studi hubungan morfologi-radius dan morfologi

STUDI HUBUNGAN MORFOLOGI-RADIUS DAN
MORFOLOGI-DENSITAS GUGUS GALAKSI ABELL 2219
PADA DAERAH OPTIK
TUGAS AKHIR
Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana dari Institut
Teknologi Bandung
Oleh
AINIL SYALVIANTY ABDULLAH
NIM : 10303010
Program Studi Astronomi
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2007
STUDI HUBUNGAN MORFOLOGI–RADIUS DAN
MORFOLOGI-DENSITAS GUGUS GALAKSI
ABELL 2219 PADA DAERAH OPTIK
Oleh
Ainil Syalvianty Abdullah
NIM : 10303010
Program Studi Astronomi
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Teknologi Bandung
Menyetujui
Tanggal 4 Juli 2007
Dosen Pembimbing
___________________________
(Dr. Premana Wardayanti Premadi)
NIP. 131874806
i
Kata Pengantar
Motivasi pengerjaan Tugas Akhir ini muncul ketika pada suatu waktu penulis
mengamati sebuah gambar kumpulan awan dari alam semesta jauh yang merupakan
cikal-bakal tempat pembentukan galaksi-galaksi yang nantinya akan berkumpul
membentuk gugus galaksi. Inspirasi yang muncul secara sederhana ini kemudian
diwujudkan dalam bentuk pengerjaan tugas akhir dengan judul Studi Hubungan
Morfologi-Radius dan Morfologi-Densitas Gugus Galaksi Abell 2219 pada Daerah
Optik. Dalam bulan-bulan selanjutnya pada masa pengerjaan tugas akhir ini penulis
mendapatkan banyak dorongan semangat serta inspirasi dari lingkungan sekitar
penulis. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih
kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan, saran, semangat serta masukan
yang berharga. Penulis menyampaikan ucapan syukur dan terima kasih kepada :
1. Allah SWT, yang telah memberikan banyak nikmat kesehatan dan kelancaran
dalam penyelesaian tugas akhir ini,
2. Ayah, Mama, adik Rahma, Intan serta adik Lia yang terus memberikan doa
dan dukungannya bagi penulis semenjak lahir sampai sekarang. Terima kasih,
penulis bersyukur memiliki kalian sebagai keluarga,
3. Guru pembimbing penulis, Dr. Premana Wardayanti Premadi, yang telah
meluangkan waktu, pikiran serta kesabarannya dalam menemani penulis
belajar tentang alam semesta yang indah ini. Terima kasih atas inspirasinya
bu.
4. Dosen penguji, Dr. Suhardja W., Dr. Ikbal Arifiyanto, dan Dr. Dhani
Herdiwijaya yang telah meluangkan waktunya berdiskusi dengan penulis,
5. Febrian Aris Rosadi yang telah membantu penulis dalam pembuatan program
penulisan tugas akhir ini. Semoga Allah membalas dengan kebaikan yang
berlimpah dan semoga impianmu tercapai,
i
6. Tofan Fadriansyah, atas dorongan semangat, doa, dan tawa yang dibagi
bersama penulis. Semoga impianmu dapat berkeliling dunia tercapai dan
semoga Allah selalu menyayangimu,
7. Kawan-kawan astro 2003, Andang, Dicky, Yatny, Sopwan, Ryan,
Yudhanosaurus , Hepi yang ceria, Bobby aka Alwin yang hemat kata-kata,
Zaki, Ilma (apa kabar?), Uji yang lucu, Adnan yang aneh, Tari penggemar
anime, Kapri (semangat TA nya), Adel kawan makan ikan bakar, dan juga
Billy. Kalian selalu menjadi sosok-sosok unik yang menginspirasiku,
8. Dosen wali penulis, Dr. Mahasena Putra yang memberikan dorongan
semangat serta menjadi wali pengganti orang tua penulis,
9. Sahabat penulis yang tersebar di seluruh dunia, Ella, Ocha, Shelly, Vina,
Djabba, Komeng, Bidin, Antok, Ade, serta Febrian, yang menemani penulis
dalam canda tawa, serta duka. Semoga kita mencapai impian masing-masing,
10. Mas Dading yang telah mengajari penulis IDL dan Denny Mandey yang telah
mengijinkan penulis menggunakan komputernya. Kak Luki yang menjadi
guru bagi penulis, Adi AS`00 yang telah menjadi kawan diskusi penulis,
semoga impian kita terwujud,
11. Himastron ITB yang menjadi tempat belajar penulis tentang arti kawan serta
hidup. Tempat penulis menghilangkan penat setelah kuliah,
12. Dosen-dosen astronomi ITB yang telah menjadi guru serta inspirator penulis
selama empat tahun ini dalam mempelajari alam semesta,
13. Bapak/Ibu karyawan Prodi Astrtonomi serta Observatorium Bosscha, Bu Isna,
Bu Atik. Pak Nundang, Pak Amas, Pak Yaya, Pak Uden, Pak Rukman, Pak
Ade, Pak Asep. Terima kasih telah banyak membantu penulis dan bertukar
cerita,
14. Kawan-kawan astronomi angkatan 1997 sampai 2005 yang telah banyak
bercengkerama dengan penulis selama ini,
ii
Tugas akhir ini sedikit banyak masih memiliki kekurangan walaupun demikian
penulis berharap agar tugas akhir ini semoga dapat digunakan bagi pihak lain untuk
proses pembelajaran.
