Putaran Pertama Olimpiade Astronomi USA 2020

pada tanggal

1. Spektrum benda hitam mencapai puncaknya pada panjang gelombang yang berbanding terbalik dengan suhunya. Ini dikenal sebagai hukum Wein dan digunakan untuk memperkirakan suhu bintang. Matahari dapat didekati sebagai benda hitam dengan panjang gelombang puncaknya di bagian spektrum yang tampak dan suhu permukaan 6000K. Berdasarkan data ini, perkirakan panjang gelombang puncak manusia, dengan asumsi bahwa manusia adalah benda hitam.
  1. 10 nm
  2. 10 μm
  3. 10 mm
  4. 10 m

Spektroskopi Doppler adalah teknik yang digunakan untuk mendeteksi eksoplanet. Keberadaan planet besar menyebabkan bintang memiliki kecepatan terbatas di sekitar pusat massa yang sama, yang menyebabkan pergeseran Doppler periodik pada garis spektrum bintang. Dua pertanyaan berikutnya akan berkaitan dengan hal ini:

2. Hitunglah kecepatan matahari mengelilingi pusat massa karena adanya Jupiter.
  1. 6 m/s
  2. 12 m/s
  3. 600 m/s
  4. 1200 m/s

3. Hα adalah garis serapan yang menonjol dalam spektrum matahari dengan λ = 656,281. Bagi seorang pengamat di α-Centauri, dengan asumsi bidang orbit Jupiter-Matahari berada dalam garis pandang, hitunglah besarnya pergeseran periodik dalam panjang gelombang (nm) untuk garis Hα.
  1. 2,7 × 10−5 nm
  2. 2,7 × 10−4 nm
  3. 2,7 × 10−3 nm
  4. 2,7 × 10−2 nm

4. Mengapa helium terbakar jauh lebih cepat daripada hidrogen di sebuah bintang?
  1. Bintang memasuki fase evolusi bintang yang berbeda sebelum Helium habis digunakan
  2. Suhu bintang lebih tinggi selama fase pembakaran helium
  3. Fraksi helium jauh lebih sedikit daripada fraksi hidrogen selama fase evolusi awal sebuah bintang
  4. Energi yang dilepaskan untuk setiap reaksi pembakaran helium jauh lebih kecil daripada untuk hidrogen
  5. Tidak ada yang benar

5. Sumbu rotasi Bumi kebetulan menunjuk hampir tepat ke Polaris sekarang, tetapi Polaris tidak akan selalu menjadi Bintang Utara. Arah sumbu rotasi berpresesi dengan periode 26000 tahun. Suatu saat di masa depan, bintang A, yang memiliki sudut pemisah 26°11′ dari Polaris, akan menjadi Bintang Utara. Berapa tahun dari sekarang bintang A akan menjadi Bintang Utara?
  1. 1500 tahun
  2. 13000 tahun
  3. 2000 tahun
  4. 5000 tahun
  5. 26000 tahun

6. Teleskop seberat 13 kg dipasang pada tripod sehingga sudut antara kedua kaki tripod adalah 30°. Berapa besar gaya yang bekerja pada setiap kaki tripod? Percepatan gravitasi (g) adalah 9,8 m/s².
  1. 42,5
  2. 44,5
  3. 49
  4. 24,5
  5. 40,5

7. Capella, bintang paling terang di Auriga, memiliki koordinat langit 05h18m12.78s, +46°00′59.8′′. Pada tengah malam, waktu matahari setempat, pada ekuinoks musim semi, manakah dari berikut ini yang paling dekat dengan ketinggian Capella di atas/di bawah cakrawala, jika dilihat dari Boston? Koordinat Boston adalah 42.3601° N, 71.0589° W.
  1. −64°
  2. −32°
  3. 0°
  4. +23°
  5. +67°

