Menurut perkiraan saat ini, mungkin ada sebanyak 100 miliar planet di Galaksi Bima Sakti saja. Sayangnya, menemukan bukti dari planet-planet ini adalah pekerjaan yang sulit dan menghabiskan waktu. Untuk sebagian besar, para astronom terpaksa mengandalkan metode tidak langsung yang mengukur penurunan dalam kecerahan bintang (Metode Transit) dari pengukuran Doppler dari gerak bintang itu sendiri (Metode Kecepatan Radial).
Pencitraan langsung sangat sulit karena efek pembatalan yang dimiliki bintang, di mana kecerahannya membuat sulit untuk menemukan planet yang mengorbitnya. Untungnya sebuah studi baru yang dipimpin oleh Infrared Processing and Analysis Center (IPAC) di Caltech telah menentukan bahwa mungkin ada jalan pintas untuk menemukan exoplanet menggunakan pencitraan langsung. Solusinya, menurut mereka, adalah mencari sistem dengan cakram puing-puing keliling, karena mereka yakin memiliki setidaknya satu planet raksasa.
Studi yang berjudul "Sebuah Survei Pencitraan Langsung dari Spitzer Terdeteksi Diskus Puing: Kejadian Planet Raksasa dalam Sistem Dusty", baru-baru ini muncul di Jurnal Astronomi. Tiffany Meshkat, asisten ilmuwan penelitian di IPAC / Caltech, adalah penulis utama studi ini, yang ia lakukan saat bekerja di Jet Propulsion Laboratory NASA sebagai peneliti postdoctoral.
Demi penelitian ini, Dr. Meshkat dan rekan-rekannya memeriksa data pada 130 sistem bintang tunggal yang berbeda dengan disk puing, yang kemudian mereka bandingkan dengan 277 bintang yang tampaknya tidak meng-host disk. Semua bintang ini diamati oleh Spitzer Space Telescope milik NASA dan semuanya berusia relatif muda (kurang dari 1 miliar tahun). Dari 130 sistem ini, 100 sebelumnya telah dipelajari untuk menemukan exoplanet.
Meshkat dan timnya kemudian menindaklanjuti 30 sistem yang tersisa menggunakan data dari W.M. Keck Observatory di Hawaii dan Teleskop Sangat Besar Eropa Southern Observatory (ESO) di VLT. Meskipun mereka tidak mendeteksi adanya planet baru di sistem ini, pemeriksaan mereka membantu menggambarkan kelimpahan planet di sistem yang memiliki cakram.
Apa yang mereka temukan adalah bahwa bintang-bintang muda dengan cakram puing-puing lebih mungkin juga memiliki planet ekstrasurya raksasa dengan orbit lebar daripada yang tidak. Planet-planet ini juga memiliki massa lima kali lebih besar dari Jupiter, sehingga menjadikannya "Super-Jupiters". Meshkat menjelaskan dalam siaran pers NASA baru-baru ini, studi ini akan membantu ketika tiba saatnya bagi pemburu planet ekstrasurya untuk memilih target mereka:
“Penelitian kami penting untuk bagaimana misi masa depan akan merencanakan bintang mana yang akan diamati. Banyak planet yang telah ditemukan melalui pencitraan langsung berada di sistem yang memiliki disk puing-puing, dan sekarang kita tahu debu bisa menjadi indikator dunia yang belum ditemukan. "
Penelitian ini, yang merupakan pemeriksaan terbesar terhadap bintang-bintang dengan disk puing-puing berdebu, juga memberikan bukti terbaik hingga saat ini bahwa planet-planet raksasa bertanggung jawab untuk menjaga disk puing-puing tetap terkendali. Sementara penelitian tidak secara langsung menyelesaikan mengapa keberadaan planet raksasa akan menyebabkan puing-puing disk terbentuk, penulis menunjukkan bahwa hasil mereka konsisten dengan prediksi bahwa puing-puing disk adalah produk dari planet raksasa yang mengaduk dan menyebabkan tabrakan debu.
Dengan kata lain, mereka percaya bahwa gravitasi planet raksasa akan menyebabkan planet bertabrakan, sehingga mencegah mereka membentuk planet tambahan. Sebagai rekan penulis studi Dimitri Mawet, yang juga seorang ilmuwan peneliti senior JPL, menjelaskan:
"Mungkin saja kami tidak menemukan planet kecil dalam sistem ini karena, pada awalnya, benda-benda masif ini menghancurkan blok bangunan planet berbatu, mengirim mereka menabrak satu sama lain dengan kecepatan tinggi bukannya menggabungkan dengan lembut. "
Di dalam Tata Surya, planet-planet raksasa menciptakan semacam sabuk puing. Misalnya, antara Mars dan Jupiter, Anda memiliki Sabuk Asteroid Utama, sementara di luar Neptunus terletak Sabuk Kuiper. Banyak sistem yang diuji dalam penelitian ini juga memiliki dua sabuk, meskipun mereka secara signifikan lebih muda dari sabuk Tata Surya sendiri - kira-kira 1 miliar tahun dibandingkan dengan 4,5 miliar tahun.