Bandung, Juli 2007
Ainil Syalvianty Abdullah
Penulis
iii
Abstrak
STUDI HUBUNGAN MORFOLOGI–RADIUS DAN
MORFOLOGI-DENSITAS GUGUS GALAKSI ABELL 2219 PADA
DAERAH OPTIK
Oleh
Ainil Syalvianty Abdullah
NIM : 10303010
Studi hubungan antara morfologi dengan kerapatan maupun dengan radius
gugus galaksi Abell 2219 dilakukan untuk memeriksa hubungan morfologi-radius
dan morfologi-kerapatan Dressler. Data fotometri pada pita u, g, r, i dan z galaksi
anggota diperoleh dari basis data Sloan Digital Sky Survey (SDSS) ditambah dengan
data kecepatan radial. Penentuan morfologi galaksi dilakukan berdasarkan kriteria
separasi warna galaksi (u – r) untuk membedakan galaksi tipe Ellips, Lentikular
(E,S0) dan Spiral (S). Galaksi E,S0 memiliki warna (u –r) > 2.5 sedangkan galaksi
Spiral memiliki warna (u - r) < 2.5. Dari pemisahan ini diperoleh galaksi E,S0
sebanyak 86 buah galaksi, sisanya sebanyak 21 galaksi memiliki morfologi spiral.
Karakterisasi lingkungan galaksi target pada studi
ini dilakukan dengan
memperhatikan jumlah galaksi kawan dalam radius tertentu di sekitar galaksi target
yang bersangkutan, menghitung kerapatan luminositas di sekitar galaksi target, serta
mencari hubungan antara morfologi galaksi target dengan galaksi kawan.
Dari studi gugus Abell 2219 dengan beberapa batasan di atas diperoleh
bahwa morfologi galaksi anggota tidak memiliki hubungan yang ketat dengan
kerapatan luminositas, jumlah galaksi kawan, letak dalam gugus, serta jenis
morfologi galaksi kawan. Hasil lain yang diperoleh adalah gugus Abell 2219
memiliki substruktur pada jarak sekitar 800 kpc dari pusat gugus dan terdapat celah
pada jarak 400 – 500 kpc di mana pada rentang tersebut tidak terdapat galaksi.
iv
Abstract
The study of morphology-radius and morphology-density for Abell 2219
cluster of galaxy is done to examine the same relation found by Dressler. We use
photometry data from SDSS (Sloan Digital Sky Survey) and also radial velocity for
each of galaxy member. The morphology of the galaxy, whether one galaxy has
elliptical or spiral shape, was determined by the (u-r) color that it has. Elliptical and
lenticular galaxies have (u-r) color > 2.5, while the spiral ones have (u-r) < 2.5. From
this separation we have 86 galaxies which are E,S0 type and the rest of 21 galaxies
are spiral. Environment in this paper are defined by counting the number of galaxies
in typical radius surround a target galaxy, counting the luminosity density surround
the target galaxy and examine whether there is a relationship between morphology of
target galaxy and the morphology of the neighbour galaxy.
There are no tight relation between morphology of target galaxy with the
number of galaxy neighbour in certain radius, the luminosity density, the location of
target galaxy in the cluster, and also the morphology of the neighbour galaxy.
