Metode Transit

Transit Fotometri mendeteksi planet dengan mengukur perubahan lemah pada lekukan cahaya bintang. Fotometri adalah ilmu tentang pengukuran energi dari cahaya.
Kredit: NASA/Tim Pyle

Selama berabad-abad, para astronom telah berspekulasi tentang keberadaan planet di luar tata surya kita. Lagipula, dengan kisaran jumlah bintang antara 100-400 miliar di galaksi Bima Sakti saja, rasanya tidak mungkin hanya tata surya kita yang memiliki sistem planet. Tapi baru dalam beberapa dekade terakhir, para astronom berhasil mengkonfirmasi eksistensi eksoplanet atau planet yang mengorbit bintang selain Matahari.

Para astronom menggunakan berbagai metode untuk mengkonfirmasi eksoplanet, yang sebagian besar bersifat tidak langsung. Metode yang paling banyak digunakan dan paling efektif sampai saat ini adalah "Metode Transit Fotometri", sebuah metode untuk mengukur lekukan cahaya bintang yang kecerahannya meredup secara berkala. Metode ini diterapkan sewaktu eksoplanet melintas di depan bintang induk (transit) dari sudut pandang para pengamat di Bumi.

Perubahan ditandai dengan penurunan lemah skala kecerahan cahaya bintang secara periodik, biasanya hanya terjadi dalam rentang 1/10.000 dari total kecerahan cahaya bintang dalam hitungan jam. Berdasarkan seberapa kuat cahaya bintang meredup, para astronom juga dapat memperoleh informasi berharga tentang karakteristik eksoplanet.

Untuk semua alasan ini, transit fotometri dianggap sebagai metode yang sangat dipercaya dan dapat diandalkan untuk mendeteksi eksoplanet. Dari 3.526 eksoplanet yang telah dikonfirmasi sejauh ini, metode transit telah menyumbang 2.771 penemuan eksoplanet, lebih banyak daripada gabungan metode lainnya.

Keunggulan

Salah satu keunggulan terbesar metode transit fotometri adalah tersedianya cara untuk menentukan ukuran planet secara akurat, berdasarkan penurunan skala kecerahan cahaya bintang akibat transit. Planet berukuran kecil hanya menyebabkan perubahan yang hampir tidak kentara, sedangkan planet berukuran besar menghasilkan perubahan yang lebih mudah dideteksi.

Bila digabungkan dengan "Metode Kecepatan Radial", para astronom dapat menentukan massa jenis planet. Dari situ, para astronom dapat memprediksi struktur dan komposisi fisik untuk menentukan tipe planet, raksasa gas atau terestrial. Planet yang telah dipelajari menggunakan kombinasi metode transit fotometri dan kecepatan radial, memberikan hasil terbaik dalam penentuan karakteristik eksoplanet.

Selain mengungkap diameter planet, transit fotometri memungkinkan penyelidikan atmosfer planet melalui spektroskopi. Ketika cahaya dari bintang induk melewati atmosfer planet, spektrum yang dihasilkan dapat dianalisis untuk menentukan elemen, sekaligus memberikan petunjuk mengenai komposisi kimiawi atmosfer.

Ilustrasi sebuah eksoplanet yang sedang transit di depan bintang induknya.
Kredit: Pusat Penelitian Astrofisika QUB

Kecepatan radial adalah metode tidak langsung untuk menemukan eksoplanet melalui pengamatan pergeseran Doppler pada spektrum bintang induk. Metode ini dilakukan dengan cara mencatat tarikan lemah gaya gravitasi planet terhadap bintang induk. Untuk planet berukuran kecil dengan orbit lebar, metode kecepatan radial sangat sulit diterapkan, namun untuk planet berukuran besar dalam orbit rapat, metode ini bisa diterapkan.

Terakhir, namun tidak kalah pentingnya, metode transit juga dapat mengungkap suhu dan radiasi planet berdasarkan gerhana sekunder (saat planet melintas di belakang bintang induk). Saat gerhana sekunder, para astronom mengukur intensitas fotometrik bintang, kemudian mengurangkannya dengan pengukuran intensitas cahaya bintang sebelum gerhana sekunder. Cara ini memungkinkan pengukuran suhu planet, bahkan termasuk menentukan formasi awan di atmosfer planet.

Kelemahan

Transit fotometri juga memiliki beberapa kelemahan. Pertama, transit planet hanya dapat diamati apabila orbit planet benar-benar sejajar dengan garis pandang para astronom di Bumi. Probabilitas kesejajaran orbit planet yang bertepatan dengan titik pandang para pengamat setara dengan rasio diameter bintang terhadap diameter orbit.

Hanya sekitar 10% planet dengan periode orbital pendek yang dapat sejajar dan persentasenya berkurang seiring durasi periode orbital yang lebih lama. Akibatnya, metode transit tidak dapat menjamin bintang tertentu yang sedang diamati memang menjadi induk bagi planet. Untuk alasan ini, metode transit dianggap paling efektif untuk mensurvei ribuan atau ratusan ribu bintang sekaligus.

