Proxima Centauri b, Eksoplanet Terdekat dari Bumi

Bintang terdekat Proxima Centauri

Tidak ada bintang yang lebih dekat dengan kita selain Proxima Centauri. Bahkan sekarang kita tahu ada planet dengan massa setara Bumi yang mengorbit di zona layak huni Proxima Centauri.

Dalam beberapa hal, perburuan eksoplanet (planet di luar tata surya) adalah tentang mencari planet mirip Bumi yang hangat dan mampu menopang air cair di permukaan. Topik utama berita selalu menyuarakan setiap penemuan sebagai "planet yang paling mirip Bumi." Namun, sebagian besar dari mereka terletak sangat jauh.

Penemuan eksoplanet baru yang dipublikasikan pada tanggal 24 Agustus 2017 di jurnal Nature, berada tidak jauh dari rumah. Sebuah planet seukuran Bumi di zona layak huni bintang induk. Terlebih lagi, bintang induk itu adalah Proxima Centauri, yang hanya berjarak 4,24 tahun cahaya. Berarti tidak akan ada sistem planet lain yang paling dekat dengan Bumi dalam masa hidup kita.

Dan sejauh ini, eksoplanet yang diberi nama Proxima Centauri b, terbentuk sebagai planet mirip Bumi, massanya kurang lebih sama dengan planet kita dan berada di tempat yang tepat. Jika memiliki atmosfer, air dalam wujud cair bisa saja mengalir di permukaan planet .

Seperti di Halaman Belakang Rumah Kita Sendiri.

"Saya pikir penemuan ini benar-benar menandai sebuah transisi," kata ilmuwan Jeffrey Coughlin dari SETI Institute yang tidak terlibat studi penghimpunan katalog Kepler. "Dua puluh tahun yang lalu saat kita menemukan eksoplanet pertama merupakan momen paling menarik," tambahnya. Setelah Teleskop Antariksa Kepler NASA diluncurkan, ribuan planet baru ditemukan, termasuk beberapa di antaranya berada di zona layak huni dan terletak puluhan tahun cahaya dari kita.

Dan sekarang ditemukan planet dengan massa 1,3 kali Bumi tepat di sebelah pintu, yang mengorbit bintang induk hanya dalam waktu 11,2 hari. Planet terpisah 7 juta kilometer dari bintang induk, jarak yang mungkin relatif dekat karena hanya seperlima jarak Merkurius-Matahari, namun Proxima Centauri adalah bintang katai merah di sistem Alpha Centauri. Diameternya hanya 200.000 km atau 1,43 kali diameter Jupiter.

Jadi, bagaimana mungkin ada sebuah planet yang bersembunyi di balik bintang terdekat dan menunggu cukup lama untuk ditemukan? Jawabannya sederhana, menemukan planet bukan hal yang mudah. Kepler menemukan ribuan planet dengan menatap 145.000 bintang di area kecil langit di ujung ekor rasi Cygnus, dan menunggu 1 persen kesempatan saat sebuah planet melintas di depan bintang induk yang menyebabkan penurunan skala kecerahan cahaya bintang, sebuah metode yang disebut transit.

Tapi, permasalahannya sistem Proxima Centauri tidak bisa dideteksi dengan metode transit, setidaknya dari sudut pandang kita. Untuk menyaksikan transit, bidang orbital planet harus berada tepat atau di dekat sudut pandang kita, sementara tidak semua orientasi sistem planet bisa sejajar. Sebuah bintang bisa saja sejajar dengan planet-planetnya dalam sudut 90 derajat menurut garis pandang kita. Dengan bidang orbit seperti itu, mereka tidak akan pernah melintas di depan bintang induk dari orientasi sudut pandang kita. Meskipun beberapa planet telah ditemukan melalui metode pencitraan langsung (muncul dalam foto bersama bintang induk), hal ini tidak bisa diterapkan kepada Proxima yang diperkirakan telah berusia 5 miliar tahun. Kecuali planet berusia sangat muda dan ukurannya sangat besar, tidak ada satu pun instrumen generasi saat ini yang mampu mencitrakan sistem planet Proxima.