However it is found that every luminous galaxy, no matter the morphology is, is
located in higher density environment than the low luminosity one. Other results that
is found are, there is an indication that this cluster has substructure in radius about
880 kpc away from its center and also there is a gap in 400-500 kpc where in this
radius there are no galaxy found.
v
Daftar Isi
Kata Pengantar ............................................................................................................... i
Abstrak ......................................................................................................................... iv
Abstract ......................................................................................................................... v
Daftar Isi ...................................................................................................................... vi
Daftar Gambar............................................................................................................ viii
Daftar Tabel ................................................................................................................. xi
Bab I PENDAHULUAN ............................................................................................... 1
I.1
Latar Belakang................................................................................................ 1
I.2
Tujuan ............................................................................................................. 2
I.3
Batasan Pembahasan ...................................................................................... 2
I.4
Metodologi ..................................................................................................... 2
I.5
Sistematika Pembahasan ................................................................................ 2
Bab II GUGUS GALAKSI ........................................................................................... 4
II.1
Properti Gugus Galaksi .................................................................................. 4
II.1.1
Galaksi .................................................................................................. 12
II.1.2
Gas dalam Gugus .................................................................................. 18
II.2
Dinamika Gugus Galaksi.............................................................................. 19
II.3
Gugus Abell 2219 ......................................................................................... 20
Bab III MORFOLOGI-DENSITAS DAN MORFOLOGI–RADIUS GUGUS
GALAKSI ABELL 2219 ............................................................................................ 25
III.1
Identifikasi Morfologi Galaksi Anggota ................................................... 26
III.2
Penghitungan Jarak dari Pusat Gugus, Karakterisasi Lingkungan, dan
Distribusi Galaksi dalam Gugus.............................................................................. 28
III.2.1 Perhitungan Jarak Galaksi Anggota ke Pusat Gugus Galaksi ............... 29
III.2.2 Karakterisasi Lingkungan ..................................................................... 31
III.2.3 Distribusi Galaksi Target dalam Ruang dan Galaksi Kawan ................ 34
vi
Bab IV DISTRIBUSI LUMINOSITAS GALAKSI TARGET, KERAPATAN
LUMINOSITAS SERTA KAITANNYA DENGAN MORFOLOGI GALAKSI
KAWAN ..................................................................................................................... 42
IV.1
Klasifikasi Kelas Luminositas dan Perhitungan Kerapatan Luminositas . 42
IV.1.1 Klasifikasi Kelas Luminositas Galaksi Target ...................................... 42
IV.1.2 Perhitungan Kerapatan Luminositas ..................................................... 44
IV.2
Distribusi Luminositas Galaksi Target dan Hubungannya dengan
Morfologi Galaksi Kawan ....................................................................................... 45
IV.2.1 Distribusi Luminositas Target dalam Ruang ........................................ 46
IV.2.2 Hubungan Luminositas Target dengan Kerapatan Luminositas ........... 50
IV.2.3 Hubungan antara Tipe Galaksi Target dengan Morfologi Galaksi
Kawan 54
IV.3
Hubungan Kerapatan Luminositas Sekitar Target dengan Jarak Target
dari Pusat Gugus. .................................................................................................... 60
Bab V KESIMPULAN DAN DISKUSI ..................................................................... 66
Daftar Pustaka ................................................................................................................ i
Lampiran ........................................................................................................................ i
A. Data ....................................................................................................................... i
A. 1 Data Awal....................................................................................................... i
A.2. Data Olahan .................................................................................................. iv
B. Koreksi k ............................................................................................................ xii
vii
Daftar Gambar
Gambar II.1 : Gugus Abell 1689 dan 68 . Sumber : www.folk.uio.no ......................... 7
Gambar II.2 Contoh grup galaksi Hickson 44 dengan beberapa anggota galaksi.
Sumber : www.rc-astro.com ....................................................................................... 11
Gambar II.3 Diagram klasifikasi Hubble. Sumber : www.boojum.as.arizona.edu ..... 13
Gambar II.4 Klasifikasi Hubble yang sudah dimodifikasi- Sparke & Gallagher, 2000.
