 |
| Sistem Fomalhaut. Kredit gambar: NASA, ESA, P. Kalas, J. Graham, E. Chiang, E. Kite (University of California), M. Clampin (Pusat Penerbangan Antariksa Goddard NASA), M. Fitzgerald (Lawrence Livermore National Laboratory), dan K Stapelfeldt dan J. Krist (Laboratorium Propulsi Jet NASA) |
Teleskop Antariksa Hubble NASA telah mengabadikan gambar cahaya kasat mata pertama dari sebuah planet yang
mengorbit bintang selain Matahari atau eksoplanet. Diperkirakan tidak melampaui tiga kali massa Jupiter, planet yang diberi nama Fomalhaut b mengorbit
bintang selatan terang Fomalhaut yang terletak 25 tahun cahaya dari Bumi di rasi Piscis Australis (Ikan Selatan).
Fomalhaut telah lama menjadi kandidat subjek
studi eksoplanet sejak penemuan debu yang menyelimuti Fomalhaut pada awal tahun
1980-an oleh Infrared Astronomy Satellite
(IRAS).
Pada tahun 2004, coronagraph High Resolution Camera Hubble menghasilkan gambar
cahaya kasat mata pertama dari sabuk debu besar di sekitar Fomalhaut. Gambar
resolusi tinggi mampu mengungkap struktur yang sebenarnya adalah
cincin puing-puing protoplanet yang membentang sekitar 21,5 miliar mil dengan tepi terdalam yang tajam.
Cakram puing-puing sebesar ini mirip Sabuk Kuiper
yang mengitari tata surya dan mengandung berbagai objek beku mulai seukuran butiran
debu hingga planet katai seperti Pluto.
Pada tahun 2005, anggota tim Hubble astronom Paul Kalas dari University of California di Berkeley, menggagas cincin puing-puing
protoplanet mengalami pasang surut gravitasi oleh sebuah planet yang terletak
di antara bintang dan sisi terdalam cincin. Bukti kuat berasal dari konfirmasi
Hubble yang mengungkap tepi terdalam cincin yang tajam disebabkan
oleh gravitasi sebuah planet. Peneliti independen juga mencapai kesimpulan
serupa.
Kini, Hubble telah memotret sumber titik
cahaya yang terletak 1,8 miliar mil di dalam tepi terdalam cincin. Hasil
studi telah dipublikasikan di majalah Science
edisi 13 November.
 |
| Ilustrasi eksoplanet yang mengorbit bintang Fomalhaut. Kredit gambar: ESA, NASA, dan L. Calcada (ESO untuk STScI) |
“Observasi Hubble sungguh menantang. Planet Fomalhaut
b satu miliar kali lebih redup daripada bintang induk. Kami memulai program ini
pada tahun 2001 dan kegigihan kami akhirnya lunas terbayar,” ungkap Kalas.
“Fomalhaut bagaikan hadiah tak ternilai.
Mengiringi penemuan tak terduga struktur cincin debu, kami sekarang telah
menemukan eksoplanet dari analisis struktur cincin debu. Pelajaran yang bisa dipetik oleh para
pemburu eksoplanet lainnya adalah ‘ikuti debu’,” kata salah satu anggota tim Hubble Mark Clampin dari Pusat Penerbangan Antariksa Goddard NASA.
21 bulan observasi independen oleh coronograph Advanced Camera for Survey Hubble
mengungkap pergerakan objek di sepanjang jalur di sekitar bintang induk, dan oleh
karena itu dipastikan terikat secara gravitasi. Planet terletak 10,7 miliar
mil dari bintang induk atau sekitar 10 kali jarak Saturnus-Matahari. Ambang batas
atas massa planet dibatasi oleh penampilan cincin Fomalhaut. Jika melebihi
ambang batas, justru akan merusak cincin dan efeknya bisa diamati dalam struktur
cincin.
“Butuh waktu empat bulan bagi tim sains untuk
melakukan analisis dan pemodelan teoretis untuk menentukan agar massa Fomalhaut
b tidak melampaui tiga kali massa Jupiter. Lebih dari itu, gaya gravitasinya akan menghancurkan sabuk debu besar yang mengitari bintang,” Kalas menambahkan.
Berbagai simulasi komputer menunjukkan modifikasi
pada cakram circumstellar karena
pasang surut gaya gravitasi dari satu atau lebih planet yang tak kasat mata. Tepi terdalam cincin Fomalhaut yang tajam mungkin dihasilkan oleh
pengaruh gravitasi sebuah planet. Tepi terdalam Sabuk Kuiper di tata surya
kita juga dibentuk oleh pengaruh gravitasi Neptunus.
