Astronomi observasional
Seperti diketahui, astronomi
memerlukan informasi tentang benda-benda langit, dan sumber informasi yang
paling utama sejauh ini adalah radiasi elektromagnetik, atau lebih
spesifiknya, cahaya tampak.[34] Astronomi
observasional bisa dibagi lagi menurut daerah-daerah spektrum elektromagnetikyang diamati:
sebagian dari spektrum tersebut bisa diteliti melalui permukaan Bumi, sementara bagian
lain hanya bisa dijangkau dari ketinggian tertentu atau bahkan hanya dari ruang
angkasa. Keterangan lebih lengkap tentang pembagian-pembagian ini bisa dilihat
di bawah:
Astronomi radio
Artikel utama untuk bagian ini
adalah: Astronomi radio
Astronomi observasional jenis ini
mengamati radiasi dengan panjang
gelombang yang lebih dari satu milimeter (perkiraan).[35] Berbeda
dengan jenis-jenis lainnya, astronomi observasional tipe radio mengamati
gelombang-gelombang yang bisa diperlakukan selayaknya gelombang,
bukan foton-foton yang
diskrit. Dengan demikian pengukuran fase dan amplitudonya relatif
lebih gampang apabila dibandingkan dengan gelombang yang lebih pendek.[35]
Gelombang
radio bisa dihasilkan oleh benda-benda astronomis melalui pancaran
termal, namun sebagian besar pancaran radio yang diamati dari Bumi
adalah berupa radiasi sinkrotron, yang
diproduksi ketika elektron-elektronberkisar di sekeliling medan magnet.[35] Sejumlah garis spektrum yang
dihasilkan dari gas antarbintang (misalnya
garis spektrum hidrogen pada 21 cm) juga dapat diamati pada panjang
gelombang radio.[7][35]
Beberapa contoh benda-benda yang
bisa diamati oleh astronomi radio: supernova,
gas antarbintang, pulsar, daninti galaksi aktif (AGN
- active galactive nucleus).[7][35]
Astronomi inframerah
Astronomi inframerah melibatkan
pendeteksian beserta analisis atas radiasi inframerah (radiasi
di mana panjang gelombangnya melebihi cahaya merah). Sebagian besar radiasi
jenis ini diserap oleh atmosfer Bumi, kecuali yang panjang gelombangnya tidak
berbeda terlampau jauh dengan cahaya merah yang tampak. Oleh sebab itu,
observatorium yang hendak mengamati radiasi inframerah harus dibangun di
tempat-tempat yang tinggi dan tidak lembap, atau malah di ruang angkasa.
Spektrum ini bermanfaat untuk mengamati
benda-benda yang terlalu dingin untuk memancarkan cahaya tampak, misalnya
planet-planet atau cakram-cakram
pengitar bintang. Apabila radiasinya memiliki gelombang yang
cenderung lebih panjang, ia dapat pula membantu para astronom mengamati
bintang-bintang muda pada awan-awan
molekul dan inti-inti galaksi — sebab radiasi seperti itu mampu
menembus debu-debu yang menutupi dan mengaburkan pengamatan astronomis.[36] Astronomi
inframerah juga bisa dimanfaatkan untuk mempelajari struktur kimia benda-benda
angkasa, karena beberapa molekul memiliki pancaran yang kuat pada panjang
gelombang ini. Salah satu kegunaannya yaitu mendeteksi keberadaan air pada
komet-komet.[37]
Astronomi optikal
Teleskop Subaru (kiri) danObservatorium
Keck (tengah) di Mauna Kea, keduanya contoh observatorium yang
bisa mengamati baik cahaya tampak atau cahaya hampir-inframerah. Di kanan
adalah Fasilitas Teleskop Inframerah NASA, yang hanya
beroperasi pada panjang gelombang hampir-inframerah.
