakan alam telah dilakukan Belanda; keberadaan Indonesia di khatulistiwa, memungkinkannya mengamati kedua belahan langit.
Banyak data-data bintang, singular, multiple dan variabel, massa dan luminositas yang dihasilkan dari Indonesia, bahkan beberapa asteroid pun ditemukan dengan nama-nama lokal yang menarik dari Jawa Barat (mis. Asteroid Cibatu dll). Keadaan itu telah dimanfaatkan sampai beberapa dasawarsa dari 1930 sampai tahun 1980-an.
Astronomi berpusat pada Observatorium Bosscha yang mempunyai peran dan memiliki fungsi daya yang sangat besar. Sebut saja dua hal dari sekumpulan hal-hal yang penting, ia bisa berperan sebagai laboratorium selain secara tradisi sebagai observatorium, yang disebut terakhir telah diembannya sampai sekarang. Kini sudah tampak peralihan tradisi ke pengembangan aspek laboratorium, dari lab komputasi numerik sampai processing gambar dan instrumentasi.
Secara historis Observatorium Bosscha adalah salah satu tempat yang sangat dikenal di dunia terutama oleh astronom abad 20. Pada abad itu, paling tidak sekitar 300 observatorium yang masih 'exist' sejamannya setidaknya mengetahui dimana tempatnya secara geografis di bola dunia; apa-apa yang dilakukan yakni menyumbang dasar-dasar data dunia demi pemahaman astronomi dan astrofisika. Kita cukup datang kepada seorang 'librarian' di negara lain yang memiliki observatorium dan ia akan menunjuk dimana jurnal Observatorium Bosscha, kalau perpustakaan itu memilikinya. Publikasi-publikasi adalah hasil pertukaran informasi yang berkelanjutan sejak tahun 1928 sampai sekarang.
Belanda mendirikan stasion meteorologi untuk mendukung kepentingan perkebunannya. Data meteorologi pada jaman Belanda tsb lebih lengkap dan terpercaya daripada data meteorologi yang dikumpulkan oleh BMG sekarang. Meteorologi dan sains atmosfer dipandang sangat penting untuk menunjang perkebunan/pertanian di Indonesia . Suatu arah pemikiran yang seharusnya diteruskan oleh ITB.
Demikian juga berbagai lembaga penelitian sumber alam didirikan Belanda. Fisika bahan alam dan Kimia bahan alam seharusnya menjadi prioritas R&D di ITB.
5. Hasil Pembudayaan Riset 'Sains' di ITB
Departemen Astronomi bersama Observatorium Bosscha sampai Oktober 2001 tercatat menghasilkan 350 tulisan yang termuat di hampir seluruh jurnal astronomi di dunia. Untuk menyebutnya beberapa:
astrophysical journal, astronomy and astrophysics, astronomical journal, compte rendu acad.sc.paris, nature, publication of astronomy of the south pacific, publication of astronomical society of japan, astronomische nachrichtung, journal of geophysics, vistas in astronomy, icarus, solar physics, earth and space science, space physics, majalah populer sky and telescope, dll.
Selain itu 230 'paper' nasional serta 35 buku. Jumlah 'count' popularisasi astronomi, masih diragukan ketepatan jumlahnya di suratkabar dan majalah jadi tidak diikutkan. Tetapi popularisasi astronomi dengan masyarakat masih harus ditingkatkan, walaupun kunjungan ke observatorium tercatat rata-rata 1000 orang per minggu dan pernah mencapai 10.000 orang dalam 48 jam sewaktu Mars mendekat.