Kelemahan kedua adalah ketidaktepatan pada tingkat substansial. Dalam beberapa kasus, bahkan persentasenya mencapai 40% untuk sistem planet tunggal (berdasarkan studi kepler edisi 2012). Oleh karena itu, diperlukan oberservasi tindak lanjut menggunakan metode lain. Namun, tingkat ketidaktepatan akan turun untuk bintang dengan beberapa kandidat eksoplanet yang telah terdeteksi.

Jumlah penemuan eksoplanet setiap tahunnya sampai September 2014. Warna menunjukkan metode deteksi. Kecepatan radial (biru), transit (hijau), periode waktu (kuning), pencitraan langsung (merah), pelensaan mikro (oranye).
Kredit: domain publik

Meskipun dapat mengungkap diameter planet, metode transit tidak dapat menetapkan batasan yang akurat untuk massa planet. Oleh karena itu, metode kecepatan radial (seperti yang disebutkan sebelumnya) adalah metode yang paling diandalkan oleh para astronom untuk mencari tanda-tanda “goyangan” bintang demi mengukur gaya gravitasi planet yang memengaruhinya.

Secara singkat, metode transit memiliki beberapa kelemahan dan paling efektif apabila dipasangkan dengan metode lain. Namun, metode transit tetap menjadi metode yang paling banyak digunakan untuk mendeteksi kandidat eksoplanet, yang selanjutnya dikonformasi menggunakan metode lain.

Survei Transit Fotemerti

Transit fotometri digunakan oleh beberapa observatorium berbasis darat dan antariksa. Namun, sebagian besar observatorium berbasis darat sangat bergantung terhadap teleskop-teleskop yang telah dikombinasikan dengan instrumen fotometri mutakhir. Contohnya, survei Super Wide Angle Search for Planets (SuperWASP), survei perburuan eksoplanet skala internasional yang mengandalkan Roque de los Muchachos Observatory dan South African Astronomical Observatory.

Termasuk Hungarian Automated Telescope Network (HATNet), yang terdiri dari enam teleskop otomatis berukuran kecil yang dikelola oleh Pusat Astrofisika Harvard-Smithsonian. Dan The MEarth Project, sebuah observatorium robotik yang didanai oleh National Science Foundation yang menggabungkan Fred Lawrence Whipple Observatory (FLWO) di Arizona dengan Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO) di Chili.

Kamera SuperWasp di South African Astronomical Observatory.
Kredit: Proyek SuperWASP & David Anderson

Kemudian Kilodegree Extremely Little Telescope (KELT), sebuah survei astronomi yang dikelola bersama oleh Universitas Negeri Ohio, Universitas Vanderbilt, Universitas Lehigh, dan South African Astronomical Society (SAAO). Survei ini terdiri dari dua teleskop, Observatorium Winer di Arizona tenggara dan Stasiun Observasi Astrheris Astrherland di Afrika Selatan.

Untuk observatorium berbasis antariksa, contoh yang paling menonjol adalah Teleskop Antariksa Kepler NASA. Selama misi original yang berlangsung dari tahun 2009 hingga 2013, Kepler berhasil mendeteksi 4.496 kandidat eksoplanet dan mengkonfirmasi 2.337 di antaranya. Pada bulan November 2013, setelah mengalami kendala pada dua roda reaksinya, Kepler memulai misi K2 dan telah mendeteksi 515 planet tambahan dan 178 di antaranya telah dikonfirmasi.

Teleskop Antariksa Hubble NASA juga melakukan survei transit selama bertahun-tahun di atas orbit Bumi. Misalnya, Sagitarius Window Eclipsing Extrasolar Planet Search (SWEEPS), yang berlangsung pada tahun 2006 untuk mengamati 180.000 bintang di tonjolan pusat galaksi Bima Sakti. Survei ini mengungkap 16 eksoplanet tambahan.

Contoh lainnya termasuk COnvection ROtation et Transits planétaires (COROT) besutan ESA, yang beroperasi dari tahun 2006 hingga 2012. Kemudian ada misi Gaia ESA, yang diluncurkan pada tahun 2013 untuk menciptakan katalog 3D terbesar yang terdiri dari lebih dari 1 miliar objek astronomi.

Teleskop Antariksa Kepler NASA adalah misi pertama yang mampu mendeteksi planet seukuran Bumi.
Kredit: NASA/Wendy Stenzel

Pada bulan Maret 2018, Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) NASA telah diluncurkan ke orbit. Dengan menerapkan metode transit, TESS akan mendeteksi eksoplanet, sembari memilih target untuk penelitian tindak lanjut oleh Teleskop Antariksa James Webb NASA yang akan segera diluncurkan. Di antara dua misi tersebut, konfirmasi dan karakterisasi ribuan eksoplanet dapat diungkap.

Berkat perbaikan dalam hal teknologi dan metodologi, penemuan eksoplanet telah berkembang pesat dalam beberapa tahun terakhir. Dengan ribuan eksoplanet yang telah dikonfirmasi, fokus misi secara bertahap beralih ke karakterisasi planet untuk mempelajari atmosfer dan kondisi permukaan secara lebih mendetail.

Ditulis oleh: Matt Williams, www.universetoday.com

Sumber: WHAT IS THE TRANSIT METHOD?

#terimakasihgoogle