Bagaimana Menemukan Planet yang Enggan Ditemukan

Proyek Pale Red Dot

Itulah sebabnya proyek Pale Red Dot yang mengemban tugas untuk menemukan planet di sekitar bintang tetangga terdekat, harus beralih ke metode pendeteksian tidak langsung namun dapat diandalkan. Para periset memilih radial velocity (kecepatan radial) yaitu metode tidak langsung untuk menemukan eksoplanet dan bintang katai merah melalui pengamatan pergeseran Doppler pada spektrum cahaya bintang. Para astronom harus mencari pergeseran cahaya bintang karena tarikan gravitasi planet. Efek lemah gravitasi menggeser cahaya bintang ke ujung biru pada spektrum cahaya yang menandakan bergerak ke arah kita, atau ujung merah yang berarti menjauhi kita. Berdasarkan itu, para astronom dapat memperkirakan massa dan orbit.

Proxima Centauri b ditemukan melalui serangkaian pengamatan dari tanggal 19 Januari sampai 31 Maret 2016 menggunakan instrumen HARS European Southern Observatory (ESO).

"Kami mencoba meyakinkan ESO tentang perlunya pengamatan intensif untuk memantau bintang selama 60 hari berturut-turut hanya 20 menit per malam," kata peneliti utama Guillem Anglada-Escudé dalam sebuah konferensi pers.

Hasil akhirnya adalah sebuah eksoplanet terdekat.

Tim telah berhati-hati dalam setiap pengamatan. Mereka mengabaikan bukti lemah eksistensi planet terdekat ini sejak tahun 2013, untuk mendukung bukti yang lebih kuat selama tiga tahun berikutnya. Termasuk mempertimbangkan studi lain mengenai bintang yang telah dilakukan selama 16 tahun. Meskipun cukup yakin bahwa objek tersebut adalah planet (di atas 99 persen) berdasarkan data mereka, para astronom masih menyebutnya kandidat. Planet kedua yang juga berpotensi berada di dalam sistem dengan orbit 60 hari atau lebih, hanya disebut sambil lalu di makalah studi, meskipun bukti cukup solid dan konkret.

Para peneliti juga terlebih dahulu menyimpan rapat temuan mereka, menunggu proses pengkajian ulang. Namun menjelang konferensi pers, seorang astronom ESO anonim (tanpa nama) membocorkan ceritanya kepada media massa Jerman dan mencederai kontrol proyek Pale Red Dot. Tim kemudian menjaga penemuannya lebih ketat, mengingat rumor eksoplanet terdekat telah beredar di komunitas astronomi. Nature juga terpaksa menyampaikan rumor tentang materi penemuan kepada pers sebelum pengumuman resmi.

Secara teknis, planet ini terlihat pada awal tahun 2013. Walaupun sinyal deteksi lemah, observasi selanjutnya memperkuat bukti penemuan. Ekspedisi terakhir mengkonfirmasi eksistensinya sebagai sebuah planet dan bukan karena fenomena alam lainnya. Mempertimbangkan semua hal tersebut, tim telah melangkah sesuai dengan prosedur.

"Penulis makalah melakukan pekerjaan yang bagus dalam analisis mereka. Mereka mengikuti semua protokol dan semua teknik standar," kata Sara Seager, seorang peneliti eksoplanet MIT dan ahli astrobiologi, "Dan mereka mengatakan bahwa mereka telah mengamati semua jenis aktivitas bintang dan fenomena lain yang dapat menghasilkan sinyal Doppler palsu selama 11 hari. Setelah terkonfirmasi, mereka menyimpulkan berdasarkan data bahwa objek studi adalah planet tulen. "

Sebagian profesionalitas para peneliti kemungkinan dilatarbelakangi oleh deteksi sebuah planet pada tahun 2012 di sekitar bintang lain di sistem ini, Alpha Centauri B. Planet yang diberi nama Alpha Centauri Bb, terlalu panas untuk menopang kehidupan, dan dinobatkan sebagai eksoplanet terdekat saat itu.

