Besi dan Titanium di Atmosfer Eksoplanet KELT-9b

Ilustrasi pemandangan bintang yang terbenam di eksoplanet KELT-9b. Bintang biru hangat yang menjadi induk, menutupi 35° langit planet atau sekitar 70 kali ukuran Matahari yang terlihat di langit Bumi. Di bawah terik ‘Matahari’ ini, atmosfer planet cukup hangat untuk bersinar dalam warna oranye kemerahan dan menguapkan unsur logam berat seperti besi dan titanium.
Kredit: Denis Bajram

Eksoplanet, atau planet di luar tata surya, bisa saja mengorbit sangat dekat dari bintang induk. Ketika bintang induk jauh lebih panas daripada Matahari, suhu eksoplanet turut memanas bahkan melampaui suhu kebanyakan bintang. Planet “ultra-panas” semacam ini ditemukan tahun lalu oleh para astronom Amerika Serikat. Saat ini, tim internasional yang dipimpin oleh para peneliti dari Universitas Jenewa berkolaborasi dengan para ahli teori dari Universitas Bern, Swiss, telah menemukan uap besi dan titanium di atmosfer planet. Unsur logam berat dapat dideteksi karena suhu permukaan planet yang melampaui dari 4.000 ^oC. Makalah ilmiah yang melaporkan hasil penelitian telah dipublikasikan di jurnal Nature.

KELT-9 adalah sebuah bintang yang terletak 650 tahun cahaya dari Bumi di rasi bintang Cygnus (Angsa). Dengan suhu permukaan lebih dari 10.000^o C, KELT-9 hampir dua kali lebih panas daripada Matahari. KELT-9 diorbit oleh sebuah planet raksasa gas KELT-9b dari jarak 30 kali lebih dekat daripada jarak Bumi-Matahari. Karena mengorbit sangat dekat, KELT9b mengitari bintang induk setiap 36 jam dan dipanaskan hingga suhunya melampaui 4.000 ^oC. Meskipun tidak sepanas Matahari, KELT-9b lebih panas daripada kebanyakan bintang. Para ilmuwan belum bisa memastikan kondisi atmosfer atau bagaimana KELT-9b berevolusi dalam kondisi seperti itu.

Para peneliti lalu melakukan studi teoretis tentang atmosfer KELT-9b. “Hasil simulasi menunjukkan sebagian besar molekul di sana seharusnya hanya eksis dalam bentuk atom, karena ikatan yang menyatukan mereka terputus oleh tabrakan antara partikel karena suhu yang sangat tinggi,” ungkap Profesor Kevin Heng dari Universitas Bern. Inilah konsekuensi langsung dari suhu ekstrem. Mereka juga memprediksi pengamatan terhadap atom besi dalam wujud gas di atmosfer planet dapat dilakukan oleh teleskop generasi saat ini.

Cahaya Mengungkap Komponen Kimiawi Atmosfer

Tim telah mengamati KELT-9b saat melintas di depan bintang induk atau transit. Selama transit, sebagian kecil cahaya bintang menyaring atmosfer planet. Analisis terhadap cahaya ini mengungkap komposisi kimiawi atmosfer menggunakan spektrograf yang memisahkan cahaya putih ke spektrum penyusun cahaya. Uap besi, jika ada, akan meninggalkan ‘sidik jari’ yang bisa dikenali di dalam spektrum planet.

Menggunakan spektrograf HARPS-North yang dibuat di Jenewa dan diinstal di Teleskop Nasional Galileo di La Palma, para astronom menemukan sinyal yang sesuai dengan ‘sidik jari’ uap besi di dalam spektrum planet. “Mewujudkan prediksi teoritis layaknya mengikuti peta untuk memperoleh harta karun,” kata penulis utama makalah ilmiah Jens Hoeijmakers dari Universitas Jenewa dan Universitas Bern. “Ketika menggali data lebih dalam, kami bisa mengungkap lebih banyak informasi.” Tim juga mendeteksi ciri khas titanium dalam wujud uap.

Penemuan ini mengungkap sifat atmosfer dari kelas baru eksoplanet yang disebut “Jupiter ultra-panas”. Namun para ilmuwan menduga banyak atmosfer eksoplanet yang telah menguap sepenuhnya di lingkungan kosmik mirip KELT-9b. Meskipun ukuran raksasa KELT-9b mampu menahan penguapan total, studi terbaru menunjukkan dampak radiasi intens bintang induk terhadap komposisi atmosfer. Observasi memang menegaskan suhu tinggi yang memecah sebagian besar molekul, termasuk yang mengandung besi atau titanium. Di atmosfer planet raksasa yang lebih dingin, jenis atom semacam ini dianggap tersembunyi di dalam gas oksida atau berwujud partikel debu sehingga sulit dideteksi. Fenomena serupa tidak terjadi di KELT-9b. “Planet ini adalah laboratorium unik untuk menganalisis evolusi atmosfer di bawah radiasi intens bintang induk,” pungkas rekan penulis makalah ilmiah David Ehrenreich.

Ditulis oleh: Staf phys.org

Sumber: Iron and titanium in the atmosphere of an exoplanet

Artikel terkait: WASP-19b, Batu Loncatan Studi Pencarian Kehidupan di Luar Bumi

#terimakasihgoogle