Dari Awan Debu dan Gas ke Cakram Protoplanet

Bintang yang baru dilahirkan layaknya “bayi” yang menangis keras, menyemburkan partikel jet ganas berupa material yang dipercepat secara magnetis saat memperoleh suplai makanan dari gas dan debu yang mengitarinya. Seperti adonan pizza yang diratakan saat diputar oleh koki, material gas dan debu kemudian mengembun menjadi cakram datar.

Putaran “adonan pizza” sangat tergantung pada bagaimana awan kosmik runtuh. Arah putaran akan tetap sama seumur hidup sistem, kecuali terganggu oleh interaksi dengan sistem bintang lain yang berada cukup dekat. Sekitar 100.000 tahun, ketebalan awan kosmik mulai menipis, sehingga dua struktur berbeda mulai terlihat, bintang yang baru dilahirkan beserta cakram luas debu dan gas.

“Cemilan” Planet

Komposisi seluruh sistem masih didominasi hidrogen dan helium, dengan rasio 100:1 dibandingkan gas dan debu pada cakram.  Debu yang mengandung unsur-unsur seperti karbon dan besi, sangat dibutuhkan untuk membentuk planet.

“Pada dasarnya, planet adalah remah-remah yang tidak dimakan bintang,” kata ilmuwan Joel Green dari Space Telescope Science Institute.

Para ilmuwan yang mempelajari sistem bintang yang sangat muda, mencari fitur khas dalam cakram yang mengindikasikan lokasi pembentukan planet. Pada awalnya, gaya gravitasi kandidat planet akan melengkungkan material di sekitarnya hingga berbentuk spiral. Seiring pertumbuhannya, planet akan mengukir celah yang lebih besar pada cakram.

Yasuhiro Hasegawa mempelajari cakram protoplanet di Laboratorium Propulsi Jet NASA.
Kredit: NASA/JPL-Caltech/J. Thompson

Yasuhiro Hasegawa, seorang peneliti di Laboratorium Propulsi Jet NASA, telah mempelajari satu sampel cakram protoplanet yang cukup terkenal, HL Tau. Hasegawa menggunakan Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), jajaran teleskop radio di Chili. Celah pada cakram terlihat mirip cincin, yang diduga sebagai “jejak kaki” kandidat planet. “Penemuan ini adalah lompatan besar dalam bidang yang kami tekuni,” katanya.

Gambar cakram protoplanet di sekitar bintang muda TW Hydrae oleh ALMA.
Kredit: S. Andrews (Harvard-Smithsonian CFA); B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Sistem yang lebih misterius disebut TW Hydrae, bintang relatif dekat yang terletak 175 tahun cahaya dan diketahui masih memiliki cakram protoplanet kaya gas. ALMA juga mengungkap hal paling menonjol dari cakram ini, berupa celah yang menunjukkan proses pembentukan planet. Namun, celah muncul di tempat yang sangat berbeda tergantung pada panjang gelombang cahaya yang digunakan untuk mendeksi. ALMA yang mendeteksi pada panjang gelombang radio, menceritakan kisah yang berbeda dari deteksi panjang gelombang cahaya kasat mata oleh Very Large Telescope milik European Southern Observatory.

“Mengapa bisa berbeda? Dan, apa penyebabnya?” jelas ilmuwan Hannah Jang-Condell dari Universitas Wyoming. “Masih menjadi teka-teki.”

Hannah Jang-Condell mempelajari cakram protoplanet di Universitas Wyoming.
Kredit: NASA/JPL-Caltech/J. Thompson

Teleskop Antariksa James Webb NASA, yang direncanakan untuk diluncurkan pada tahun 2021, dapat memberikan banyak informasi tentang cakram protoplanet seperti ini dengan mengukur radiasi panas yang mereka pancarkan dalam panjang gelombang cahaya inframerah.

Baca juga: Sistem TW Hydrae, Bukti Proses Konstruksi Tata Surya Eksoplanet

Bintang Muda Rakus

Perubahan pada bintang dan cakram protoplanet yang mengelilinginya, sering terjadi dalam waktu yang jauh lebih lama daripada usia hidup manusia. Tetapi, bintang muda FU Orionis telah menunjukkan perubahan nyata hanya dalam beberapa dekade, dan menawarkan pemandangan langka proses pembentukan planet.

Ilustrasi bintang FU Orionis.
Kredit: NASA/JPL-Caltech

Pada tahun 1936, para astronom mengamati FU Orionis yang skala kecerahannya meningkat 100 kali lipat daripada biasanya, saat “menelan” gas dan debu dari cakram di sekitarnya. Baru-baru ini, para astronom menggunakan Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) dan Teleskop Antariksa Spitzer NASA, untuk mengamati bintang muda itu. Para astronom menemukan FU Orionis yang telah “memakan” bagian terdalam cakram, dan skala kecerahan bintang telah perlahan memudar secara keseluruhan sejak tahun 1936.

Gejolak yang terlihat lebih dari 80 tahun lalu, akan mengubah komposisi unsur kimia yang berputar paling dekat dengan bintang. Jika suatu hari material tersebut bisa membentuk planet, takdir yang menantinya akan berubah oleh aktivitas “ngemil” FU Orionis.

Baca juga: FU Orionis, Bintang Rakus yang Memegang Petunjuk Pembentukan Planet

Visualisasi cakram protoplanet.

Kredit: NASA/JPL-Caltech/D.Berry dan NASA Goddard Scientific Visualization Studio.

Lantas, bagaimana remah-remah ini mampu bertahan dari bintang induk yang selalu lapar? Pelajari lebih lanjut di artikel: Proses Awal Pembentukan Sistem Planet

Ditulis oleh: Elizabeth Landau, exoplanets.nasa.gov

Sumber: From Cloud to Disk

#terimakasihgoogle dan #terimakasihnasa