Visualisasi proses awal pembentukan sistem
planet.
Kredit: NASA/JPL-Caltech/D.Berry dan NASA Goddard Scientific
Visualization Studio.
Cakram protoplanet muda yang mengitari bintang, didominasi oleh gas dan debu yang ukurannya tak lebih
besar daripada butiran pasir. Bintang induk yang baru dilahirkan masih menghembuskan
angin sangat panas, berupa partikel bermuatan positif yang disebut proton dan
atom helium netral. Banyak material dari cakram yang jatuh ke bintang. Tetapi,
kelompok-kelompok kecil partikel debu yang tidak jatuh ke bintang saling
bertabrakan dan menggumpal menjadi objek yang lebih besar. Untuk
membentuk planet, hanya dibutuhkan kurang dari 1% massa cakram gas
dan debu.
“Bila mengamati tata surya kita saat ini, berarti
kita melihat mereka yang bertahan menghadapi proses awal pembentukan sistem
planet,“ kata Eric Mamajek, seorang pejabat di Exoplanet Exploration Program NASA. “Mungkin ada planet generasi
awal yang bermigrasi ke dalam dan diserap oleh Matahari, hanya dalam beberapa
juta tahun pertama sejarah tata surya.”
Molekul gas merekatkan partikel-partikel
material padat, gumpalan debu menjadi kerikil, kerikil menjadi batu yang lebih
besar. Seluruh material padat digiling menjadi satu untuk membentuk struktur yang
lebih besar, meskipun ada yang hancur, tetapi yang lain mampu bertahan. Inilah building blocks planet, yang juga
disebut “planetesimal.”
 |
| Eric Mamajek mempelajari eksoplanet di
Laboratorium Propulsi Jet NASA. Kredit: NASA/JPL-Caltech |
Suhu Cakram
Daerah cakram yang lebih dingin karena berada
cukup jauh dari bintang induk, memungkinkan molekul air untuk dapat membeku.
Serpihan-serpihan kecil es bergabung dengan debu dan membentuk bola-bola salju
yang bisa menjadi inti planet raksasa. Daerah yang lebih dingin juga
memungkinkan putaran molekul gas melambat untuk ditarik oleh gravitasi sebuah
planet. Seperti itulah Jupiter, Saturnus, Uranus dan Neptunus, planet-planet
raksasa gas tata surya, diperkirakan terbentuk. Inti batu dan es menarik gas
dari cakram yang membentuk lapisan gas (atmosfer) planet seperti yang kita
lihat hari ini. Jupiter dan Saturnus adalah planet-planet pertama yang
kemungkinan terbentuk relatif cepat, hanya dalam waktu 10 juta tahun pertama
sejarah tata surya.
Di daerah cakram yang lebih hangat karena
berada lebih dekat dari bintang, planet berbatu terbentuk setelah raksasa es
terbentuk, dan jumlah molekul gas tak terlalu banyak untuk bisa ditarik oleh
planet terestrial. Planet berbatu seperti Merkurius, Venus, Bumi dan Mars diperkirakan
membutuhkan waktu puluhan juta tahun untuk terbentuk setelah kelahiran bintang.
Detail lokasi pada cakram yang cenderung menjadi tempat planet terbentuk masih belum
bisa dipastikan, dan studi yang membidanginya terus digelar.
“Kami ingin mengetahui lokasi pasti di mana
segala sesuatunya runtuh dengan mudah, tetapi tidak terlalu jauh dari bintang sehingga
materialnya begitu tersebar,” kata Joel Green, ilmuwan dari Space Telescope Science Institute.
Cara berbeda untuk membentuk planet disebut “ketidakstabilan
gravitasi”. Ketika kantong-kantong gas pada cakram protoplanet menjadi terlalu
padat, mereka dapat mendingin dan berkontraksi dengan cepat menjadi objek mulai
dari komet hingga planet. Molekul gas yang memadat hanya bisa terjadi jika
berada jauh dari bintang, sehingga gaya gravitasi bintang tidak mengoyaknya.
Bukannya bermula dari butiran-butiran debu dan material yang terakumulasi
selama jutaan tahun, objek yang lahir melalui ketidakstabilan gravitasi
diperkirakan mencapai ukuran maksimal hanya dalam waktu beberapa ribu tahun.
Planet-planet raksasa tata surya kita pernah
dianggap terbentuk dengan cara ini, melalui keruntuhan gas pada cakram. Namun, saat
ini para ilmuwan menduga “ketidakstabilan gravitasi” hanya membentuk planet
yang jauh lebih masif daripada Jupiter yang mengorbit bintang-bintang lain. Beberapa
bintang katai coklat, objek yang terlalu besar untuk dianggap sebagai planet,
namun terlalu kecil untuk melakukan fusi nuklir hidrogen dan menjadi bintang
sejati, mungkin juga terlahir melalui cara ini.
Sementara di tata surya kita sendiri,
objek-objek es kecil di Sabuk Kuiper, tempat Pluto mengorbit, diperkirakan
terbentuk juga dari cakram protoplanet. Objek yang disebut “Cold Classical Belt” ini terbentuk
dengan cepat dari keruntuhan batu dan es.
 |
| Raksasa gas muda PDS 70b di dalam cakram
protoplanet yang mengelilingi bintang induk. Kredit: ESO/A. Müller dkk. |
Proses Pembentukan Planet
Para astronom hanya memiliki sedikit sampel
bakal planet yang terbentuk di cakram protoplanet. Di antaranya adalah planet
muda PDS 70b, yang dipelajari oleh dua tim ilmuwan dari Max Planck Institute for Astronomy di Jerman. Mereka menggunakan Very Large Telescope milik Southern Observatory di Paranal, Chili,
untuk membidik gambar PDS 70b.
Planet raksasa gas ini ukurannya sudah
melampaui Jupiter, namun masih tetap bertambah besar. Gaya gravitasi planet mengukir
celah besar pada cakram dan mengorbit bintang induk dari jarak Uranus mengorbit
Matahari. Karena terus mengakumulasi material dari cakram sembari melepaskan
energi, PDS 70b lebih panas daripada planet mana pun di tata surya kita. Suhu PDS
70b mencapai 1.000 derajat Celcius.
Sistem bintang PDS 70 baru berusia 5 juta
tahun, hanya 0,1 persen usia Bumi. Meskipun baru dilahirkan, André Müller,
penanggung jawab tim studi dari Max
Planck Institute for Astronomy, menganggap PDS 70b layaknya seorang anak
berusia 14 tahun. “Belum sepenuhnya dewasa,” katanya. “Agak liar, tapi mulai
mencapai tahap kedewasaan.”
Setelah terbentuk, planet-planet tak sekadar
berdiam diri di tempat. Mereka bergerak dan berinteraksi satu sama lain,
termasuk dengan gas di dalam cakram protoplanet. Pelajari mengapa seluruh
sistem planet bisa terlempar ke dalam kekacauan, di artikel: Distribusi Orbit, Fase Kekacauan Evolusi Sistem Planet.
Ditulis oleh: Elizabeth Landau,
exoplanets.nasa.gov
Sumber: Collisions, Collisions
Komentar
Posting Komentar