Dari sudut kegiatan riset, 'fact-finding' berupa akuisisi data dan interpretasi merupakan bulk terbesar, tercatat sekali penemuan bintang katai putih di bintang Sirius. Bintang-bintang ganda visual dan eklips, bintang-bintang variabel dan gugus bola, struktur galaksi Bima Sakti di arah pusat galaksi, kutub galaksi dan 'warping' di tepi piringannya, nova-nova, berbagai-bagai bintang khusus lain dan fotometri planet-planet. Segmen riset yang berikutnya adalah konsolidasi, dimulai dari peletakan dasar-dasar implikasi pengamatan sampai hipotesa yang secara tradisi dimulai sejak pengukuhan guru besar astronomi pertama: Prof. van Albada. Kemudian, 'extension' aplikasi hukum astrofisika dan astronomi untuk telaah-telaah berturut-turut dari Prof. The Pik Sin antara lain untuk bintang-bintang muda dan tahap awal pembentukannya, Prof. Bambang Hidajat untuk struktur galaksi serta struktur warpingnya dan bintang-bintang panas Wolf-Rayet, dan Winardi Sutantyo untuk bintang ganda dekat dan sinar-x. Pada tahapan ini invention-invention hipotesa dalam bidang masing-masing telah berjalan. Jorga Ibrahim memulai tempuhan sendiri yang unik, me-konstruksi teori geometri diferensial forms untuk berbagai struktur-struktur alam semesta. Ia sampai pada reformulasi mandiri dari fase-fase struktur dini alam semesta yang mengantar kepada keharusan existensi 'oeratoom', dan untuk 'keterheranannya' mendapatkan bahwa van Albada telah lebih dulu berada disana. Tentang hal tersebut dapat dibaca di dalam Buku Kenangan '50 Tahun Pendidikan Tinggi Astronomi di Indonesia 1951-2001'
Seperti telah disebutkan dalam pengembangan budaya riset, beberapa kelompok riset dalam bidang fisika : fisika material yang dipelopori oleh Prof. M. Barmawi dan Prof. Tjia May On, fisika nuklir yang dipelopori oleh Prof. Marsongkohadi, fisika bumi yang dipelopori oleh Prof. L. Hendrajaya, Prof. Srijatno dan Prof. The Houw Liong , fisika komputasi yang dipelopori oleh Prof. Benny Suprapto, Prof. Srijatno dan Prof. The Houw Liong, fisika teoritis yang dipelopori Prof. Silaban, fisika zat padat yang dipelopori oleh Prof. W. Loeksmanto dan Prof. Haryadi Supangkat telah berhasil merintis dasar tradisi riset di Fisika, ITB.
6. Upaya Penerapan 'Sains' ke dalam 'Tradisi Berfikir Lokal' ?
Sebenarnya apresiasi atau pembukaan-pembukaan berfikir dalam 'sains' semacam di atas, belum banyak dibuka kepada publik. Kita berharap akan lebih banyak penulisan apresiasi semacam itu dilakukan di ITB. Derivatifnya akan mewariskan tradisi berfikir tertentu dan 'original' yang akan menjadi kebanggaan tersendiri di ITB. Namun itupun tidak dapat dilakukan terburu-buru, karena harus mempunyai generasi penerus yang mampu memaparkannya, meresapi dan merenunginya secara 'mature' dan mandiri, Waktu sebagai parameter atas konstatasi itu yang akan memperlihatkan.
Pekerjaan-pekerjaan di bidang astronomi atau bidang sains dasar pada umumnya sukar dilihat segera kemanfaatannya terhadap kemanusiaan, namun ada contoh konkrit berikut memperlihatkan peran yang penting:
1. Ketika Tycho Brahe dan Kepler mengamati bintang-bintang dan planet-planet, ternyata hukum pergerakan mereka di langit tertulis di dalam Ketiga Hukum Mekanika Newton dan Hukum Gravitasi yang kini dipakai di semua wilayah sendi teknologi, terlebih di engineering.
2. Ketika semua astronom melihat jauh-jauh ke langit sampai ke wilayah makro galaksi-galaksi untuk mencari kejadian awal alam semesta mereka dapatkan bahwa esensi kejadian awal alam semesta ternyata kembali pada esensi kejadian partikel-partikel elementer di bumi yang di selidiki secara seksama dan kuat oleh para fisikawan dalam laboratorium dan akselerator-akselerator.
3. Maxwell berhasil menyatukan secara teoritis medan listrik dan medan magnetik, dan salah satu akibatnya ia dapat menuliskan persamaan gelombang elektromagnetik. Prediksi adanya gelombang elektromagnetik muncul, beberapa tahun sebelum terdeteksi secara eksperimen. Sekarang orang mengakui betapa penting peranan gelombang elektromagnetik dalam teknologi.
4. Heisenberg dan Schroedinger mendapatkan persamaan gerak untuk elektron. Persamaan ini merupakan dasar dari teori pita yang melandasi teori semikonduktor dan mikro-elektronik yang memegang peran penting dalam teknologi.
Dampak apa yang akan dihasilkan kepada masyarakat sepertinya masih menjadi 'dispute' sekarang. Menyadari bahwa keberadaan jasad hidup belum definitif di Mars, kini seakan tampak tanda-tanda bahwa kalau kehidupan pernah ada di planet Mars, asal usul kehadirannya sangat mungkin datang dari Bumi yang melalui salah satu atau banyak pecahannya pernah jatuh di planet Mars. Pendapat berkebalikan juga sah. Jadi akan ada semacam dua kesadaran yang menentukan civilisasi dan budaya manusia di masa depan dan ini yang akan menentukan wajah teknologi dunia di masa depan.
