Di sebelah kiri sebuah bintang bersinar, dan dari sana gelombang berwarna menyebar satu demi satu — merah muda, biru kehijauan, ungu —, masing-masing dengan keterlambatannya sendiri, sehingga lingkarannya tidak pernah berimpit. Di atasnya dua nebula membara dan perlahan berubah bentuk, dan di sekelilingnya bintang-bintang berkelip dengan periode yang sengaja dipilih agar tidak sepadan satu sama lain. Pada skala di bawah, sebuah penanda biru kehijauan berlari dari bintang dan tepat mencapai garis satu tahun cahaya, tempat sebuah garis merah muda menunggunya: inilah pengukuran itu sendiri — jarak tempuh cahaya dalam setahun, ditera pada sebuah penggaris. Huruf di tengah sama dalam semua bahasa; nama dalam tiap bahasa tertulis di bawah papan.
Satuan di luar SI · astronomi · panjang
Tahun cahaya, ly
Penggaris yang garis-garisnya diukur oleh cahaya
Satuan panjang · jarak tempuh cahaya dalam ruang hampa selama satu tahun Julian · 9 460 730 472 580 800 m
Kata ini bukan ciptaan para astronom, melainkan para penulis sains populer, dan kalangan ahli mula-mula mengernyit: bagi mereka janggal mengukur jarak dengan waktu, apalagi dengan tahun, yang dihitung berbeda oleh setiap penanggalan. Namun kejelasan menang, sebab kalimat «cahaya butuh empat tahun untuk sampai ke bintang terdekat» dipahami siapa pun yang pernah menunggu surat, sementara angka dalam jutaan juta kilometer tidak berkata apa-apa kepada imajinasi.
Keunggulan satuan ini adalah bahwa bersama jaraknya ia juga memberitahukan umur citra. Saat menatap Proxima, kita melihatnya seperti empat tahun seperempat yang lalu; saat menatap nebula Andromeda — seperti ketika di Bumi belum muncul seorang pun manusia modern. Dalam arti itu teleskop bukanlah kaca pembesar melainkan mesin yang menayangkan masa lalu, dan ia menayangkan berbagai bagian langit pada berbagai zaman sekaligus.
Nilai tepat satuan ini tidak berasal dari pengukuran, melainkan dari dua kesepakatan: laju cahaya dalam ruang hampa ditetapkan sebagai jumlah meter per sekon yang persis, dan tahun yang dipakai untuk itu adalah tahun Julian, tepat tiga puluh satu juta lima ratus lima puluh tujuh ribu enam ratus detik. Kalikan yang satu dengan yang lain, dan Anda mendapat panjang tahun cahaya sampai angka terakhir, tanpa ketidakpastian apa pun. Ketidakpastian muncul kemudian, ketika penggaris ini ditempelkan pada langit yang sebenarnya.
Lambang internasionalnya adalah dua huruf Latin kecil ly, tanpa titik dan tanpa spasi di antaranya; dalam bahasa Indonesia ditulis «tahun cahaya», tetapi di tabel dan keterangan grafik dipakai justru ly, karena dengan begitu keterangan itu terbaca di negara mana pun. Kelipatannya dibentuk dengan awalan biasa: kly, Mly, Gly — seribu, sejuta, dan semiliar tahun cahaya.
Tahun cahaya adalah jarak, dan adanya kata «tahun» di dalamnya tidak mengubah apa pun: mengatakan «kami terbang selama dua belas tahun cahaya» sama janggalnya dengan mengatakan «kami berjalan selama dua belas kilometer per jam». Jangan pula mengelirukannya dengan parsek, yang sedikit lebih panjang dari tiga tahun cahaya seperempat, maupun dengan tahun sebagai rentang waktu: definisinya memakai tahun Julian sepanjang tepat tiga ratus enam puluh lima hari seperempat, bukan tahun tropis atau tahun kalender.