8. Erbyn adalah planet berbatu kecil dalam orbit melingkar di sekitar bintang 0,2M dengan sumbu semimayor 0,1AU. Kerbyn memiliki kemiringan sumbu = 42° dan periode rotasi sideris 05h59m9,4s. Pada ekuinoks vernal, berapa panjang hari matahari tampak di Kerbyn? Hari matahari tampak didefinisikan sebagai interval antara penyeberangan meridian berturut-turut oleh matahari.
  1. 05h55m39,3s
  2. 05h57m15,2s
  3. 06h00m00,0s
  4. 06h01m45,1s
  5. 06h02m39,5s

9. Manakah dari berikut ini yang bertanggung jawab atas keburaman fotosfer Matahari?
  1. He2+
  2. Fe-56
  3. \( \nu \)
  4. H−
  5. e−

10.Planet Sembilan adalah planet hipotetis di Tata Surya bagian luar, dengan sumbu semi-mayor antara 400 dan 800 AU. Manakah dari berikut ini yang merupakan periode orbit yang mungkin untuk Planet Sembilan?
  1. 71,1 tahun
  2. 600 tahun
  3. 1.500 tahun
  4. 15.000 tahun
  5. 360.000 tahun

11. Alasan utama mengapa Io aktif secara vulkanik adalah karena:
  1. Medan magnetnya sendiri
  2. Gaya pasang surut dari Jupiter
  3. Panas internal
  4. Torus Jupiter
  5. Eksentrisitas orbitnya

12. mengetahui bahwa jarak antara Matahari dan Uranus adalah 2,87×109 km dan periode revolusi Uranus adalah 17 jam 14 menit, tentukan perkiraan lamanya waktu Matahari berada di atas cakrawala bagi seorang pengamat di Uranus dalam situasi berikut:
I. Di kutub Selatan
II. Di lintang 30°5’ N ketika deklinasi Matahari adalah 10° N
  1. I = 84 tahun dan II = 17 jam 14 menit
  2. I = 21 tahun dan II = 12 jam 47 menit
  3. I = 42 tahun dan II = 9 jam 28 menit
  4. I = 21 tahun dan II = 8 jam 37 menit
  5. I = 42 tahun dan II = 14 jam 53 menit

13. Diameter sudut bintang A dengan magnitudo bolometrik tampak 2 adalah 2,5 kali lebih besar daripada diameter sudut bintang B dengan magnitudo bolometrik tampak 7. Berapakah rasio suhu bintang A terhadap bintang B?
  1. 2,5
  2. 4
  3. 2
  4. 5
  5. 3,5

14. Sebagai konsekuensi dari teorema virial, bagaimana suhu bintang (T ) berubah jika kita menambahkan lebih banyak energi acak (E) ke bintang tersebut?
  1. Meningkat
  2. Menurun
  3. Tetap sama

15. Bagaimana kita meningkatkan waktu reaksi untuk fusi hidrogen di inti bintang tanpa mengubah faktor lainnya?
  1. Meningkatkan massa bintang, bukan dengan menambahkan atom hidrogen
  2. Meningkatkan suhu inti bintang
  3. Meningkatkan jumlah atom hidrogen
  4. Tidak ada yang benar

Dari sistem biner dengan bintang neutron (N) dan bintang “normal” A, diperoleh dua grafik data yang berbeda. Grafik 1 menunjukkan penundaan waktu ( \( \tau \) ) versus waktu (t) dari pulsar bintang neutron, dan Grafik 2 menunjukkan kecepatan Doppler versus beberapa waktu (t’).

