WASP-121b, Eksoplanet Heavy Metal Super Panas Raksasa nan Lonjong

Ilustrasi WASP- 121b saat mengorbit bintang induk yang lebih terang dan lebih panas daripada Matahari.
Kredit: NASA, ESA, dan J. Olmsted (STScI)

Bagaimana mungkin sebuah planet bisa “lebih panas daripada panas?” Bisa saja terjadi, ketika logam-logam berat terdeteksi keluar dari atmosfer planet dan bukannya mengembun menjadi awan.

Observasi menggunakan Teleskop Antariksa Hubble NASA telah mengungkap aliran gas magnesium dan besi di sebuah eksoplanet yang disebut WASP-121b. Inilah pertama kalinya, “heavy metal/logam berat” atau unsur yang lebih berat daripada hidrogen dan helium, diamati meloloskan diri dari sebuah eksoplanet raksasa gas tipe Jupiter panas yang terletak sangat dekat dengan bintang induknya.

Biasanya, interior planet tipe Jupiter panas diperkirakan masih cukup dingin untuk mengembunkan unsur-unsur berat seperti magnesium dan besi menjadi awan. Tapi hal seperti itu tidak terjadi di WASP-121b. Karena mengorbit bintang induk dari jarak yang begitu dekat, suhu di lapisan teratas atmosfer mencapai 4.600 derajat Fahrenheit.

Sistem WASP-121 terletak sekitar 900 tahun cahaya dari Bumi.

“Sebelumnya, logam berat juga telah diamati di banyak Jupiter panas, tetapi hanya ditemukan di lapisan rendah atmosfer,” ungkap penanggung jawab studi David Sing dari Universitas Johns Hopkins di Baltimore Maryland. “Jadi, kita tidak tahu apakah logam-logam berat mereka meloloskan diri diri atau tidak. Melalui WASP-121b, kita bisa mengamati gas magnesium dan besi yang berada begitu jauh dari planet sehingga tidak terikat secara gravitasi.”

Cahaya ultraviolet dari bintang induk, yang lebih terang dan lebih panas daripada Matahari, memanaskan lapisan teratas atmosfer dan membantu logam berat meloloskan diri. Selain itu, pelepasan gas magnesium dan besi berkontribusi besar terhadap lonjakan peningkatan suhu, Sing menjelaskan. “Logam-logam ini menyebabkan atmosfer lebih buram dalam spektrum ultraviolet yang berkontribusi besar terhadap pemanasan lapisan teratas atmosfer,” jelasnya.

Jarak yang sangat dekat dengan bintang induk juga mendistorsi bentuk planet karena gaya pasang surut gravitasi bintang induk, membuat WASP-12b terlihat lonjong mirip sebuah bola American football.

“Kami memilih planet ini karena sangat ekstrem,” ujar Sing. “Kami berpikir memiliki peluang untuk melihat unsur-unsur berat meloloskan diri. Sangat panas dan menarik untuk diamati, inilah kesempatan terbaik untuk menemukan logam berat. Secara khusus kami mencari magnesium, tetapi sedikit besi di atmosfer eksoplanet yang dapat diamati dengan jelas di dalam data dan berada di ketinggian yang sangat jauh dari planet, adalah sebuah kejutan. Sebagian logam berat meloloskan diri karena planet raksasa ini memuai sehingga gaya gravitasinya relatif lemah. Inilah planet yang atmosfernya dilucuti secara aktif.”

Tim menggunakan instrumen Space Telescope Imaging Spectrograph untuk menganalisis cahaya ultraviolet terkait "tanda tangan" spektral magnesium dan besi di atmosfer WASP-121b ketika planet melintas di depan bintang induk, atau transit.

WASP-121b dianggap sebagai target ideal untuk dipelajari oleh Teleskop Antariksa James Webb NASA yang akan segera diluncurkan, untuk menganalisis kandungan air dan karbon dioksida dalam spektrum inframerah. Kombinasi observasi Hubble dan Webb akan memberikan para astronom inventaris komplet unsur-unsur kimia yang menyusun atmosfer planet.

Studi WASP-121b adalah bagian dari survei Panchromatic Comparative Exoplanet Treasury (PanCET), sebuah program Hubble untuk mengamati 20 eksoplanet, mulai dari seukuran Bumi super (beberapa kali massa Bumi) hingga Jupiter (lebih dari 100 kali massa Bumi) dalam studi perbandingan skala masif pertama antara spektrum ultraviolet, kasat mata dan inframerah dari dunia-dunia jauh.

Observasi WASP-121b memperbanyak referensi tentang bagaimana planet-planet kehilangan atmosfer purba mereka. Ketika terbentuk, planet mengumpulkan atmosfer yang mengandung gas dari cakram protoplanet, tempat planet dan bintang terbentuk. Atmosfer ini sebagian besar terdiri atas unsur ringan gas hidrogen dan helium, unsur yang paling berlimpah di alam semesta. Atmosfer akan lenyap ketika sebuah planet bermigrasi mendekati bintang induk.

“Sebagian besar komposisi Jupiter panas terbuat dari hidrogen, dan Hubble sangat sensitif terhadap hidrogen, jadi kita tahu planet-planet tipe ini dapat kehilangan gas dengan relatif mudah,” pungkas Sing. “Tetapi dalam studi WASP-121b, gas hidrogen dan helium mengalir keluar bagaikan aliran air sungai dan menyeret logam-logam bersamanya. Inilah proses mekanisme paling efisien untuk kehilangan massa.”

Makalah ilmiah yang melaporkan hasil studi telah dipublikasikan secara online di The Astronomical Journal.

Ditulis oleh: Staf www.nasa.gov

Sumber: Hubble Uncovers a ‘Heavy Metal’ Exoplanet Shaped Like a Football

#terimakasihgoogle dan #terimakasihnasa