01 · Definisi
jarak tempuh cahaya dalam setahun · umur citra · waktu perjalanan wahanaTahun cahaya adalah jarak yang ditempuh cahaya dalam ruang hampa selama satu tahun Julian, yakni selama tiga ratus enam puluh lima hari seperempat, yang masing-masing berisi delapan puluh enam ribu empat ratus detik. Definisi ini memuat dua besaran, keduanya ditetapkan dengan persis, maka hasil kalinya pun persis: di sini tidak ada tolok ukur, tidak ada pengukuran, tidak ada koreksi — hanya perkalian dua bilangan yang disepakati.
Kata «dalam ruang hampa» pada definisi bukan hiasan. Di udara, di kaca, dan di gas antarbintang cahaya berjalan lebih lambat, dan seandainya satuan ini didefinisikan dengan berkas cahaya sungguhan, panjangnya akan bergantung pada bagian langit mana yang dilewati berkas itu. Ruang hampa astronomi hampir sempurna, tetapi koreksi akibat materi masih terasa pada gelombang radio, karena itu dalam definisi tercantum justru laju dalam ruang hampa.
Kehalusan kedua adalah tahun mana yang diambil. Tahun tropis lebih pendek dari tahun Julian sekitar sebelas menit, tahun kalender berganti panjang dari waktu ke waktu, dan tahun sideris lebih panjang; selisihnya pada akhirnya berada pada orde sepersejuta, yang bagi astronomi tidaklah kecil. Persatuan Astronomi Internasional memilih tahun Julian justru karena ketetapannya: ia tidak terikat pada rotasi Bumi maupun peredarannya mengelilingi Matahari, sehingga tidak berubah seiring waktu.
Akhirnya, besaran ini punya sifat yang tidak dimiliki meter maupun parsek: ia langsung memberitahu seberapa terlambat kita. Jarak dalam tahun cahaya adalah umur citra, dan setiap peta langit ternyata adalah peta berbagai zaman yang dijahit menjadi satu gambar. Justru karena sifat inilah kalangan ahli menoleransi satuan ini, meski dalam artikel mereka lebih suka parsek: parsek diturunkan langsung dari sudut yang diukur, bukan dari waktu.
Siapa yang kita lihat dan siapa yang kita capai
Di paruh atas adegan sebuah objek bersinar, dan dari sana sebuah gelombang menuju kita: selama ia masih di perjalanan, yang kita lihat bukan bintangnya melainkan masa lalunya, dan keterangan di samping lensa mata menunjukkan tahun ketika cahaya berangkat. Penggeser jarak memindahkan objek dari tepi Tata Surya sampai galaksi tetangga, dan bersamanya berubah pula zaman yang kita amati. Di paruh bawah, sebuah wahana terbang ke objek yang sama dan membawa dua jam: yang ungu tinggal di Bumi, yang merah muda berjalan di wahana. Penggeser kedua mempercepat wahana, dan semakin dekat ia ke laju cahaya, semakin jauh kedua bacaan itu terpisah — sampai perjalanan yang dari Bumi memakan berabad-abad menyusut menjadi beberapa tahun saja bagi awak. Perhatikan bahwa pada pengaturan mana pun wahana tidak dapat mendahului cahaya: penanda merah muda selalu tertinggal di belakang yang biru kehijauan.
02 · Konversi
jarak · cahaya dalam perjalanan · terbang dengan laju mendekati cahayaSatu jarak dalam enam rupa
Tab pertama mengubah jarak yang dimasukkan ke satuan lain — dari parsek dan satuan astronomi sampai hari cahaya dan kilometer biasa. Tab kedua menunjukkan cahaya dari zaman mana yang sampai kepada kita dari objek-objek yang dikenal. Tab ketiga menghitung sebuah penerbangan: pada berbagai laju, berapa tahun menurut jam Bumi dan berapa tahun menurut jam wahana.
Patokan untuk diingat: satu parsek sedikit lebih dari tiga tahun cahaya, satu tahun cahaya sedikit lebih dari enam puluh tiga ribu satuan astronomi, dan cahaya Matahari sampai kepada kita dalam delapan menit lebih.