Alpha Centauri Bb

Eksoplanet Alpha Centauri Bb

Deteksi tersebut penuh dengan masalah, dimulai dari analisis sinyal palsu dan mengabaikan rasio derau sinyal rendah demi mencari planet baru yang sensasional, yang telah lama diimpikan oleh fiksi ilmiah. Alih-alih mengungkap keberadaan eksoplanet, justru timbul keraguan tentang pendeteksian yang juga menggunakan metode kecepatan radial.

"Proyek Pale Red Dot sebenarnya hanya mengatakan penjelasan yang paling mungkin adalah keberadaan sebuah planet," kata Seager. "Jika Anda ingat Alpha Centauri Bb ... saya hanya berpikir timbul kekhawatiran di masyarakat bahwa setiap ralat pernyataan terlihat buruk, meskipun pernyataan yang satu ini tidak ditarik secara resmi."

Dengan demikian, tim bekerja secara teliti dan transparan dalam setiap langkahnya. Toh, mereka tidak bisa mengulangi kesalahan yang sama dengan Alpha Centauri Bb. Hasil akhirnya? Deteksi solid dari eksoplanet seukuran Bumi di tempat yang disebut "zona Goldilocks" atau zona layak huni. Meskipun tim menggunakan kata kandidat untuk menggambarkan deteksi dengan Kepler, dipastikan objek adalah planet.

"Karena klaim sebelumnya dari planet lain (yang ada di sistem), kami harus memverifikasi setiap kemungkinan sekecil apapun [sesuatu yang lain] bukan merupakan sumber sinyal kandidat," kata Anglada-Escude.

Apakah Layak Huni?

Potensi layak huni dari dunia yang menopang air cair dan atmosfer adalah dua hal yang sangat berbeda. Di tata surya kita sendiri, tiga planet secara teknis berada di zona layak huni. Selain Bumi, Venus berada di tepi dalam, sedangkan Mars berada di tepi luar.

Baik Mars dan Venus kemungkinan pernah menampung air cair pada suatu waktu dalam sejarah mereka. Tapi angin surya dan fenomena kosmik lainnya mengoyak atmosfer dan menguapkan danau, sungai dan lautan. Saat air mendidih, hidrogen meloloskan diri ke luar angkasa sementara oksigen turun kembali dan terikat dengan atom karbon.

Untuk Venus yang bersifat vulkanik, hal ini berarti serangkaian molekul dan elemen berat menciptakan kabut permanen yang membuat planet begitu panas tanpa sedikitpun uap air. Untuk Mars, berarti atmosfer karbon dioksida tipis dengan sedikit air yang terperangkap dalam gletser beku yang terkubur di bawah tanah besi teroksidasi, atau air asin musiman yang bercampur dengan sejumlah cairan.

Bagaimanapun juga, kedua planet ini tidak bertahan lama untuk dikategorikan sebagai dunia layak huni, setidaknya untuk bentuk kehidupan di luar mikroba.

Salah satu penyebabnya adalah lemahnya medan magnet di kedua planet, yang menyerupai perisai energi pesawat Star Trek untuk menangkal angin surya, seperti yang dimiliki oleh planet Bumi.

Bahkan jika Proxima Centauri b berada di zona layak huni, bisa saja atmosfernya di awal pembentukan dilucuti oleh miliaran tahun pertama aktivitas ganas bintang induk yang merupakan karakteristik bintang katai merah. Berarti meskipun planet berada di tempat yang tepat untuk menopang air cair, pelucutan atmosfer akan menguapkan air sejak dulu, meninggalkan planet yang dingin dan tandus sekitar minus 40° C.

"Planet-planet tersebut jauh lebih dekat dengan bintang induk daripada jarak Bumi-Matahari, jadi mereka berpotensi terdampak peristiwa energik bintang. Planet yang menginduk bintang katai merah, karena jaraknya lebih dekat berpotensi dibombardir aktivitas ganas bintang walaupun berada di zona layak huni," kata Elisabeth Newton, seorang rekan pasca doktoral Kavli di MIT yang mempelajari sistem bintang katai merah (M-dwarf).