16. Hitunglah kecepatan orbit ( \( v_A \) ) bintang A terhadap pusat massanya
  1. \( r_1 \)
  2. \( r_2 \)
  3. \(\frac{ r_2 - r_1} {2}\)
  4. \(\frac{ 2r_1 - r_2} {3}\)
  5. \(\frac{ 2\pi r_1 - r_2} {3}\)

17. Hitunglah perbandingan antara dua massa, massa bintang neutron terhadap massa bintang \( A\left(\frac{M} {N}\right) \), di mana kecepatan cahaya adalah c dan kecepatan bintang neutron adalah vO.
  1. \( \frac{2v_At} {2 \pi c(r_2-r_1)} \)
  2. \( \frac{2 \pi v_0 t} {2ic(r_2+r_1)} \)
  3. \( \frac{2 \pi (v_A-v_0t)} {3icr_2} \)
  4. \( \frac{2 \pi (r_2 + r_1)t} {3icv_0}\)
  5. \( \frac{2 \pi (r_2 - r_1)(v_A+v_0)} {3ict}\)

Baru-baru ini, eksoplanet Proxima Centauri b ditemukan menggunakan metode kecepatan radial. Periode orbit Proxima Centauri b adalah 11,19 hari, dan mengorbit bintang Proxima Centauri, (yang memiliki massa 0,122 massa Matahari, radius 0,154 jari-jari Matahari, dan suhu efektif 3042 Kelvin).

18. Manakah dari berikut ini yang paling dekat dengan sumbu semi-mayor Proxima Centauri b?
  1. 0,01 AU
  2. 0,05 AU
  3. 0,1 AU
  4. 0,5 AU
  5. 1 AU

19. Manakah dari berikut ini yang paling mendekati suhu di permukaan Proxima Centauri b? Asumsikan bahwa permukaan tersebut memiliki albedo sebesar 0,3, dan bahwa radiasi yang datang didistribusikan ulang secara sempurna di sekitar planet tersebut.
  1. 200 K
  2. 235 K
  3. 275 K
  4. 335 K
  5. 600 K

20. Gugus bintang dengan pemutusan deret utama pada suhu efektif sekitar 6000 K adalah:
  1. Berusia 10 juta tahun
  2. Berusia 100 juta tahun
  3. Berusia 1 miliar tahun
  4. Berusia 10 miliar tahun
  5. Berusia 100 miliar tahun

21. Garis serapan sepanjang 21 cm merupakan pelacak untuk jenis gas apa?
  1. Hidrogen atom netral dingin
  2. Hidrogen molekuler dingin
  3. Hidrogen netral hangat
  4. Hidrogen terionisasi hangate
  5. Daerah HII

22. Dari jarak terpendek ke jarak terpanjang, bagaimana urutan teknik penentuan jarak yang benar?
  1. Paralaks, supernova tipe Ia, cepheid
  2. Paralaks, cepheid, supernova tipe Ia
  3. Supernova tipe Ia, cepheid, paralaks
  4. Cepheid, paralaks, supernova tipe Ia
  5. Cepheid, supernova tipe Ia, paralaks

Informasi di bawah ini berlaku untuk dua pertanyaan berikut:
Dalam sistem biner kompak tertentu yang terdiri dari lubang hitam dan bintang deret utama, lubang hitam memiliki massa 23,2MSun dan bintang deret utama memiliki massa 15,6MSun. Kedua bintang tersebut dipisahkan oleh jarak 1 AU.

23. Gumpalan gas bermassa 1MSun terlepas dari bintang deret utama. Saat gas berada 1 km dari lubang hitam, berapakah energi totalnya? Abaikan gaya viskos.
  1. −3,06 x 1048 J
  2. −6,12 x 1048 J
  3. 3,06 x 1048 J
  4. 6,12 x 1048 J
  5. 0 J

24. Kita asumsikan cakram akresi di sekitar lubang hitam berada dalam kondisi tetap (yaitu tidak berubah seiring waktu) dan memiliki penampang berbentuk lingkaran sempurna. Selanjutnya, kita asumsikan bahwa laju perpindahan massa adalah konstan. Pada jarak r1 dari lubang hitam, suhu cakram adalah T1. Berapakah suhu T2 cakram pada jarak r2 = 2r1? Petunjuk: perhatikan hukum Stefan-Boltzmann.
  1. 2,0
  2. 1,4
  3. 0,71
  4. 0,60
  5. 0,50