Salah satu sistem yang diperiksa dalam penelitian ini adalah Beta Pictoris, sistem yang memiliki disk puing, komet, dan satu planet ekstrasurya yang dikonfirmasi. Planet ini, dinamai Beta Pictoris b, yang memiliki 7 massa Jupiter dan mengorbit bintang pada jarak 9 AU - yaitu sembilan kali jarak antara Bumi dan Matahari. Sistem ini telah secara langsung dicitrakan oleh para astronom di masa lalu menggunakan teleskop berbasis darat.
Yang cukup menarik, para astronom memperkirakan keberadaan planet ekstrasurya ini jauh sebelum dikonfirmasi, berdasarkan keberadaan dan struktur piringan puing sistem. Sistem lain yang dipelajari adalah HR8799, sistem dengan disk puing yang memiliki dua sabuk debu yang menonjol. Dalam sistem semacam ini, keberadaan lebih banyak planet raksasa disimpulkan berdasarkan pada kebutuhan sabuk debu ini untuk dipertahankan.
Ini diyakini sebagai kasus untuk Tata Surya kita sendiri, di mana 4 miliar tahun lalu, planet-planet raksasa mengalihkan komet-komet ke Matahari. Ini mengakibatkan Late Bombardment, di mana planet-planet bagian dalam terkena dampak yang tak terhitung jumlahnya yang masih terlihat sampai sekarang. Para ilmuwan juga percaya bahwa selama periode inilah migrasi dari Jupiter, Saturnus, Uranus dan Neptunus menangkis debu dan tubuh kecil untuk membentuk Sabuk Kuiper dan Sabuk Asteroid.
Meshkat dan timnya juga mencatat bahwa sistem yang mereka periksa mengandung lebih banyak debu daripada Tata Surya kita, yang dapat disebabkan oleh perbedaan usia mereka. Dalam kasus sistem yang berusia sekitar 1 miliar tahun, peningkatan kehadiran debu bisa jadi merupakan hasil dari tubuh kecil yang belum membentuk tubuh yang lebih besar bertabrakan. Dari ini, dapat disimpulkan bahwa Tata Surya kita pernah jauh lebih berdebu juga.
Namun, para penulis mencatat juga mungkin bahwa sistem yang mereka amati - yang memiliki satu planet raksasa dan disk puing - mungkin mengandung lebih banyak planet yang belum ditemukan. Pada akhirnya, mereka mengakui bahwa lebih banyak data diperlukan sebelum hasil ini dapat dianggap konklusif. Tetapi sementara itu, penelitian ini dapat berfungsi sebagai panduan di mana eksoplanet dapat ditemukan.
Seperti Karl Stapelfeldt, kepala ilmuwan dari Exoplanet Exploration Program Office NASA dan rekan penulis dalam penelitian ini, menyatakan:
"Dengan menunjukkan kepada para astronom di mana misi masa depan seperti Teleskop Luar Angkasa James Webb NASA memiliki peluang terbaik untuk menemukan exoplanet raksasa, penelitian ini membuka jalan menuju penemuan di masa depan."
Selain itu, penelitian ini dapat membantu menginformasikan pemahaman kita sendiri tentang bagaimana Tata Surya berevolusi selama miliaran tahun. Untuk beberapa waktu, para astronom berdebat apakah planet seperti Jupiter bermigrasi ke posisi mereka saat ini, dan bagaimana ini memengaruhi evolusi Tata Surya. Dan terus ada perdebatan tentang bagaimana Sabuk Utama terbentuk (mis. Kosong penuh).
Terakhir, namun tidak kalah pentingnya, ini dapat menginformasikan survei di masa depan, membuat para astronom tahu sistem bintang mana yang berkembang di sepanjang garis yang sama seperti yang kita miliki, miliaran tahun yang lalu. Di mana pun sistem bintang memiliki disk puing, mereka menyimpulkan keberadaan raksasa gas yang sangat besar. Dan di mana mereka memiliki disk dengan dua sabuk debu yang menonjol, mereka dapat menyimpulkan bahwa itu juga akan menjadi sistem yang mengandung banyak planet dan dan dua sabuk.