Hal ini dapat diperkuat oleh penguncian pasang surut planet oleh bintang induk. Karena sistem sangat rapat, jarak antara planet dengan bintang induk hanya 5 persen jarak Bumi-Matahari, mengakibatkan satu sisi planet selalu menghadap bintang setiap saat, sama seperti Bulan terhadap Bumi yang juga mengalami penguncian pasang surut.

Namun, jika Proxima Centauri b masih dapat mempertahankan atmosfernya, suhu planet dapat mencapai 30° C di sisi yang diterangi cahaya bintang dan minus 30° C di sisi gelap, sehingga diperkirakan memiliki rentang suhu seperti di Bumi.

Kunci utama untuk mempertahankan atmosfer adalah medan magnet. Periset telah berulang kali meneliti, apakah planet yang mengalami penguncian pasang surut dapat menghasilkan medan magnet, sebab konsekuensinya inti planet akan dikacaukan oleh rotasi planet dan tidak akan bertenaga.

Astronom Mercedes Lopez-Morales dari Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, telah membuat model medan magnet planet yang mengorbit bintang katai merah dan memperoleh gambaran yang muncul secara bertahap. Planet-planet kemungkinan terbentuk di wilayah terluar sistem dan bermigrasi ke dalam. Berarti mereka telah memulai kehidupannya dengan berotasi dan mungkin menghasilkan medan magnet jika mereka mempunyai material yang tepat di dalam inti.

"Di Bumi, kehidupan dapat bertahan karena kita memiliki medan magnet yang melindungi kita dari angin surya," katanya. "Jika tidak, setiap badai surya dapat menghapus kehidupan di Bumi."

Begitu planet-planet bermigrasi, bintang induk melucuti elemen ringan di atmosfer. Tapi elemen yang lebih berat, seperti oksigen, bisa tertinggal. Medan magnet melindungi planet dari aktivitas berbahaya bintang yang kemudian mengendap dalam sebuah keadaan relatif statis dan dapat bertahan selama miliaran tahun.

Vulkanisme dan mekanisme lainnya bisa mengisi kembali atmosfer. Berkurangnya aktivitas bintang induk akan mempertahankan atmosfer planet. Lopez-Morales juga mengatakan bahwa medan magnet bisa tetap aktif selama miliaran tahun, bahkan setelah sebuah planet mengalami penguncian pasang surut terhadap bintang induknya.

Dengan kata lain, tetap masih ada harapan bahkan setelah aktivitas brutal bintang induk di awal sejarah kehidupan planet.

"Tidak ada alasan mengapa planet seperti ini tidak mampu mempertahankan medan magnet dalam jangka waktu cukup lama sehingga kehidupan bisa berkembang biak," kata Lopez-Morales.

Apakah berarti dapat menopang air cair?

Di sanalah keadaan menjadi lebih rumit.

Tim Pale Red Dot menemukan sebuah planet. Massa yang tepat dan jarak yang tepat dari bintang induk menempatkannya dalam keadaan yang mirip dengan Bumi di halaman belakang kosmik kita. Tapi, kenyataannya jauh lebih rumit dari itu, seperti yang terlihat dari sejarah Venus dan Mars yang telah disebutkan sebelumnya.

Para astronom perlu mengamati planet ini secara lebih rinci untuk mengkarakterisasi lebih lanjut. Masalahnya adalah Proxima Centauri b ditemukan melalui metode tidak langsung, dan sangat minim data yang bisa dikumpulkan selain ukurannya.

"Planetnya sangat kecil, sinyalnya sangat lemah, dibutuhkan sejumlah besar sumber untuk melakukan deteksi menyeluruh," kata Seager. "Jika Anda ingin melakukannya dengan lebih baik, dibutuhkan teleskop khusus untuk memastikannya sehingga kita bisa mendapatkan hasil secara maksimal."

Cara termudah untuk mempelajari atmosfer planet, dan mudah adalah istilah yang sangat relatif, planet harus melintas di depan bintang induk agar para peneliti dapat mengetahui spektrum gas apa pun yang mendistorsi cahaya bintang. Namun, metode transit tidak bisa diterapkan di sistem Proxima Centauri.

