Metode Pelensaan Mikro Gravitasi

Citra sebuah galaksi oleh Teleskop Antariksa Hubble NASA yang gaya gravitasinya mendistorsi cahaya dari galaksi latar belakang.
Kredit: ESA/Hubble & NASA

Selamat datang di rangkaian artikel metode pencarian eksoplanet kami! Hari ini, kita akan mempelajari sebuah metode unik yang sulit dipahami, "Pelensaan Mikro Gravitasi".

Upaya pencarian eksoplanet pastinya telah memanas dalam satu dekade terakhir! Berkat peningkatan dalam instrumentasi dan metodologi, eksoplanet yang berhasil ditemukan (per tanggal 1 Desember 2017) telah mencapai jumlah 3.710 planet di 2.780 sistem bintang, dengan 621 sistem bintang yang diinduk oleh beberapa planet. Sayangnya, keterbatasan sumber daya yang harus dihadapi oleh para astronom, sebagian besar dari mereka ditemukan melalui metode tidak langsung.

Salah satu metode tidak langsung yang kerap digunakan untuk mendeteksi eksoplanet adalah pelensaan mikro gravitasi. Intinya, metode ini bergantung pada gaya gravitasi objek kosmik yang mendistorsi dan memperkuat cahaya yang berasal dari sebuah bintang. Ketika sebuah planet melintas di depan bintang induk dari sudut pandang kita (transit), pengukuran penurunan skala kecerahan cahaya bintang dapat digunakan untuk menentukan eksistensi sebuah planet.

Pelensaan mikro gravitasi adalah versi kecil dari pelensaan gravitasi, ketika intervensi dari sebuah objek kosmik (seperti gugus galaksi) dimanfaatkan untuk memfokuskan cahaya yang berasal dari galaksi atau benda langit yang terletak jauh di belakangnya. Pelensaan mikro gravitasi juga menggabungkan elemen kunci metode transit yang sangat efektif, yaitu penurunan skala kecerahan cahaya bintang untuk mendeteksi eksoplanet.

Deskripsi

Sesuai dengan teori Relativitas Umum Einstein, gaya gravitasi melengkungkan jalinan ruang dan waktu. Efek serupa dapat mendistorsi atau membengkokkan cahaya yang disebabkan oleh gaya gravitasi benda langit yang cukup masif. Gaya gravitasi benda langit seolah bertindak sebagai lensa, yang dapat memfokuskan cahaya sehingga objek latar belakang terlihat lebih terang. Efek ini hanya dapat terjadi jika posisi bintang hampir sejajar dengan para pengamat di Bumi.

Meskipun kerap terjadi, fenomena pelensaan gravitasi berlangsung singkat, karena baik Bumi maupun bintang di galaksi kita relatif selalu bergerak satu sama lain. Dalam satu dekade terakhir, lebih dari seribu fenomena pelensaan gravitasi telah diamati, biasanya berlangsung selama beberapa hari atau minggu dalam suatu waktu. Sebenarnya, efek serupa juga dimanfaatkan oleh Sir Arthur Eddington pada tahun 1919 untuk memberikan bukti empiris pertama teori Relativitas Umum.

Fenomena pelensaan gravitasi tersebut terjadi pada saat gerhana Matahari tanggal 29 Mei 1919, sewaktu Eddington bersama tim ekspedisi ilmiah berada di Principe di lepas pantai Afrika Barat untuk memotret bintang-bintang yang berada di sekitar Matahari. Galeri gambar Eddington mengkonfirmasi prediksi Einstein, karena menunjukkan bagaimana cahaya yang berasal dari bintang-bintang sedikit bergeser sebagai respons terhadap medan gravitasi Matahari.

Teknik ini awalnya diusulkan oleh dua orang astronom bernama Shude Mao dan Bohdan Paczynski pada tahun 1991, sebagai cara untuk mencari objek pendamping di sistem bintang biner. Proposal mereka disempurnakan oleh Andy Gould dan Abraham Loeb pada tahun 1992 sebagai metode untuk mendeteksi eksoplanet. Metode pelensaan gravitasi mikro paling efektif diterapkan untuk mencari planet ke arah pusat galaksi, karena tonjolan pusat galaksi menyediakan sejumlah besar bintang latar belakang.

Kelebihan

Pelensaan mikro adalah satu-satunya metode yang mampu menemukan planet-planet yang terletak sangat jauh dari Bumi, bahkan mampu mendeteksi eksoplanet terkecil sekalipun. Sementara metode kecepatan radial efektif diterapkan untuk mencari planet dalam kisaran jarak 100 tahun cahaya dari Bumi dan metode transit fotometri dapat mendeteksi planet yang jaraknya melampaui ratusan tahun cahaya, pelensaan mikro gravitasi dapat menemukan planet yang terletak ribuan tahun cahaya.

