DALAM penyelidikan diketahui bahwa semua ben­da di alam semesta ini berotasi. Bumi berotasi. Matahari yang jadi pusat Tata Surya juga berotasi. Demikian juga planet, bulan, bintang, aste­roid, komet, lubang hi­tam, awan gas dan debu di alam semesta.

Rotasi bisa dipahami sebagai per­­putaran sebuah benda pada sum­­bunya. Tapi mengapa benda-ben­da ini berotasi dan apa peny­e­babnya?

Menurut seorang ahli Astro­no­mi, Dr. H.L. Malasan, “Alam se­mesta itu isinya tidak ada yang awet muda dan diam. Bergerak dan menjadi tua adalah kenis­ca­yaan di alam semesta dan rotasi men­jaga benda tetap pada tem­patnya dan juga menjaga bentuknya”.

Sederhananya, berotasi atau berputar pada sumbu adalah cara sebuah benda untuk bertahan pada kedudukannya di ruang hampa. Selain itu, dengan berotasi, sebuah ben­da bisa mempertahankan ben­tuknya.

Semua benda yang bergerak me­miliki momentum. Untuk ben­da yang bergerak lurus ia akan me­­miliki momentum linier, se­dang­kan untuk benda yang ber­ge­rak melingkar atau berotasi, ia akan memiliki momentum sudut yang menentukan laju dan arah puta­rannya.

Ketika sebuah benda berputar pada porosnya, dan tidak ada resul­tan momen gaya luar yang bekerja pada sistem, maka berlaku keke­ka­lan momentum sudut.

Contoh kekekalan momentum sudut saat peluncur es ber­putar. Ia berputar lambat saat tangan te­rentang dan kecepatan sudut ren­dah. Tapi ketika tangan ditarik ke badan, momen inersia berku­rang dan kecepatan sudut makin tinggi.

Contohnya peluncur es yang berputar.

Ketika kedua tangannya te­ren­tang, ia akan berputar lebih lam­bat sementara untuk berputar le­bih cepat ia harus menarik ta­ngan­nya ke arah badan. Di sini hukum kekekalan momentum berlaku se­lama tidak ada gaya luar yang di­masukkan ke dalam sistem.

Demikian juga dengan benda-benda langit. Berdasarkan hukum kekekalan momentum sudut, untuk benda dengan massa ter­ten­tu, jika radius orbit berubah, maka benda harus mengubah kecepatan rotasinya agar besar momentum sudut tetap konstan. Semakin besar radius orbit maka semakin lambat laju rotasinya, dan sebaliknya, jika radius orbit makin kecil justru laju rotasi semakin cepat.

Ketika planet dan bintang ter­bentuk, semuanya sudah berputar mengelilingi sumbunya. Rotasi ini bukan muncul setelah bintang atau planet terbentuk, melainkan sejak masih berupa awan gas dan debu.

Sekilas mari menelusuri pem­ben­tukan benda-benda di alam se­mesta.

Terbentuk

Semua benda yang ilmuwan ke­nal di alam semesta terbentuk se­bagai akibat gaya gravitasi yang menarik dan menyatukan materi.

Ambil contoh pembentukan bintang.

Awan molekul raksasa meng­alami keruntuhan gravitasi. Mes­ki­pun rotasi awan ini lambat, na­mun karena kekekalan momentum sudut, rotasi akan tetap terjaga dan bahkan akan semakin cepat se­iring dengan makin meng­kerut­nya awan.

Ketika awan mengalami kerun­tu­han gravitasi, materi akan ditarik ke pusat dan membentuk cikal bakal bintang yang pada akhirnya melahirkan bintang baru. Pada saat itu terjadi perubahan kecepatan sudut dan laju rotasi pun meningkat drastis.

Materi yang yang tidak terakresi atau tidak ditarik jadi bintang akan membentuk piringan gas dan debu yang kerapatannya tinggi. Akibat­nya partikel-partikel gas dan debu di dalam piringan ini akan saling tarik menarik, ber­tabrakan dan ber­gabung satu sama lainnya sehingga membentuk planet dan satelit yang me­ngelilingi planet. Interaksi an­tara materi di dalam piringan akan menghasilkan gangguan yang bisa mengubah momentum sudut.

Implikasi lain dari kekekalan momentum sudut, bintang, planet, komet, asteroid dan benda-benda yang terbentuk dari awan yang sa­ma akan memiliki arah yang sa­ma. Jika ada arah rotasi yang ber­beda maka itu karena ada gaya lain yang bekerja dari luar atau meng­ganggu benda tersebut. Di Tata Surya contoh arah rotasi ber­beda bisa dilihat pada Venus dan Uranus.

Jadi, benda-benda yang ter­ben­tuk ini sudah berotasi sejak awal karena awan molekular yang jadi ci­kal bakal materinya sudah bero­tasi dan materi ini harus menjaga kekekalan momentum sudut.

Di Tata Surya, planet-planet gas rak­sasa berotasi cepat karena di­pengaruhi faktor pemben­tu­kan­nya. Jadi ketika inti batuan ter­ben­tuk, cikal bakal planet raksasa ini menarik gas yang ada di sekeli­lingnya. Gas yang ditarik ini sudah memiliki momentum sudut yang besar sejak awal sehingga ketika bergabung dengan inti planet, rotasinya pun semakin cepat.

Bagaimana jika benda di alam semesta tidak berotasi?

Sebelum berandai-andai, satu hal yang pasti, semua benda di alam semesta itu berotasi dan me­miliki momentum sudut meskipun sangat kecil.

Seandainya benda langit tidak berotasi dan tidak memiliki mo­men­tum sudut, maka awan mo­le­ku­lar yang runtuh masih bisa mem­bentuk bintang. Ketiadaan mo­men­t­um sudut diperkirakan justru mempermudah material runtuh se­cara radial dan membentuk bin­tang. Yang sulit adalah pembentu­kan planet-planet, teru­tama planet gas, karena frag­mentasi tidak akan terjadi.

Ketiadaan momentum sudut memang tidak akan mencegah pem­bentukan bintang. Untuk itu dibut­uhkan nebula yang bentuk­nya bola sempurna dengan distri­bu­si massa yang betul-betul sera­gam. Sedikit saja ketidak­sera­gaman bisa menghasilkan momentum sudut. Jadi gerak tangensial itu pasti akan selalu ada karena dis­tribusi material yang tidak sera­gam dalam nebula. Akan tetapi, kasus seperti ini hampir pasti tidak akan terjadi di alam semesta. (astronoo.com/lsc/ar)