Tapi bagi Newton, "Pada dasarnya Proxima Centauri b adalah target terbaik studi masa depan untuk mencari jejak-jejak biologis di atmosfer planet lain. Anda hanya perlu tahu bagaimana dan di mana mencarinya."

Saat ini, tidak ada instrumen berbasis antariksa atau darat yang cukup peka untuk mengambil cahaya yang dipantulkan dari eksoplanet. Tapi, Teleskop Antariksa James Webb NASA dan proyek mega teleskop lainnya, saat ini sedang dikembangkan dan akan segera beroperasi.

Menangkap cahaya redup, meskipun samar, dapat memberikan petunjuk tentang keberadaan atmosfer atau bahkan komposisi atmosfer.

"Apabila berhasil menemukan spektrum planet, berarti kita bisa mendeteksi molekul di atmosfer," kata Newton.

Seager menyebutkan kemungkinan menggunakan teknik pemblokiran cahaya bintang di masa depan, sebuah proses untuk menghalangi cahaya bintang dari sudut pandang teleskop dan memungkinkan instrumen mengumpulkan lebih banyak cahaya dari planet di sekitar bintang.

Salah satu teknik lain adalah melihat dalam panjang gelombang inframerah. Cullen Blake, seorang peneliti dari University of Pennsylvania yang mempelajari bintang-bintang bermassa rendah beserta planet-planet yang mengorbit mereka, mengatakan, "Dalam cahaya kasat mata ada batas minimal jarak yang bisa kita lihat dengan pengukuran ini."

Inframerah menghilangkan beberapa rintangan tersebut dan mampu mengurai pantulan cahaya planet tanpa memerlukan cahaya bintang. Karena distorsi atmosfer, hampir semua astronomi inframerah harus dilakukan oleh teleskop berbasis antariksa atau observatorium yang mengudara seperti SOFIA besutan NASA yang menunggangi Boeing 747SP.

Observatorium antariksa masa depan seperti Webb atau visi inframerah Hubble juga akan sangat membantu dalam perburuan eksoplanet.

"Kita dapat melihat cahaya bintang yang tercermin di atmosfer planet atau kita bisa melihat cahaya inframerah yang bersumber langsung dari planet," kata Lopez-Morales.

Melihat ke Masa Depan

Eksoplanet Proxima Centauri b

Sekarang kita tahu, ada planet yang sedikit lebih besar dari Bumi mengorbit bintang terdekat. Capaian prestasi yang membangkitkan gairah komunitas atronomi.

"Menemukan planet di sekitar bintang terdekat yang paling banyak dipelajari ... mungkin kita benar-benar beruntung, atau mungkin memang ada miliaran planet yang mengorbit bintang katai tipe M di luar sana menunggu untuk ditemukan," kata Newton.

Bintang bermassa rendah mendominasi populasi bintang di dalam galaksi. Dari 10 sistem bintang terdekat dari Bumi, hanya tiga yang massanya tidak rendah, yaitu sistem Sirius dan Alpha Centauri A dan B.

Hampir setiap bintang diduga memiliki planet. Beberapa dari mereka kemungkinan layak huni. Jika akhirnya Proxima Centauri b tidak layak huni, mungkin kita akan lebih beruntung mencari di Barnard, bintang terdekat berikutnya yang proses pendeteksian planetnya juga sulit dilakukan.

Atau mungkin ada di bintang Wolf 359, yang berjarak 7,7 tahun cahaya, atau bintang Lalande 21185, yang terletak 8,1 tahun cahaya.

"Jika kita membuat daftar bintang terdekat dari Matahari, ada segelintir kandidat yang akan menjadi target bagus untuk pengamatan semacam ini," kata Blake.

Kita mungkin tidak perlu meneliti Wolf 1061 yang berjarak 13,8 tahun cahaya untuk menemukan eksoplanet terdekat layak huni. Yang perlu kita lakukan hanyalah meningkatkan limit instrumen kita dan melihat langsung pale red dot atau titik merah pucat berikutnya.

Ditulis oleh: John Wenz, discovermagazine.com

Sumber: The exoplanet next door

#terimakasihgoogle