Satuannya sendiri persis, tetapi jarak yang dinyatakan dengannya jauh dari selalu persis: ke bintang tetangga kita mengetahuinya sampai pecahan persen, ke maharaksasa yang terang dengan sebaran puluhan persen, sedangkan untuk galaksi jauh jaraknya bergantung pula pada model pemuaian yang dipilih. Angka tahun cahaya dalam buku acuan hampir selalu membawa ketidakpastian yang dihilangkan oleh keterangan populer.
| Besaran | Nilai | Catatan |
|---|---|---|
| {k} | {v} | {note} |
{text}
04 · Alat ukur
pengukuran laser · satelit astrometri · Cepheid · supernovaTangga yang setiap anaknya berpijak pada yang sebelumnya
Satu-satunya saat penggaris itu jujur
Ke pemantul sudut yang ditinggalkan di Bulan sampai kini masih ditembakkan denyut laser, dan foton yang kembali ditangkap, satu butir untuk beberapa tembakan. Jaraknya muncul langsung dari waktu tempuh, artinya benar-benar diukur dalam detik cahaya, dan ketelitiannya mencapai sentimeter. Metode ini berlaku di dalam Tata Surya — lebih jauh tidak ada yang memasang pemantul, dan penggaris pun memberi tempat kepada rantai metode tidak langsung.
Ayunan sebagai ganti penggaris
Bintang terdekat diukur secara geometris: dalam setengah tahun pengamat bersama Bumi bergeser sejauh dua kali jarak ke Matahari, dan bintang dekat bergeser sedikit terhadap bintang jauh. Sudut pergeseran itu adalah pecahan detik busur, dan kebalikannya langsung memberikan jarak dalam parsek, yang kemudian diubah ke tahun cahaya. Satelit astrometri modern telah mengukur lebih dari satu miliar bintang dengan cara ini dan mendorong cakrawala metode langsung sampai beberapa ribu tahun cahaya.
Bintang yang mengumumkan sendiri terangnya
Bintang variabel Cepheid berdenyut, dan periode denyutnya terikat erat pada luminositas sejatinya: dengan mengetahui periodenya lewat pencatat waktu, astronom tahu seberapa terang bintang itu sebenarnya, dan dengan membandingkannya dengan seberapa redup ia tampak, ia memperoleh jaraknya. Persis dengan cara ini, pada tahun 1920-an terungkap bahwa nebula Andromeda berada jauh di luar Galaksi kita, dan ukuran dunia melonjak berlipat-lipat dalam semalam.
Tempat tahun cahaya berhenti nyaman
Pada jarak besar yang dipakai adalah ledakan supernova jenis tertentu, yang luminositasnya hampir sama, serta pergeseran merah garis-garis spektrum. Namun di sini satuan itu mulai menemui kesulitan: selagi cahaya dalam perjalanan, ruang memuai, dan «jarak» pecah menjadi beberapa besaran berbeda — berapa lama cahaya terbang, dan seberapa jauh objek itu sekarang. Karena itu kosmologi lebih suka berbicara tentang pergeseran merah, dan menyerahkan tahun cahaya kepada keterangan populer.
05 · Aturan penulisan
ly tanpa titik · awalan kelipatan · ini panjangTahun pada namanya, meter pada hakikatnya
Hampir semua kesalahan dengan satuan ini berasal dari namanya: kata «tahun» menyeret waktu, dan ke dalam teks menyelinap ungkapan yang mengukur jarak dengan jam dan laju dengan kilometer.
Penulisan pertama menaruh rentang waktu di tempat jarak, karena itu tak bermakna, seperti «dua belas kilogram jalan». Yang kedua dan keempat melanggar bentuk lambang: dua huruf kecil, tanpa titik dan tanpa spasi. Yang ketiga memakai tahun kalender alih-alih tahun Julian dan dengan demikian mengubah nilai satuan pada angka keenam. Yang kelima mengacaukan jarak dengan umur: cahaya menempuh empat tahun, sedangkan bintangnya sudah ada miliaran tahun. Yang keenam justru kesalahan asal tempat semua yang lain tumbuh, dan sayangnya ia dijumpai bahkan pada keterangan gambar yang cukup serius.
06 · Satuan tetangga
parsek · satuan astronomi · detik cahayaTiga satuan bertetangga berbagi rentang jarak yang sama, dan berbeda dalam hal dari mana ukurannya diambil: pada parsek dari sudut, pada satuan astronomi dari orbit Bumi, pada tahun cahaya dan detik cahaya dari waktu tempuh.