Fomalhaut b sebenarnya lebih terang bagi sebuah planet dengan tiga kali massa Jupiter, diduga karena memiliki cincin
besar seperti Saturnus yang memantulkan cahaya bintang induk. Cincin mungkin akan terakumulasi dan membentuk bulan di masa yang akan datang, sedangkan ukurannya
diperkirakan sebanding dengan wilayah di sekitar Jupiter yang dipenuhi orbit
empat satelit terbesar.
 |
| Lokasi sistem Fomalhaut. Kredit gambar: A. Fujii, NASA, ESA, dan Z. Levay (STScI) |
Karena sistem Fomalhaut baru berumur 200 juta
tahun, planet seharusnya menjadi objek inframerah terang karena masih mengalami
proses pendinginan dari kontraksi gravitasi. Namun observasi teleskopik
berbasis darat pada spektrum inframerah belum bisa mendeteksinya. Kegagalan
deteksi juga menjadi salah satu faktor untuk menetapkan ambang batas atas massa,
karena semakin besar massa yang dikandung, planet akan semakin panas dan semakin terang.
Kalas bersama tim pertama kali menggunakan
Hubble untuk memotret sistem Fomalhaut pada tahun 2004 dan menghasilkan penemuan
tak terduga dari cakram puing-puing protoplanet yang menghamburkan cahaya bintang Fomalhaut.
Pada saat itu, tim mencatat beberapa sumber terang dalam gambar sebagai kandidat
planet. Gambar yang dihasilkan observasi tindak lanjut pada tahun 2006
menunjukkan kehadiran salah satu objek yang bergerak bersama Fomalhaut,
tetapi posisinya relatif berubah terhadap cincin sejak observasi tahun 2004. Jarak
perpindahan lokasi antara dua observasi menghasilkan angka orbit 872 tahun yang
dihitung menggunakan hukum pergerakan planet Kepler.
Fomalhaut bergerak mengarungi ruang angkasa dengan
kecepatan 0,425 detik per tahun, setara dengan pergeseran selebar satu sen bila
dilihat dari jarak lima mil.
Skala kecerahan planet meningkat secara misterius hingga separuh magnitudo bintang induk ketika diamati pada tahun 2004
dan 2006. Skala kecerahan seperti itu hanya bisa terjadi jika planet memiliki
lapisan atmosfer terluar yang luar biasa panas karena konveksi sel planet muda.
Atau mungkin saja bersumber dari gas panas di batas terdalam cincin planet.
Fomalhaut b mungkin telah terbentuk di
lokasinya saat ini di cakram circumstellar purba karena proses gravitasi
yang mengkonsumsi sisa-sisa molekul gas. Atau barangkali Fomalhaut b bermigrasi keluar seperti “bola biliar” gravitasi karena pertukaran momentum dengan objek-objek
yang ukurannya lebih kecil. Para astronom meyakini Uranus dan Neptunus bermigrasi ke orbitnya saat ini setelah terbentuk lebih dekat dari
Matahari dan selanjutnya berinteraksi secara gravitasi dengan objek-objek yang lebih
kecil.
 |
| Perbandingan sistem Fomalhaut dengan tata surya kita. Kredit gambar: NASA, ESA, dan A. Feild (STScI) |
Bintang Fomalhaut jauh lebih panas dan 16
kali lebih terang daripada Matahari kita. Berarti sistem planet Fomalhaut dapat
meningkatkan skala ukuran dengan fitur Sabuk Kuiper yang secara proporsional lebih
besar sekaligus meningkatkan skala orbit planet. Misalnya, “garis beku” di tata
surya kita, wilayah di mana es dan elemen volatil tidak bisa menguap, kira-kira
berjarak 500 juta mil dari Matahari. Tetapi untuk bintang Fomalhaut yang lebih
panas, garis beku terletak sekitar 1,9 miliar mil dari bintang induk.
Fomalhaut membakar bahan bakar hidrogennya melalui aktivitas fusi nuklir dengan sangat cepat, sehingga
akan membara hanya dalam waktu 1 miliar tahun yang merupakan 1/10 usia Matahari
kita. Kurun waktu ini memperkecil kesempatan kehidupan kompleks untuk
berevolusi di zona layak huni bintang induk.
Observasi masa depan direncanakan untuk mengamati planet dalam cahaya inframerah dan akan mencari
bukti awan uap air di atmosfer. Studi seperti itu akan memberikan petunjuk
tentang evolusi sebuah planet berusia 100 juta tahun yang relatif baru dilahirkan.
Pengukuran astrometrik dari orbit planet juga akan memberikan perhitungan masa
planet secara akurat.
Ditulis oleh: Staf hubblesite.org
Komentar
Posting Komentar