Pelensaan Mikro Gravitasi Temukan Planet Pengembara di Messier 22

Kredit: Zolt Levay (STScI)

Menembus jantung gugus bintang globular dengan visi tajamnya, Teleskop Antariksa Hubble NASA telah mengumpulkan petunjuk tentang populasi objek astronomi seukuran planet yang aneh dan tak terduga.

Dalam hasil studi yang dipublikasikan di Nature (jurnal sains internasional), Kailash Sahu dari Space Telescope Science Institute di Baltimore Maryland, bersama para kolega, melaporkan enam fenomena pelensaan mikro yang tidak biasa di dalam gugus bintang globular Messier 22.

Pelensaan mikro terjadi ketika sebuah bintang latar depan secara sesaat mencerahkan objek yang melintas di depannya. Objek tidak biasa yang diduga menjadi penyebab pelensaan mikro terlalu redup untuk dilihat secara langsung, hanya bisa terdeteksi melalui medan gravitasi masif bintang latar belakang yang berada di tonjolan pusat galaksi Bima Sakti. Metode pelensaan mikro juga telah diterapkan untuk mencari objek bermassa rendah di cakram dan lingkaran Bima Sakti, tetapi visi tajam Hubble sangat penting untuk menyelidiki wilayah terdalam Messier 22 secara lebih mendetail.

Dari tanggal 22 Februari hingga 15 Juni 1999, tim telah memantau sekitar 83.000 bintang dan mendeteksi satu sinyal pelensaan mikro yang disebabkan oleh bintang katai dengan massa sekitar sepersepuluh Matahari kita. Pelensaan gravitasi menyebabkan bintang latar belakang tampak 10 kali lebih terang selama 18 hari.

Selain itu, tim juga mencatat enam fenomena singkat pelensaan gravitasi tak terduga yang dianggap lebih menarik, yaitu peningkatan skala kecerahan sebanyak dua faktor selama sekitar 20 jam sebelum kembali normal. Deteksi ini mengindikasikan ukuran objek pelensaan mikro harus jauh lebih kecil daripada bintang.

Mereka diduga adalah planet pengembara yang secara gravitasi terpisah dari bintang induk dan berkeliaran di dalam gugus atau planet “yatim” tanpa bintang. Hasil studi memang sangat mengejutkan, namun tim mengingatkan observasi harus dikonfirmasi oleh studi tindak lanjut. Jika diverifikasi, penemuan ini berpotensi menghasilkan wawasan baru tentang bagaimana bintang dan planet terbentuk di alam semesta awal.

Ilustrasi Kredit: Ann Feild (STScI)

“Ketajaman mumpuni Hubble memungkinkan kami untuk melakukan jenis pengamatan baru yang luar biasa ini, sekaligus menunjukkan kemampuan kami untuk melihat benda-benda langit yang sangat kecil,” ungkap Sahu. “Temuan ini berpotensi untuk ditindaklanjuti.”

“Karena kita tahu gugus bintang globular seperti Messier 22 sudah sangat tua, hasil kami membuka peluang baru bagi studi objek mirip planet yang terbentuk di alam semesta awal,” tambah rekan penulis makalah ilmiah Nino Panagia dari Badan Antariksa Eropa (ESA) dan Space Telescope Science Institute (STScI).

“Observasi awal ini menunjukkan bagaimana metode pelensaan gravitasi kami berfungsi dengan baik,” kata rekan penulis makalah ilmiah Mario Livio dari STScI.

Karena fenomena pelensaan mikro berlangsung singkat, tidak dapat diprediksi dan jarang terjadi, tim meningkatkan peluang deteksi dengan melihat banyak bintang sekaligus, sama seperti membeli beberapa tiket lotere sekaligus. Sebagian besar metode pelensaan mikro diarahkan ke tonjolan pusat galaksi Bima Sakti atau ke arah galaksi Awan Magellan Besar dan Kecil, wilayah konsentrasi terpadat bintang yang dapat diamati di langit. Secara umum survei ini mencakup bidang langit yang lebih besar dari ukuran Bulan purnama untuk mencari objek latar depan yang terletak di antara kita dan populasi bintang latar belakang.

Tim memanfaatkan keunggulan resolusi tajam Hubble dan bidang pandang sempit untuk mengarahkan teleskop melalui pusat gugus bintang globular yang terletak di antara Bumi dan tonjolan galaksi. Cara ini memberikan tim ilmuwan wilayah yang sangat padat dengan bintang untuk menemukan objek latar depan bermassa rendah menggunakan bintang latar belakang untuk dijadikan lensa. Hanya resolusi tajam Hubble yang mampu menembus kepadatan pusat gugus dan mengamati bintang-bintang yang terletak lebih jauh lagi di tonjolan galaksi. Karena objek yang dijadikan lensa adalah bagian dari gugus, tim juga mempunyai perhitungan kecepatan dan jarak yang akurat (8.500 tahun cahaya).