Satuan artikel ilmiah: ia diturunkan langsung dari sudut yang diukur, bukan dari waktu, sehingga tidak perlu menyisipkan kesepakatan asing tentang panjang tahun.
Ukuran untuk urusan dalam Tata Surya: jarak Bumi ke Matahari, ditetapkan sebagai jumlah meter yang persis. Di luar orbit Neptunus ia sudah merepotkan.
Adik dari keluarga yang sama, nyaman untuk komunikasi: ke Bulan cahaya menempuh satu detik seperempat, dan percakapan dengannya tidak lagi mungkin tanpa jeda yang terasa.
Di antara paspor Simetrium, di sebelahnya berdiri parsek, dan pada dasar kedua satuan itu terletak laju cahaya yang sama, yang juga dipakai mengukur waktu tempuh sinyal pada jalur komunikasi di Bumi.
07 · Bagian sejarah
arsip · 1676 → 1838 → 1851 → 1984Bagaimana keterlambatan cahaya menjadi penggaris
{title}
{text}
Tinggi batang menunjukkan sampai jarak berapa pengukuran geometris langsung dapat menjangkau pada berbagai zaman, dan penanda putih menempuh seluruh jalan itu. Perhatikan bahwa setiap lompatan berkaitan bukan dengan teori baru, melainkan dengan alat baru: mula-mula heliometer, lalu pelat foto, lalu satelit yang diangkat ke luar atmosfer.
Satuan yang persis untuk jarak yang tidak persis
Keanehan satuan ini adalah bahwa ia sendiri diketahui dengan persis sepenuhnya, sedangkan segala yang diukur dengannya hanya diketahui secara hampiran. Ketelitian itu datang cuma-cuma: laju cahaya berhenti diukur pada saat meter didefinisikan melaluinya, dan tahun Julian disepakati tepat tiga puluh satu setengah juta detik, dan hasil kali dua bilangan persis tidak mungkin menjadi apa pun selain bilangan persis ketiga.
Ketidakpastian muncul pada langkah berikutnya, ketika penggaris ditempelkan pada langit. Jarak ke bintang terdekat diketahui sampai perseratus persen, tetapi pada maharaksasa terang seperti Betelgeuse sebaran perkiraan sudah mencapai puluhan persen, sebab permukaan bintang semacam itu sendiri kabur dan paralaksnya harus disaring dari citra yang bergetar. Pada jarak galaksi masuklah rantai metode tidak langsung, dan setiap anak tangganya menambahkan ketidakpastiannya sendiri pada yang diwarisi dari sebelumnya.
Dari sini lahir aturan tata krama: angka tahun cahaya perlu disebut bersama ketidakpastiannya dan cara memperolehnya, sebab «dua setengah ribu tahun cahaya» dari paralaks dan angka yang sama dari pergeseran merah adalah besaran yang berbeda sifatnya. Satuannya sendiri tidak bersalah: ia persis seperti yang didefinisikan, dan seluruh ketidakpastian datang bukan dari penggaris, melainkan dari apa yang diukur dengannya.
Katalog besaran
astronomi dan jarakSatuan dasar SI
yang ditonjolkan adalah meter dan sekon — dari keduanya tahun cahaya tersusunKe mana kita menatap dan apa yang kita lihat
tahun keberangkatan cahaya dihitung dari tahun berjalan| Objek | Jarak | Dalam parsek | Cahaya dalam perjalanan | Cahaya berangkat | Apa yang terjadi waktu itu |
|---|---|---|---|---|---|
| {name} | {ly} | {pc} | {wait} | {when} | {era} |
Kolom terakhir adalah alasan utama yang mendukung satuan ini: ia mengubah jarak menjadi tanggal dan dengan demikian membuat pengamatan serupa dengan membaca surat yang dikirim pada abad yang berbeda-beda. Namun perlu diingat bahwa bagi objek jauh tanggal-tanggal itu hanyalah kesepakatan: selagi cahaya dalam perjalanan, ruang sempat memuai, dan «berapa tahun ia terbang» tidak lagi berimpit dengan «seberapa jauh objek itu sekarang».