NASA Pelajari Usia Baya Matahari dengan Melacak Pergerakan Merkurius

Jarak yang sangat dekat dari Matahari dan ukurannya yang kecil, membuat Merkurius sangat sensitiv terhadap dinamika Matahari dan tarikan gaya gravitasinya.
Kredit: NASA/SDO

Layaknya ikat pinggang seseorang yang sering ngemil, demikian pula dengan orbit planet di tata surya kita yang semakin melebar. Fenomena ini disebabkan oleh cengkeraman gaya gravitasi Matahari yang berangsur-angsur melemah, seiring bertambahnya usia dan berkurangnya massa. Satu tim ilmuwan dari NASA dan MIT telah mengukur menghilangnya massa dan parameter massa Matahari lainnya dengan mengamati perubahan orbit Merkurius.

Studi terbaru ini telah memperbaiki perhitungan sebelumnya, yang dianggap penting untuk tingkat rata-rata menghilangnya massa Matahari karena terkait dengan stabilitas G, konstanta gravitasi. Meskipun dianggap sebagai angka pasti, namun apakah G benar-benar konstan adalah pertanyaan fundamental dalam bidang fisika.

“Merkurius adalah objek sempurna untuk eksperimen karena sangat sensitif terhadap efek gravitasi dan aktivitas Matahari,” ungkap penulis utama makalah studi Antonio Genova dari Massachusetts Institute of Technology (MIT) dan Pusat Penerbangan Antariksa Goddard NASA di Greenbelt, Maryland. Genova telah mempublikasikan makalah studi di Nature Communications.

Studi dimulai dengan memperbaiki pemetaan efemeris, yaitu panduan posisi planet di langit kita dari waktu ke waktu. Tim memanfaatkan data pelacak radio yang memantau lokasi pesawat antariksa Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry, and Ranging (MESSENGER) NASA. MESSENGER melakukan tiga terbang lintas di Merkurius pada tahun 2008 dan 2009 dan mengorbit planet terdekat dari Matahari dari bulan Maret 2011 hingga April 2015. Tim menganalisis perubahan halus pergerakan Merkurius sebagai cara untuk mempelajari Matahari dan bagaimana parameter fisiknya memengaruhi orbit Merkurius.

Ilmuwan dari NASA dan MIT menganalisis perubahan halus pergerakan Merkurius untuk mempelajari Matahari dan bagaimana dinamikanya memengaruhi orbit planet. Posisi Merkurius dari waktu ke waktu ditentukan dari data pelacakan radio yang diperoleh saat misi MESSENGER NASA masih aktif.
Kredit: Pusat Penerbangan Antariksa Goddard NASA

Selama berabad-abad, para ilmuwan telah mempelajari pergerakan orbit Merkurius dan memberikan perhatian khusus terhadap perihelion atau titik terdekat Merkurius dari Matahari selama mengorbit. Pengamatan yang dilakukan sejak dulu mengungkap pergeseran perihelion dari waktu ke waktu yang disebut presesi (perputaran poros rotasi mengitari poros bidang ekliptika). Meskipun tarikan gaya gravitasi dari planet-planet lain turut diperhitungkan sebagai faktor penyebab sebagian besar presesi Merkurius, namun itu bukanlah satu-satunya penyebab.

Kontribusi terbesar kedua berasal dari kelengkungan ruang dan waktu di sekitar gaya gravitasi Matahari, sebagaimana diprediksi oleh teori relativitas umum Einstein. Keberhasilan relativitas umum untuk menjelaskan sebagian besar sisa penyebab presesi Merkurius, membantu meyakinkan para ilmuwan bahwa teori yang digagas Einstein benar.

Kontribusi selanjutnya yang jauh lebih kecil dikaitkan dengan struktur interior dan dinamika Matahari. Di antaranya adalah bentuk pepat Matahari yang menonjol di bagian khatulistiwa. Para peneliti memperoleh perkiraan peningkatan bentuk pepat Matahari yang konsisten dengan jenis-jenis penelitian lainnya.

Tim dapat memisahkan beberapa parameter Matahari dari efek relativistik, sesuatu yang tidak dilakukan oleh penelitian-penelitian sebelumnya yang mengandalkan data efemeris. Tim juga mengembangkan teknik baru yang secara simultan memperkirakan dan mengintegrasikan orbit MESSENGER dan Merkurius yang mengarah ke solusi komprehensif mencakup jumlah yang terkait dengan evolusi interior Matahari dan efek relativistik.

“Kami sedang menangani pertanyaan lama yang cukup penting, baik dalam fisika fundamental maupun dalam sains Matahari dengan menggunakan pendekatan sains keplanetan,” jelas ahli geofisika Erwan Mazarico dari Goddard. “Dengan menyelesaikan masalah ini dari perspektif yang berbeda, kita bisa lebih yakin dalam angka, termasuk belajar lebih banyak tentang interaksi antara Matahari dan planet-planet.”

Perkiraan baru tingkat rata-rata menghilangnya massa Matahari oleh tim merupakan salah satu yang pertama, yang nilainya dibatasi berdasarkan observasi, bukan sekadar perhitungan teoritis. Dari upaya teoritis, para ilmuwan sebelumnya memperkirakan Matahari telah kehilangan massa sekitar 10% selama lebih dari 10 miliar tahun, yang mengurangi tarikan gaya gravitasi dan menyebabkan orbit planet melebar sekitar 1,5 sentimeter per tahun per AU (1 AU adalah jarak Bumi-Matahari, sekitar 150 juta kilometer).

Nilai terbaru sedikit lebih rendah daripada prediksi sebelumnya namun ketidakpastiannya berkurang, sehingga memungkinkan tim untuk memperbaiki stabilitas G sebanyak 10 faktor, dibandingkan dengan nilai yang berasal dari studi pergerakan Bulan.

“Studi ini menunjukkan cara pengukuran perubahan orbit planet di seluruh tata surya, sehingga membuka kemungkinan penemuan masa depan tentang sifat dasar Matahari, planet dan alam semesta itu sendiri,” pungkas rekan penulis makalah studi Maria Zuber dari MIT.

Ditulis oleh: Elizabeth Zubritsky, Pusat Penerbangan Antariksa Goddard NASA, www.nasa.editor: Rob Garner

Sumber: NASA Team Studies Middle-aged Sun by Tracking Motion of Mercury

#terimakasihgoogle dan #terimakasihnasa