..................................................................................................................................... 14
Gambar II.5 Relasi antara warna dengan tipe morfologi galaksi. – Longair, 1998. ... 15
Gambar II.6 Relasi antara ukuran galaksi serta luminositas dengan tipe galaksi –
Longair, 1998. ............................................................................................................. 16
Gambar II.7 Perbedaan spektrum galaksi ellips pada kolom kiri dengan spiral pada
kolom kanan. www.google.com ................................................................................. 17
Gambar II.8 Gambar sinar-X gugus RBS797 dari ROSAT, dan CL0939+4713
(XMM) ........................................................................................................................ 18
Gambar II.9 Gugus Galaksi Abell 2219 – Boschin, 2004. ......................................... 22
Gambar II.10 (a),(b), dan (c) Tiga buah diagram magnitudo – warna untuk galaksi –
galaksi di gugus Abell 2219. ....................................................................................... 23
Gambar III.1 Hubungan Morfologi-Densitasdan morfologi radius Dressler –
Dressler, 1980. ............................................................................................................ 26
Gambar III.2 Pemisahan warna untuk morfologi galaksi yang berbeda ..................... 27
Gambar III.3 Populasi galaksi gugus Abell 2219 dalam diagram dua warna. ............ 28
Gambar III.4 Ilustrasi konfigurasi jarak antara 2 galaksi. ........................................... 30
Gambar III.5 Ilustrasi gugus galaksi yang dianggap memiliki simetri bola dengan
sebaran galaksi di dalamnya. ...................................................................................... 31
Gambar III.6 Ilustrasi yang menunjukkan sebaran magnitudo dan jarak dari pusat
gugus dari 113 galaksi anggota. .................................................................................. 33
Gambar III.7 Definisi karakterisasi lingkungan, galaksi target, galaksi kawan dan
radius densitas. ............................................................................................................ 34
viii
Gambar III.8 (a), (b), (c), (d), (e)_Hasil plot jarak galaksi target dengan jumlah
galaksi kawan di sekitar radius tertentu dari galaksi target......................................... 37
Gambar III.9 (a), (b) Bin Galaksi per 200 kpc. Gambar (a) plot jumlah, gambar (b)
rapat jumlah................................................................................................................. 39
Gambar IV.1 Ilustrasi Kerapatan Luminositas............................................................ 45
Gambar IV.2 Distribusi luminositas galaksi target pada λ = 275.2 nm ...................... 46
Gambar IV.3 Distribusi Luminositas Target pada λ = 285.6 nm. ............................... 47
Gambar IV.4 Distribusi Luminositas Target pada λ = 477.78 nm .............................. 47
Gambar IV.5 Distribusi Luminositas Target pada λ = 577.9 nm ................................ 48
Gambar IV.6 Distribusi Luminositas Target pada λ = 692.12 nm. ............................. 48
Gambar IV.7 Hubungan antara kerapatan luminositas pada radius 200 kpc dengan
luminositas target untuk daerah panjang gelombang 275.2 nm. ................................. 51
Gambar IV.8 Hubungan kerapatan luminositas dengan luminositas target pada
panjang gelombang 285.6 nm. .................................................................................... 52
Gambar IV.9 Hubungan kerapatan luminositas dengan luminositas target pada
panjang gelombang 477.7 nm. .................................................................................... 52
Gambar IV.10 Hubungan kerapatan luminositas dengan luminositas target pada
panjang gelombang 577.9 nm. .................................................................................... 53
Gambar IV.11 Hubungan kerapatan luminositas dengan luminositas target pada
panjang gelombang 692.1 nm. .................................................................................... 53
Gambar IV.12 Hubungan jumlah kawan spiral dengan kawan E,S0 untuk tiap kelas
galaksi target dalam radius 200 kpc dari target. .......................................................... 55
Gambar IV.13 Hubungan jumlah kawan spiral dengan kawan E,S0 untuk tiap kelas
galaksi target dalam radius 400 kpc dari target. .......................................................... 56
Gambar IV.14 Hubungan jumlah kawan spiral dengan kawan E,S0 untuk tiap kelas
galaksi target dalam radius 600 kpc dari target. .......................................................... 56
Gambar IV.15 Hubungan jumlah kawan spiral dengan kawan E,S0 untuk tiap kelas
galaksi target dalam radius 800 kpc dari target. .......................................................... 57
Gambar IV.16 Hubungan antara jumlah kawan spiral dalam radius 200 kpc dari target
terhadap jarak target. ................................................................................................... 59
ix
Gambar IV.17 Hubungan antara jumlah kawan E,S0 dalam radius 200 kpc dari target
terhadap jarak target. ................................................................................................... 59
Gambar IV.18 Plot Kerapatan Luminositas pada 275.2 nm vs Jarak ......................... 61
Gambar IV.19 Plot Kerapatan Luminositas pada 285.6 nm vs Jarak ......................... 61
Gambar IV.20 Plot Kerapatan Luminositas pada 477.7 nm vs Jarak ......................... 62
Gambar IV.21 Plot Kerapatan Luminositas pada 577.9 nm vs Jarak ......................... 62
Gambar IV.22 Plot Kerapatan Luminositas pada 692.1 nm vs Jarak ......................... 63
Gambar IV.23 Profil Jumlah Galaksi Kawan di sekitar Galaksi Target vs Jarak
Target. Simbol plus adalah untuk galaksi spiral, titik adalah untuk E,S0. .................. 63
x
Daftar Tabel
Tabel II.1 Kriteria pengelompokkan gugus (Abell, 1958) ............................................ 6
Tabel II.2 Klasifikasi gugus dan karakteristiknya (Bahcall, 1996) ............................... 9
Tabel II.3 Properti Gugus galaksi dan Grup (Bahcall, 1996) ..................................... 10
Tabel IV.1 Luminositas rata-rata.................................................................................44
xi