Dalam fenomena pelensaan normal, skala kecerahan bintang latar belakang meningkat dan menurun tergantung pada massa objek pelensa. Fenomena singkat yang dilihat oleh tim lebih pendek daripada interval observasi Hubble yang mengarah ke batas perkiraan maksimum massa objek sekitar seperempat massa Jupiter.

Untuk mengkonfirmasi hasil studi, tim berencana untuk terus memantau pusat gugus bintang globular selama interval tujuh hari. Mereka berharap dapat mendeteksi 10-25 sinyal pelensaan mikro durasi pendek, yang dirasa cukup untuk menjadi sampel yang menghasilkan pengukuran secara langsung terhadap massa objek yang sebenarnya.

Pelensaan Mikro Gravitasi, Mencari Cahaya di Kegelapan

Kredit: NASA

Lebih dari 60 tahun yang lalu, Albert Einstein memprediksi gravitasi benda langit dapat bertindak layaknya kaca pembesar raksasa alami yang menekuk cahaya dari objek yang berada lebih jauh di belakangnya.

Tapi Einstein menolak gagasannya sendiri itu sebagai sebuah teori dengan mengatakan “tidak ada harapan untuk mengamati fenomena seperti itu secara langsung,” karena peluang mengamatinya di galaksi Bima Sakti kita hanya satu banding sejuta.

Hanya dalam beberapa dekade, jajaran teleskop canggih telah memungkinkan para ilmuwan pada akhir tahun 1980-an untuk mulai memanfaatkan fenomena alam yang disebut (pelensaan mikro gravitasi). Para astronom menerapkan teknik deteksi pelensaan mikro untuk mengumpulkan petunjuk dari objek tidak dapat diamati secara langsung, seperti menemukan material dan benda langit yang tak kasat mata, mulai dari materi gelap, eksoplanet, hingga lubang hitam bermassa bintang yang berkeliaran di ruang angkasa.

Dan sekarang, untuk pertama kalinya sebuah teleskop diarahkan untuk menembus inti padat gugus bintang globular yang dihuni oleh 10 juta bintang demi deteksi sinyal pelensaan mikro. Para astronom menggunakan Teleskop Antariksa Hubble NASA untuk mencari objek astronomi kurang masif yang tak kasat mata, seperti planet atau “bintang gagal” yang disebut katai coklat, di inti gugus bintang globular Messier 22. (Katai coklat 80 kali lebih masif daripada Jupiter, dan disebut bintang gagal karena tidak memiliki cukup kandungan hidrogen di bagian inti untuk bersinar layaknya bintang sejati.)

Cara kerja pelensaan mikro!

Saat melintas di depan bintang latar belakang, benda langit tak kasat mata bertindak seperti lensa yang secara gravitasi menekuk cahaya bintang dan menciptakan dua gambar terpisah bintang latar belakang. Bahkan Hubble tidak mampu mengatasi dua gambar ini, karena sudut kelengkungannya sekitar 100 kali lebih kecil daripada resolusi sudut teleskop. Tetapi gaya gravitasi objek memperkuat cahaya bintang dan meneranginya saat melintas di depan bintang.

Dalam observasi Hubble, sebagian besar bintang latar belakang berada di tonjolan pusat galaksi Bima Sakti kita. Hubble memantau 83.000 bintang setiap tiga hari selama hampir empat bulan. Ribuan bintang berada di dekat inti gugus yang sangat padat, sehingga hanya mata tajam Hubble yang mampu mengatasinya. Memantau bintang-bintang di pusat tonjolan, Hubble mendeteksi enam “objek misterius” di dalam gugus yang memperkuat cahaya dari bintang-bintang latar belakang itu.

Dalam setiap fenomena pelensaan mikro, skala kecerahan bintang latar belakang melonjak kurang  dari 20 jam sebelum kembali normal. Gerhana singkat ini mengindikasikan ukuranbenda langit tak kasat mata itu seharusnya jauh lebih kecil daripada bintang, mungkin hanya 80 kali massa Bumi. Objek sekecil itu tidak pernah terdeteksi dengan observasi pelensaan mikro.

Para astronom menentukan benda-benda langit misterius itu terkatung-katung di dalam gugus dan tidak mengorbit bintang. Jika mengorbit bintang, maka mereka akan diselimuti cahaya bintang induk dan tidak akan pernah ditemukan.

Hubble juga menemukan sinyal pelensaan mikro lainnya di dalam gugus, yaitu transit dari sebuah bintang katai yang melintas di depan bintang latar belakang dalam waktu 18 hari.

Dari fenomena pelensaan mikro ini, para astronom dapat memperkirakan massa benda tak kasat mata berdasarkan durasi gerhana dan skala kecerahan cahaya latar latar belakang. Sebagai contoh, katai coklat yang 80 kali lebih masif daripada Jupiter akan transit di bintang latar belakang sekitar 15 hari, sedangkan benda bermassa Jupiter hanya sekitar 1,5 hari.

Ditulis oleh: Staf hubblesite.org

Sumber: HINT OF PLANET-SIZED DRIFTERS BEWILDERS HUBBLE SCIENTISTS

#terimakasihgoogle dan #terimakasihnasa