Nanoteknologi/ nanoscience dicetuskan oleh Feynmann berdasarkan pemikiran bahwa limit dimensi terkecil penyimpanan informasi, pengolah informasi, komponen mesin, dll, ditentukan dalam skala atom (nanometer) saja dan secara prinsip fisika seharusnya dapat dilakukan. Pada awal ia menantang fisikawan supaya dapat menyimpan seluruh informasi yang tertulis dalam Encyclopedia Britannica dalam penyimpan seukuran dengan kepala jarum pentul.
Cellular automata yang dicetuskan S. Wolfram merupakan suatu metoda pemersatu untuk berbagai bidang sains.
Sistem kompleks yang dicetuskan oleh kelompok Santa Fe ( Gellmann, dkk) merupakan merupakan lintas bidang sains , bahkan termasuk bidang ekonofisika dan sosiofisika
Namun di atas semua itu, kemanfaatan yang dirasakan oleh masyarakat selama existensi astronomi dan fisika di Indonesia dapat disebutkan di antaranya:
1. Arsitektur Dome dan Struktur Bangun Observatorium
2. Keberadaan Planetarium dan Observatorium di Jakarta dari DKI Jakarta
3. Keberadaan Stasiun Pengamatan Matahari antara lain di Watukosek dari LAPAN
4. Pemikiran Pendahuluan tentang Kelayakan Satelit Geostasioner Pertama di Indonesia
5. Telaah penanggalan Pranata Mangsa yang justifikasi dan basis pengamatannya dapat ditelusuri secara kuat dari studi orbit Bulan dan rotasi Bumi. Denikian juga penanggalan Bali tentang ramalan pasang surut memiliki dasar-dasar sains pasang utama dan nisbi astronomi. Yang belum dilakukan adalah bagaimana fenomena kesuburan kangkung dan bayam bisa tumbuh waktu dan mendekat bulan purnama. Ini menunggu rekan dari biologi mengamatinya.
6. Penentuan Almanak atau Penanggalan Waktu di Departemen Agama pada program penentuan Hisab Rukyat. Sekarang, tabulasi yang secara tradisional dilakukan dapat menerima efek paralaks dan refraksi sinar sebagai koreksi yang perlu dilakukan.
7. Pengembangan wilayah dan penataan lingkungan yang ada di wilayah Bandung Utara
8. Pendidikan para pelayar atau mualim senior dalam navigasi di laut
9. Ekspedisi Gerhana Matahari yang eventual diminta oleh PEMDA setempat di Dumai, Sangir Talaud, Cepu, Sumatra Selatan dan Bangka
10. Pengembangan Basic Science di dunia internasional bagi pelajar SMP dan SMU melalui Olympiade Astronomi dan Olympiade Fisika. Indonesia telah menyelenggarakan Olympiade Fisika Asia di Lippo Karawaci tahun 2001 dan olympiade Fisika Internasional di Bali tahun 2002 dengan sebagian besar panitia penyelenggaranya , pembuat soalnya dan jurinya dari Fisika, ITB dan beberapa dari Astronomi, ITB.
11. Fisika, ITB berperan dalam peningkatan kemampuan guru SMU dengan mengadakan berbagai penataran untuk guru SMU.
12. Fisika ITB berperan dalam peningkatan kemampuan dosen berbagai PT di Indonesia melalui program pascasarjananya.
13. Banyak sarjana Fisika dan Astronomi yang berperan dalam berbagai lembaga riset.
14. Banyak sarjana Fisika yang menunjukkan bahwa metodologi sains dapat diterapkan untuk memecahkan berbagai masalah dalam masyarakat, khususnya dalam industri dan perusahaan.
15. Mengadakan IAU (International Astronomical Union) School for Young Astronomers tahun 1973 di Lembang
16. Memasukan Indonesia resmi menjadi anggota IAU tahun 1979
17. Beberapa kali Indonesia melakukan Pertemuan Asian Pacific Regional IAU Meeting, yang akan datang dijadwalkan tahun 2005 di Bali.
18. Persiapan Pendidikan Sains di Abad 21, Anjuran kuat dari IAU untuk Indonesia di Asean melangkah menjadikan Astronomi sebagai Elemen yang Substantif di dalam Kurikulum Nasional disamping Fisika dan Biologi di abad ruang angkasa.