25. Garis Hα (λ0 = 656,28nm) dari sebuah galaksi diamati mengalami pergeseran merah ke nilai λ = 814,35. Dengan asumsi hanya pergeseran merah kosmologis, temukan perkiraan jarak ke galaksi dalam Megaparsek.
  1. 124 Megaparsek
  2. 356 Megaparsek
  3. 524 Megaparsek
  4. 910 Megaparsek
  5. 1030 Megaparsek

26. Pada pergeseran merah berapakah suhu (rata-rata) di alam semesta cukup panas untuk memancarkan foton 1 nm? Suhu CMB alam semesta saat ini adalah 2,73 K.
  1. 109
  2. 108
  3. 106
  4. 104
  5. 102

27. Pada bulan April, Event Horizon Telescope merilis gambar pertama lubang hitam supermasif M87. Lubang hitam tersebut memiliki diameter sekitar 270 AU dan terletak pada jarak 16,4 Megaparsek. Pada panjang gelombang yang diamati sebesar 1,3 mm, berapa perkiraan garis dasar minimum, atau diameter efektif, yang diperlukan untuk mengambil gambar lubang hitam tersebut?
  1. 2 x 103 km
  2. 2 x 104 km
  3. 2 x 105 km
  4. 2 x 106 km
  5. 2 x 107 km

28. Pada panjang gelombang optik, pembentukan bintang sangat terhalang oleh debu. Oleh karena itu, studi tentang cakram protoplanet biasanya mengamati pada panjang gelombang inframerah atau sub-milimeter. Mengapa pengamatan ini kurang terpengaruh oleh debu antarbintang?
  1. Resolusi sudut yang lebih tinggi dari interferometer meratakan efek debu
  2. Emisi termal debu antarbintang relatif lebih sedikit pada panjang gelombang yang lebih panjang
  3. Butiran debu menyebarkan panjang gelombang yang lebih pendek lebih efisien daripada panjang gelombang yang lebih panjang
  4. Pengaburan optik merupakan hasil dari transisi atom yang tidak ada pada panjang gelombang yang lebih panjang
  5. Tidak ada yang di atas

29.Seorang astronom yang sangat ingin tahu memutuskan untuk menutupi separuh kiri lensa objektif teleskop dengan bahan buram. Jika ia mengarahkan teleskop ini ke suatu wilayah langit malam, bagaimana gambar yang dihasilkan oleh teleskop ini akan berbeda dari gambar asli yang dihasilkan oleh lensa yang tidak tertutup?
  1. Astronom tersebut hanya akan melihat separuh kanan dari gambar asli.
  2. Astronom tersebut hanya akan melihat separuh kiri dari gambar asli.
  3. Astronom tersebut akan melihat gambar yang kabur.
  4. Astronom tersebut akan melihat gambar yang hampir sama, tetapi bintang-bintang akan terlihat lebih redup.
  5. Gambar tersebut akan sama sekali tidak berubah

30. Seorang astronom memutuskan untuk menggunakan teropong 15x70 miliknya untuk mengamati kendaraan di jalan raya. Jika jarak antara lampu depan truk sama dengan 2,10 meter, berapa jarak minimum antara truk dan astronom tersebut agar ia dapat mengamati kedua lampu depan sebagai satu titik? Perhatikan bahwa cahaya tampak terpusat pada panjang gelombang 550 nm.
Catatan: teropong 15x70 memiliki perbesaran 15 kali dan bukaan 70 mm
  1. 3,4 × 103 m
  2. 1,6 × 104 m
  3. 4,9 × 104 m
  4. 1,1 × 106 m
  5. 2,2 × 106 m


Olimpiade: USAAAO (USA Astronomy and Astrophysics Organization)
Tahun: 2020
Tipe Soal: First Round

Komentar

Posting Komentar