Teleskop James Webb NASA Akan Menyelidiki Katai Coklat Misterius

Twinkle, twinkle, little star, how I wonder what you are.

Para astronom sangat berharap kepada visi inframerah Teleskop Antariksa James Webb NASA, untuk memecahkan teka-teki fundamental saat kita menatap bintang, cahaya apa itu yang redup di langit? Katai coklat memperkeruh batasan antara bintang dan planet, menimbulkan pertanyaan tentang definisi dan teori bagaimana ia terbentuk.

Gugus bintang NGC 1333 adalah rumah bagi sejumlah besar katai coklat. Para astronom akan menggunakan instrumen inframerah Teleskop Antariksa James Webb untuk mempelajari "sepupu" bintang yang redup ini, melalui observasi terhadap bintang-bintang yang baru terbentuk di gugus bintang.
Kredit: NASA/CXC/JPL

Beberapa tim peneliti akan menggunakan Webb untuk mengeksplorasi sifat misterius katai coklat, mencari wawasan tentang bagaimana ia terbentuk dan atmosfer eksoplanet serta lingkungan kosmik di sekitarnya yang cukup redup. Pengamatan menggunakan Hubble, Spitzer dan ALMA telah mengungkap massa katai coklat yang bisa mencapai 70 kali lipat massa raksasa gas seperti Jupiter. Namun katai coklat tidak memiliki cukup massa untuk melakukan fusi nuklir dan bercahaya layaknya bintang sejati. Meskipun teori pertama tentang katai coklat telah diajukan pada tahun 1960-an dan telah dikonfirmasi pada tahun 1995, hingga saat ini belum ada penjelasan mapan bagaimana ia terbentuk. Apakah katai coklat terbentuk sebagaimana bintang pada umumnya melalui kontraksi gas, atau seperti planet yang mengakresi materi dari cakram protoplanet? Beberapa katai coklat diketahui menjadi pengiring sebuah bintang, sedangkan yang lain melayang sendirian di ruang angkasa.

Di Université de Montréal, Étienne Artigau memimpin satu tim astronom yang akan menggunakan Webb untuk mempelajari SIMP0136, sebuah katai coklat belia bermassa rendah dan terisolasi serta terletak relatif dekat dari Matahari kita. Spesifikasi ini membuat tim tertarik untuk mempelajarinya, karena ia memiliki banyak fitur mirip sebuah planet dan tidak terlalu dekat dengan cahaya menyilaukan bintang. SIMP0136 dianggap sebagai objek terobosan ilmiah yang ditemukan oleh Artigau bersama tim, ketika mereka menemukan bukti atmosfernya yang berawan. Tim akan menggunakan instrumen spektroskopi Webb untuk mempelajari unsur kimia dan senyawa di awan katai coklat SIMP0136.

“Akurasi spektroskopi akan terkendala oleh variasi penyerapan di atmosfer jika dilakukan menggunakan panjang gelombang inframerah berbasis darat, oleh karena itu dibutuhkan observasi inframerah berbasis antariksa. Selain itu, Webb mumpuni untuk menyelidiki fitur, seperti penyerapan air, yang tidak dapat diakses dari darat pada tingkat presisi tinggi,” Artigau menjelaskan.

Ilustrasi katai cokelat dengan fitur atmosfer berawan mirip planet dan residu cahaya yang hampir mirip dengan bintang.
Kredit: NASA/ESA/JPL

Observasi tim dapat menjadi basis eksplorasi eksoplanet masa depan menggunakan Webb, termasuk dunia-dunia layak huni. Instrumen inframerah Webb mampu mendeteksi jenis molekul di atmosfer eksoplanet dengan mengamati elemen yang menyerap cahaya saat planet melintas di depan bintang induk, sebuah teknik ilmiah yang disebut spektroskopi transit.

“Katai coklat SIMP0136 memiliki suhu yang setara dengan berbagai planet yang akan diamati dalam spektroskopi transit menggunakan Webb, dan formasi awan memengaruhi jenis pengukuran ini; observasi kami akan memberikan wawasan tentang formasi awan di katai coklat dan atmosfer planet pada umumnya,” kata Artigau.

Pencarian katai coklat bermassa rendah dan terisolasi adalah salah satu tujuan sains awal yang diajukan untuk Webb pada tahun 1990-an, menurut astronom Aleks Scholz dari Universitas St. Andrews. Massa katai coklat lebih rendah daripada bintang dan tidak "bersinar", tetapi hanya memancarkan cahaya redup sejak pertama kali terbentuk, oleh karena itu paling ideal dipelajari pada panjang gelombang inframerah. Itulah sebabnya Webb akan menjadi instrumen yang sangat berharga dalam penelitian ini.

Scholz yang memimpin proyek Substellar Objects in Nearby Young Clusters (SONYC), juga akan menggunakan instrumen Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS) Webb untuk mempelajari NGC 1333 di rasi bintang Perseus. NGC 1333 adalah wilayah "pabrik" bintang yang diketahui menjadi rumah bagi banyak katai coklat, bahkan beberapa di antaranya memiliki massa di bawah rata-rata, kurang lebih setara dengan bobot Jupiter.

“Dalam lebih dari satu dekade pencarian, tim mengalami kesulitan untuk menemukan katai coklat dengan bobot kurang dari lima kali massa Jupiter, rentang massa yang tumpang tindih untuk mendefinisikan pembentukan bintang dan planet. Hanya Webb yang dapat menyelesaikannya,” pungkas Scholz. “Penantian yang cukup lama, tapi kami sangat berhasrat untuk mendapatkan kesempatan menggunakan Webb, yang berpotensi menemukan jenis planet yang benar-benar baru, tidak terikat dan menjelajahi galaksi layaknya bintang-bintang lainnya.”

Kedua proyek yang dipimpin oleh Scholz dan Artigau memanfaatkan Guaranteed Time Observations (GTOs), atau waktu pengamatan menggunakan teleskop yang diberikan kepada para astronom yang telah mendedikasikan diri selama bertahun-tahun untuk mempersiapkan operasi sains Webb.

Teleskop Antariksa James Webb adalah penerus dan penyempurna sains Teleskop Antariksa Hubble NASA, dan akan menjadi observatorium antariksa utama untuk beberapa dekade selanjutnya. Webb adalah proyek internasional yang dipimpin oleh NASA dengan para kolega, ESA (Badan Antariksa Eropa) dan CSA (Badan Antariksa Kanada).

Ditulis oleh: Leah Ramsay, Space Telescope Science Institute, www.nasa.gov, editor: Lynn Jenner

Sumber: NASA’s Webb Telescope to Investigate Mysterious Brown Dwarfs

#terimakasihgoogle dan #terimakasihnasa