19. Penerapan Pengetahuan tentang Lingkungan Matahari dan Planet-Planet dan hasil-hasil eksplorasi Tatasurya untuk masalah Benua Maritim Indonesia.
20. Kerma Fisika dan GM, ITB dengan BMG, LAPAN, dan BPPT untuk prediksi dan modifikasi cuaca ekstrim di Benua Maritim Indonesia dan prediksi banjir di DKI.
21. Pembuatan berbagai alat praktikum fisika dasar yang tersebar ke berbagai PT di Indonesia.
7. Harapan Peran Sains dalam Masa Depan ITB
ITB adalah sebuah lembaga Pendidikan Tinggi, tempat berkumpul para cendekiawan dan akademikus. Ketika lembaga itu dibangun yang difikirkan waktu itu adalah membangun institut teknik yang akan menghasilkan engineering skill dan prototip-prototip karya engineering di masyarakat. Kemungkinan tidak banyak pemikiran untuk mengembangkan 'sains' sendiri menjadi budaya. Setelah 50 tahun, kini kita beralih dan mulai menyadari bahwa kita mampu menciptakan atau mengenerate 'sains' sendiri dari publikasi-publikasi yang dihasilkan, setidaknya di astronomi dan fisika. Kesadaran itu menimbulkan keyakinan bahwa manusia Indonesia sesungguhnya dapat menentukan pilihannya sendiri bekerja di dalam budaya 'sains' sesuai bidang yang digeluti. Menyadari itu sudah saatnya di antara program-program ITB ada yang mengarahkan kepada penyiapan lingkungan pengembangan-kemampuan keberdayaan manusia, disamping program pemberdayaan-pemberdayaan institusi dan manusianya.
Metodologi sains (logico-empiricism) yang merupakan landasan teknologi modern hanya dapat dihayati jika mahasiswa ikut terlibat dalam proses logico-empiricism dalam pemecahan suatu masalah/riset. Dasar pemikiran ini harus melandasi proses pembelajaran sains di ITB. Penekanan pendidikan/pelajaran sains harus diletakkan pada metodologi sains (logico-empiricism). Mahasiswa harus diajak ikut serta dalam proses ini untuk memecahkan berbagai masalah / riset :
a. problem based learning : melalui proses belajar ini sekelompok mahasiswa diajak untuk merumuskan berbagai persoalan yang ada di alam sekelilingnya atau persoalan di industri ,lalu bekerja sama untuk memecahkannya dengan metoda ilmiah.
b. project based learning : melalui proses belajar ini sekelompok mahasiswa harus merumuskan suatu project untuk memahami gejala alam atau yang berorientasi misi dan menyelesaikannya dengan bekerja sama dengan memakai metoda ilmiah.
c. research based learning : melalui proses belajar ini sekelompok mahasiswa merumuskan suatu masalah resarch dan melalui proses logico-empiricism berkontribusi dalam memahami dan memperoleh pengetahuan baru .
Penelitian sains fundamental harus mendapat wahana yang layak untuk memelihara kompetensi global para ilmuwan kita. Dengan berkembangnya kemampuan ilmuwan, peran sains juga diharapkan dalam riset berorientasi misi untuk memecahkan berbagai masalah nasional.
Pengembangan sains perlu memanfaatkan sumber alam/ lab alam Benua Maritim Indonesia, supaya kita dapat memanfaatkan keunggulan kompetitif dan pengembangan sains yang berakar pada bumi Indonesia.
8. Penutup
Demikianlah dengan menguraikan semua pengembangan (endeavour) di atas, tiada salah bilamana dikatakan bahwa apapun yang menjadi usaha (strife) atau keinginan manusia yang mengupayakan suatu yang positip, terlebih bilamana telah terfokus, maka tidak ada hal yang disebut sebagai kesia-siaan (neglect), yang ada hanyalah derap langkah maju untuk menghadapai abad 21.
Daftar Pustaka
1. Taufiq Hidayat, Dhani Herdiwijaya, Iratius Radiman, Moedji Raharto, Premana W. Premadi, Suhardja D. Wiramihardja (2001), 50 Tahun Pendidikan Tinggi Astronomi di Indonesia 1951 - 2001, Departemen Astronomi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Bandung
2. Research Directory , Faculty of Mathematics and Natural Sciences, ITB,Vol. 3 (2000) & Vol. 4 (2003)