Pada bulan Februari 2017, para ilmuwan NASA mengumumkan keberadaan tujuh planet terestrial (yaitu berbatu) dalam sistem bintang TRAPPIST-1. Sejak saat itu, sistem telah menjadi titik fokus penelitian intensif untuk menentukan apakah planet-planet ini dapat dihuni atau tidak. Pada saat yang sama, para astronom bertanya-tanya apakah semua planet sistem itu benar-benar diperhitungkan.
Misalnya, dapatkah sistem ini memiliki raksasa gas yang bersembunyi di luarnya, seperti halnya banyak sistem lain dengan planet berbatu (misalnya, kita) lakukan? Itulah pertanyaan yang dicari oleh tim ilmuwan, yang dipimpin oleh para peneliti dari Carnegie Institute of Science, dalam sebuah penelitian terbaru. Menurut temuan mereka, TRAPPIST-1 dapat mengorbit oleh gas raksasa pada jarak yang jauh lebih besar dari tujuh planet berbatu.
Penelitian yang berjudul "Kendala Astrometri pada Massa Planet Raksasa Gas Jangka Panjang dalam Sistem Planet TRAPPIST-1", baru-baru ini muncul di Jurnal Astronomi. Seperti yang mereka tunjukkan dalam penelitian mereka, tim mengandalkan pengamatan tindak lanjut yang dibuat dari TRAPPIST-1 selama lima tahun (dari 2011 hingga 2016) menggunakan teleskop du Pont di Las Campanas Observatory di Chile.
Dengan menggunakan pengamatan ini, mereka berusaha untuk menentukan apakah TRAPPIST-1 bisa memiliki raksasa gas yang sebelumnya tidak terdeteksi mengorbit dalam jangkauan luar sistem. Alan Boss - seorang astrofisikawan dan ilmuwan planet dengan Departemen Magnetisme Terrestrial Institut Carnegie dan penulis utama di kertas - menjelaskan dalam pernyataan pers Carnegie:
“Sejumlah sistem bintang lain yang mencakup planet seukuran Bumi dan super-Bumi juga merupakan rumah bagi setidaknya satu raksasa gas. Jadi, menanyakan apakah ketujuh planet ini memiliki saudara kandung gas raksasa dengan orbit periode yang lebih lama adalah pertanyaan penting. ”
Selama bertahun-tahun, Boss telah melakukan survei perburuan planet ekstrasurya dengan rekan penulis penelitian ini - Alycia J. Weinberger, Ian B. Thompson, dkk. - Dikenal sebagai Carnegie Astrometric Planet Search. Survei ini bergantung pada Carnegie Astrometric Planet Search Camera (CAPSCam), sebuah instrumen pada telecope du Pont yang mencari planet ekstrasolar menggunakan metode astrometri.
Metode perburuan exoplanet tidak langsung ini menentukan keberadaan planet di sekitar bintang dengan mengukur goyangan bintang inang ini di sekitar pusat massa sistem (alias barycenter-nya). Menggunakan CAPSCam, Boss dan rekan-rekannya mengandalkan beberapa tahun pengamatan dari TRAPPIST-1 untuk menentukan batas massa atas untuk setiap raksasa gas potensial yang mengorbit dalam sistem.
Dari ini, mereka menyimpulkan bahwa planet-planet yang mencapai 4,6 Misa Jupiter dapat mengorbit bintang dengan periode satu tahun. Selain itu, mereka menemukan bahwa planet hingga 1,6 Misa Jupiter dapat mengorbit bintang dengan periode 5 tahun. Dengan kata lain, adalah mungkin bahwa TRAPPIST-1 memiliki beberapa raksasa gas periode panjang yang mengorbit jangkauan luarnya, banyak dengan cara yang sama seperti raksasa gas periode panjang ada di luar orbit Mars di Tata Surya.
Jika benar, keberadaan planet-planet raksasa ini dapat menyelesaikan debat yang sedang berlangsung tentang pembentukan raksasa gas Tata Surya. Menurut teori yang paling banyak diterima tentang pembentukan Tata Surya (yaitu Hipotesis Nebular), Matahari dan planet-planet dilahirkan dari nebula gas dan debu. Setelah awan ini mengalami keruntuhan gravitasi di pusatnya, membentuk Matahari, debu dan gas yang tersisa diratakan menjadi piringan yang mengelilinginya.
Bumi dan planet-planet terestrial lainnya (Merkurius, Venus dan Mars) semuanya terbentuk lebih dekat ke Matahari dari pertambahan mineral silikat dan logam. Adapun raksasa gas, ada beberapa teori yang bersaing tentang bagaimana mereka terbentuk. Dalam satu skenario, yang dikenal sebagai teori Core Accretion, raksasa gas juga mulai bertambah dari bahan padat (membentuk inti padat) yang menjadi cukup besar untuk menarik selubung gas di sekitarnya.
Sebuah penjelasan yang bersaing - dikenal sebagai teori Disk Instability - mengklaim bahwa mereka terbentuk ketika piringan gas dan debu mengambil formasi lengan spiral (mirip dengan galaksi). Lengan-lengan ini kemudian mulai meningkat dalam massa dan kepadatan, membentuk gumpalan yang dengan cepat bergabung untuk membentuk raksasa gas bayi. Menggunakan model komputasi, Boss dan rekannya mempertimbangkan kedua teori untuk melihat apakah raksasa gas dapat terbentuk di sekitar bintang bermassa rendah seperti TRAPPIST-1.
Sedangkan Core Accretion tidak mungkin, teori Disk Instability mengindikasikan bahwa raksasa gas dapat terbentuk di sekitar TRAPPIST-1 dan bintang kerdil merah bermassa rendah lainnya. Dengan demikian, penelitian ini memberikan kerangka teoritis untuk keberadaan gas raksasa di sistem bintang katai merah yang sudah diketahui memiliki planet berbatu. Ini tentu saja berita yang menggembirakan bagi para pemburu planet ekstrasurya mengingat serentetan planet berbatu telah ditemukan mengorbit katai merah belakangan ini.
Selain TRAPPIST-1, ini termasuk exoplanet terdekat dengan Tata Surya (Proxima b), serta LHS 1140b, Gliese 581g, Gliese 625b, dan Gliese 682c. Tetapi seperti yang juga dicatat oleh Boss, penelitian ini masih dalam masa pertumbuhan, dan banyak penelitian dan diskusi perlu dilakukan sebelum apa pun dapat dikatakan secara meyakinkan. Untungnya, studi seperti ini membantu membuka pintu untuk studi dan diskusi tersebut.
"Planet gas raksasa yang ditemukan pada orbit periode panjang di sekitar TRAPPIST-1 dapat menantang teori akresi inti, tetapi tidak harus teori ketidakstabilan cakram," kata Boss. "Ada banyak ruang untuk penyelidikan lebih lanjut antara orbit periode yang lebih panjang yang kami pelajari di sini dan orbit yang sangat pendek dari tujuh planet TRAPPIST-1 yang diketahui."
Boss dan timnya juga menegaskan bahwa pengamatan lanjutan dengan CAPSCam dan penyempurnaan lebih lanjut dalam pipa analisis datanya akan mendeteksi planet jangka panjang, atau menempatkan batasan yang lebih ketat pada batas massa atas mereka. Dan tentu saja, penyebaran teleskop inframerah generasi berikutnya, seperti James Webb Space Telescope, akan membantu dalam perburuan gas raksasa di sekitar bintang katai merah.
