Apakah ada Bumi lain di suatu tempat di galaksi kita? Dengan lauch pesawat ruang angkasa Kepler baru-baru ini, para astronom semakin dekat dan lebih dekat untuk menemukan planet seukuran Bumi di orbit mirip Bumi. Tetapi begitu pencarian berhasil, pertanyaan berikutnya yang mendorong penelitian adalah: Apakah planet itu layak huni? Apakah atmosfernya mirip Bumi? Menjawab pertanyaan-pertanyaan itu tidak mudah. Tetapi teleskop yang diangkat untuk tugas itu adalah James Webb Space Telescope (JWST), yang direncanakan untuk diluncurkan pada tahun 2013. Dua peneliti baru-baru ini memeriksa kemampuan JWST untuk mengkarakterisasi atmosfer dari planet-planet mirip Bumi yang hipotetis, dan menemukan bahwa ini adalah teleskop. yang akan dapat mendeteksi gas tertentu yang disebut biomarker, seperti ozon dan metana, untuk dunia seukuran Bumi yang dekat. (Lihat artikel terkait kami: Tanya Jawab dengan Dr. John Mather di JWST.)
Karena cerminnya yang besar dan lokasinya di titik L2 di luar angkasa, James Webb Space Telescope akan menawarkan para astronom kemungkinan nyata pertama untuk menemukan jawaban tentang kelayakhunian dari dunia yang mirip Bumi, kata Lisa Kaltenegger dari Harvard-Smithsonian Center untuk Astrofisika dan Wesley Traub dari Jet Propulsion Laboratory. "Kita harus benar-benar beruntung menguraikan atmosfer planet seperti Bumi selama acara transit sehingga kita dapat mengatakan bahwa itu seperti Bumi," kata Kaltenegger. "Kita perlu menambahkan banyak transit untuk melakukannya - ratusan dari mereka, bahkan untuk bintang-bintang sedekat 20 tahun cahaya."
"Meskipun sulit, itu akan menjadi upaya yang sangat menarik untuk menandai atmosfer planet yang jauh," tambahnya.
Dalam sebuah peristiwa transit, sebuah planet ekstrasurya jauh yang melintasi di depan bintangnya terlihat dari Bumi. Saat planet ini transit, gas-gas di atmosfernya menyerap sebagian kecil cahaya bintang, meninggalkan sidik jari khusus untuk setiap gas. Dengan memecah cahaya bintang menjadi pelangi warna atau spektrum, para astronom dapat mencari sidik jari itu. Kaltenegger dan Traub mempelajari apakah sidik jari itu dapat dideteksi oleh JWST.
Teknik transit sangat menantang. Jika Bumi seukuran bola basket, atmosfer akan setipis selembar kertas, sehingga sinyal yang dihasilkan sangat kecil. Selain itu, metode ini hanya berfungsi ketika planet berada di depan bintangnya, dan setiap transit paling lama berlangsung selama beberapa jam.
Kaltenegger dan Traub pertama kali dianggap sebagai dunia seperti Bumi yang mengorbit bintang seperti Matahari. Untuk mendapatkan sinyal yang terdeteksi dari satu transit, bintang dan planet harus sangat dekat dengan Bumi. Satu-satunya bintang mirip Matahari yang cukup dekat adalah Alpha Centauri A. Belum ada dunia seperti itu yang ditemukan, tetapi teknologi baru sekarang mampu mendeteksi dunia seukuran Bumi.
Penelitian ini juga mempertimbangkan planet yang mengorbit bintang katai merah. Bintang-bintang seperti itu, yang disebut tipe M, adalah yang paling melimpah di Bima Sakti - jauh lebih umum daripada bintang kuning tipe G seperti Matahari. Mereka juga lebih dingin dan lebih redup daripada Matahari, serta lebih kecil, yang membuat menemukan planet mirip Bumi yang mentransaksikan bintang M lebih mudah.
Dunia yang menyerupai Bumi harus mengorbit dekat dengan katai merah agar cukup hangat untuk air cair. Akibatnya, planet ini akan mengorbit lebih cepat dan setiap transit akan berlangsung beberapa jam hingga hanya beberapa menit. Tetapi akan mengalami lebih banyak transit dalam jumlah waktu tertentu. Para astronom dapat meningkatkan peluang mereka untuk mendeteksi atmosfer dengan menambahkan sinyal dari beberapa transit, membuat bintang katai merah menarik target karena transit mereka yang lebih sering.
Dunia seperti Bumi yang mengorbit bintang seperti Matahari akan menjalani transit 10 jam setiap tahun. Mengumpulkan 100 jam pengamatan transit akan memakan waktu 10 tahun. Sebaliknya, Bumi yang mengorbit bintang katai merah berukuran sedang akan menjalani transit satu jam setiap 10 hari sekali. Mengumpulkan 100 jam pengamatan transit akan memakan waktu kurang dari tiga tahun.
"Bintang katai merah terdekat menawarkan kemungkinan terbaik untuk mendeteksi biomarker di atmosfer Bumi yang transit," kata Kaltenegger.
"Pada akhirnya, pencitraan langsung - mempelajari foton cahaya dari planet itu sendiri - dapat membuktikan metode yang lebih kuat untuk mengkarakterisasi atmosfer dunia seperti Bumi daripada teknik transit," kata Traub.
Studi langsung telah digunakan untuk membuat peta suhu kasar planet ekstrasolar raksasa yang sangat panas. Dengan instrumen generasi mendatang, para astronom mungkin dapat mempelajari komposisi atmosfer, bukan hanya suhu. Karakterisasi "titik biru pucat" adalah langkah berikutnya dari sana, apakah dengan menambahkan ratusan transit dari satu planet atau dengan menghalangi cahaya bintang dan menganalisis cahaya planet secara langsung.
Dalam skenario kasus terbaik, Alpha Centauri A mungkin berubah menjadi planet yang menyerupai Bumi yang sedang transit yang belum ada yang melihatnya. Kemudian, para astronom hanya membutuhkan beberapa transit untuk menguraikan atmosfer planet itu dan mungkin mengkonfirmasi keberadaan Bumi kembar pertama.
Sumber: Pusat Harvard Untuk Astrofisika