Dikenal juga sebagai astronomi
cahaya tampak, astronomi optikal mengamati radiasi elektromagnetik yang tampak
oleh mata telanjang manusia. Oleh sebab itu, ini merupakan cabang yang paling
tua, karena tidak memerlukan peralatan.[38] Mulai
dari penghujung abad ke-19 sampai kira-kira seabad setelahnya, citra-citra
astronomi optikal memakai teknik fotografis, namun sebelum itu mereka harus
digambar menggunakan tangan. Dewasa ini detektor-detektor digitallah yang
dipergunakan, terutama yang memakai CCD (charge-coupled
devices, peranti tergandeng-muatan).
Cahaya tampak sebagaimana
diketahui memiliki panjang dari 4.000 Å sampai
7.000 Å (400-700 nm).[38] Namun,
alat-alat pengamatan yang dipakai untuk mengamati panjang gelombang demikian
dipakai pula untuk mengamati gelombang hampir-ultraungu dan hampir-inframerah.
Astronomi ultraungu
Ultraungu yaitu
radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang lebih kurang 100 sampai 3.200
Å (10-320 nm).[35] Cahaya
dengan panjang seperti ini diserap oleh atmosfer Bumi, sehingga untuk
mengamatinya harus dilakukan dari lapisan atmosfer bagian atas, atau dari luar
atmosfer (ruang angkasa). Astronomi jenis ini cocok untuk mempelajari radiasi
termal dan garis-garis spektrum pancaran dari bintang-bintang biru yang bersuhu
sangat tinggi (klasifikasi OB), sebab bintang-bintang seperti
itu sangat cemerlang radiasi ultraungunya — penelitian seperti ini sering
dilakukan dan mencakup bintang-bintang yang berada di galaksi-galaksi lain.
Selain bintang-bintang OB, benda-benda langit yang kerap diamati melalui
astronomi cabang ini antara lain nebula-nebula
planet, sisa-sisa supernova, atau
inti-inti galaksi aktif. Diperlukan penyetelan yang berbeda untuk keperluan
seperti demikian sebab cahayanya mudah tertelan oleh debu-debu antarbintang.[35]
Astronomi sinar-X
Benda-benda bisa memancarkan
cahaya berpanjang gelombang sinar-X melalui pancaran sinkrotron (berasal
dari elektron-elektron yang berkisar di sekeliling medan magnet) atau melalui
pancaran termal gas pekat dan gas encer pada
107 K.[35] Sinar-X
juga diserap oleh atmosfer, sehingga pengamatan harus dilakukan dari atas balon,
roket, atau satelit penelitian. Sumber-sumber sinar-X antara lain bintang biner sinar-X
(X-ray binary), pulsar, sisa-sisa supernova, galaksi elips, gugusan galaksi, serta
inti galaksi aktif.[35]
Astronomi sinar-gamma
Astronomi sinar-gamma mempelajari
benda-benda astronomi pada panjang gelombang paling pendek (sinar-gamma).
Sinar-gamma bisa diamati secara langsung melalui satelit-satelit seperti Observatorium
Sinar-Gamma Compton (CGRO), atau dengan jenis teleskop khusus
yang disebut teleskop Cherenkov (IACT).[35] Teleskop
jenis itu sebetulnya tidak mendeteksi sinar-gamma, tapi mampu mendeteksi
percikan cahaya tampak yang dihasilkan dari proses penyerapan sinar-gamma oleh
atmosfer.[39]
Kebanyakan sumber sinar-gamma
hanyalah berupa ledakan sinar-gamma, yang hanya menghasilkan
sinar tersebut dalam hitungan milisekon sampai beberapa puluh detik saja.