Deteksi metode lain cenderung bias untuk planet yang berukuran kecil, sedangkan pelensaan mikro gravitasi adalah metode yang paling sensitif untuk mendeteksi planet yang terletak sekitar 1-10 AU di sekitar bintang mirip Matahari. (1 AU adalah jarak Bumi-Matahari). Berarti pelensaan mikro gravitasi ideal jika dipasangkan dengan metode kecepatan radial dan metode transit, karena dapat mengkonfirmasi eksistensi eksoplanet dan menghasilkan perkiraan radius dan massa planet secara akurat.

Secara keseluruhan, pelensaan mikro gravitasi adalah metode yang paling efektif untuk menemukan planet mirip Bumi di sekitar bintang mirip Matahari (baik diterapkan sendiri atau dikombinasikan dengan metode lain). Selain itu, survei pelensaan mikro gravitasi dapat diterapkan secara efektif menggunakan fasilitas astronomi berbasis darat. Sebagaimana fotometri transit, kelebihan metode pelensaan mikro adalah dapat digunakan untuk mensurvei puluhan ribu bintang sekaligus.

Kelemahan

Karena fenomena pelensaan mikro gravitasi tergolong langka dan tidak dapat diulang kembali, maka setiap planet yang terdeteksi menggunakan metode ini tidak dapat diamati lagi. Selain itu, planet yang berhasil terdeteksi cenderung sangat jauh, sehingga studi tindak lanjut hampir tidak mungkin dilakukan. Kelemahan ini membuat pelensaan mikro gravitasi menjadi metode ideal untuk mendeteksi kandidat eksoplanet, tapi sangat buruk apabila diterapkan untuk mengkonfirmasi eksoplanet.

Kelemahan lain pelensaan mikro gravitasi terkait dengan margin error yang cukup besar saat menempatkan batasan karakteristik planet. Sebagai contoh, survei pelensaan mikro gravitasi hanya dapat menghasilkan perkiraan kasar jarak planet, sehingga menimbulkan margin error yang cukup besar. Berarti planet yang terletak puluhan ribu tahun cahaya dari Bumi akan menghasilkan perkiraan jarak dengan margin error hingga beberapa ribu tahun cahaya.

Pelensaan mikro gravitasi juga tidak menghasilkan perkiraan akurat terhadap ukuran dan massa planet, termasuk orbit planet, karena satu-satunya karakteristik orbital yang dapat ditentukan secara langsung oleh pelensaan mikro gravitasi saat ini adalah sumbu semi-mayor planet. Dengan demikian, planet dengan orbit eksentrik (tidak memiliki sumbu pusat) hanya sebagian kecil lintasan orbitnya yang bisa dideteksi (bila jaraknya jauh dari bintang induk).

Efek pelensaan mikro gravitasi meningkat sebagai hasil rasio antara massa planet dengan bintang, berarti paling mudah diterapkan untuk mendeteksi planet yang mengorbit bintang bermassa rendah. Oleh karena itu, pelensaan mikro gravitasi cenderung efektif untuk mencari planet terestrial (berbatu) yang mengorbit bintang tipe M (katai merah), namun kurang efektif untuk bintang yang lebih masif. Pada akhirnya, pelensaan mikro gravitasi bergantung pada fenomena langka dan acak, saat sebuah bintang melintas tepat di depan para pengamat di Bumi, yang menyebabkan minimnya keberhasilan deteksi eskoplanet.

Contoh Survei Pelensaan Gravitasi Mikro

Survei yang mengandalkan metode pelensaan mikro gravitasi meliputi Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE) di Universitas Warsawa. Dipimpin oleh Andrzej Udalski, Direktur Observatorium Astronomi Universitas Warsawa, proyek internasional ini menggunakan teleskop “Warsawa” berukuran 1,3 meter yang ditempatkan di Las Campanas, Chili, untuk mencari fenomena pelensaan mikro gravitasi di sebuah bidang langit yang terdiri dari 100 bintang di sekitar tonjolan pusat galaksi.

Observatorium Astronomi di Universitas Warsawa yang menggelar proyek OGLE.
Kredit: ogle.astrouw.edu.pl

Ada juga grup Microlensing Observations in Astrophysics (MOA), sebuah upaya kolaborasi antara para peneliti dari Selandia Baru dan Jepang. Dipimpin oleh Profesor Yasushi Muraki dari Universitas Nagoya, grup MOA menerapkan metode pelensaan mikro gravitasi untuk menyurvei materi gelap, eksoplanet, dan atmosfer bintang di langit belahan bumi selatan.

Lalu ada Probing Lensing Anomalies NETwork (PLANET), yang terdiri dari lima teleskop berukuran 1 meter yang tersebar di sekitar belahan bumi selatan. Bekerja sama dengan RoboNet, proyek PLANET mampu melakukan observasi secara terus-menerus untuk menemukan fenomena pelensaan mikro gravitasi yang disebabkan oleh planet dengan massa setara Bumi.

Ditulis oleh: Matt Williams, www.universetoday.com

Sumber: WHAT IS THE GRAVITATIONAL MICROLENSING METHOD?

Artikel terkait: Metode Kecepatan Radial

#terimakasihgoogle