Sumber yang permanen dan tidak sementara hanya sekitar 10% dari total jumlah
sumber, misalnya sinar-gamma dari pulsar,bintang
neutron, atau inti galaksi aktif dan kandidat-kandidat lubang hitam.[35]
Cabang-cabang yang tidak
berdasarkan panjang gelombang
Sejumlah fenomena jarak jauh lain
yang berbentuk selain radiasi elektromagnetik dapat diamati dari Bumi. Ada
cabang bernama astronomi neutrino, di
mana para astronom menggunakan fasilitas-fasilitas bawah tanah (misalnya SAGE, GALLEX, atau Kamioka II/III) untuk
mendeteksi neutrino, sebentukpartikel dasar yang
jamaknya berasal dari Matahari atau ledakan-ledakan supernova.[35] Ketika sinar-sinar
kosmik memasuki atmosfer Bumi, partikel-partikel berenergi
tinggi yang menyusunnya akan meluruh atau terserap, dan partikel-partikel hasil
peluruhan ini bisa dideteksi di observatorium.[40] Pada
masa yang akan datang, diharapkan akan ada detektor neutrino yang
peka terhadap partikel-partikel yang lahir dari benturan sinar-sinar kosmik dan
atmosfer.[35]
Terdapat pula cabang baru yang
menggunakan detektor-detektor gelombang gravitasional untuk mengumpulkan data
tentang benda-benda rapat:astronomi
gelombang gravitasional. Observatorium-observatorium untuk bidang
ini sudah mulai dibangun, contohnya observatorium LIGO di Louisiana,AS.
Tetapi astronomi seperti ini sulit, sebab gelombang
gravitasional amat sukar untuk dideteksi.[41]
Ahli-ahli astronomi planet juga
banyak yang mengamati fenomena-fenomena angkasa secara langsung, yaitu melalui
wahana-wahana antariksa serta misi-misi pengumpulan sampel. Beberapa hanya
bekerja dengan sensor jarak jauh untuk mengumpulkan data, tapi beberapa lainnya
melibatkan pendaratan —dengan kendaraan antariksa yang mampu bereksperimen di
atas permukaan. Metode-metode lain misalnya detektor material terbenam atau
melakukan eksperimen langsung terhadap sampel yang dibawa ke Bumi sebelumnya.
Astrometri dan mekanika benda
langit
Pengukuran letak benda-benda
langit, seperti disebutkan, adalah salah satu cabang astronomi (dan bahkan
sains) yang paling tua. Kegiatan-kegiatan seperti pelayaran atau
penyusunan kalender memang sangat membutuhkan pengetahuan yang
akurat mengenai letak Matahari, Bulan, planet-planet, serta bintang-bintang di
langit.
Dari proses pengukuran seperti
ini dihasilkan pemahaman yang baik sekali tentang usikan gravitasi dan
pada akhirnya astronom-astronom dapat menentukan letak benda-benda langit
dengan tepat pada masa lalu dan masa depan — cabang astronomi yang mendalami
bidang ini dikenal sebagaimekanika benda langit. Dewasa ini
penjejakan atas benda-benda yang dekat dengan Bumi juga
memungkinkan prediksi-prediksi akan pertemuan dekat, atau bahkan benturan.[42]
Kemudian terdapat
pengukuran paralaks bintang. Pengukuran ini sangat penting karena
memberi nilai basis dalam metode tangga jarak kosmik;
melalui metode ini ukuran dan skala alam semesta bisa diketahui. Pengukuran
paralaks bintang yang relatif lebih dekat juga bisa dipakai sebagai basis
absolut untuk ciri-ciri bintang yang lebih jauh, sebab ciri-ciri di antara
mereka dapat dibandingkan. Kinematika mereka
lalu bisa kita susun lewat pengukurankecepatan
radial serta gerak diri masing-masing.
Hasil-hasil astrometri dapat pula dimanfaatkan untuk pengukuran materi gelap di
dalam galaksi.[43]
Selama dekade 1990-an, teknik
pengukuran goyangan bintang dalam
astrometri digunakan untuk mendeteksi keberadaan planet-planet
luar surya yang mengelilingi bintang-bintang di dekat Matahari
kita.[44]