Bagaimana dua planet yang sangat mirip dalam beberapa hal memiliki kepadatan yang berbeda? Menurut sebuah studi baru, tabrakan dahsyat mungkin disalahkan.
Di Tata Surya kita, semua planet bagian dalam adalah dunia berbatu kecil dengan kepadatan serupa, sedangkan planet luar adalah raksasa gas dengan kepadatannya sendiri yang serupa. Tetapi tidak semua tata surya seperti kita.
Misi Kepler menemukan berbagai macam exoplanet selama sembilan tahun operasinya. Berkat misi itu, kita sekarang tahu 2.000 eksoplanet yang dikonfirmasi saja yang memiliki kurang dari tiga jari-jari Bumi. Dan meskipun 2.000 planet ini memiliki kisaran ukuran yang cukup ketat, kepadatannya bisa sangat bervariasi.
Makalah baru ini diterbitkan di Astronomi Alam oleh para astronom Aldo S. Bonomo dan Mario Damasso dari Istituto Nazionale Di Astrofisica (INAF), dan oleh Center for Astrophysics | Li Zeng, astrofisika Harvard & Smithsonian (CfA). Sebuah tim besar dari kolega yang terlalu banyak untuk dicantumkan juga terlibat dalam penelitian ini.
Beberapa dari 2.000 exoplanet yang disebutkan sebelumnya memiliki kerapatan lebih rendah daripada raksasa gas Neptunus, yang terdiri dari volatil dengan kerapatan rendah, sementara beberapa memiliki kerapatan lebih tinggi dari Bumi, yang sebagian besar terdiri dari batuan (sekitar 32% besi.) Sebuah studi baru meneliti exoplanet di sistem Kepler-107 untuk mencoba dan memahami bagaimana planet-planet dalam sistem yang sama dan dengan ukuran yang sama dapat memiliki berbagai kepadatan.
Tim ini fokus pada sistem Kepler-107 karena mengandung empat planet seukuran Neptunus: Kepler-107b, c, d dan e. Kedua planet terdalam, 107b dan 107c, memiliki jari-jari yang hampir identik dengan jari-jari 1,5 dan 1,6, tetapi 107c lebih dari dua kali lebih padat dari 107b. Bagaimana si kembar ini, yang merupakan bagian dari sistem planet yang sangat kompak, memiliki komposisi yang berbeda?
"Ini adalah satu dari banyak sistem planet ekstrasurya yang menarik yang telah ditemukan dan ditandai oleh teleskop ruang angkasa Kepler."
Li Zeng, Departemen Ilmu Bumi dan Planet, Universitas Harvard.
Jawaban singkatnya adalah apakah mereka terbentuk dalam kondisi yang sangat berbeda, atau bahwa sesuatu yang dramatis terjadi pasca-pembentukan untuk mengubah kepadatan mereka secara drastis.
Sebelum Kepler, para astronom hanya memiliki Tata Surya kita sendiri. Dan dalam Sistem kami, tampak bahwa Jupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus terbentuk di bagian luar cakram protoplanet, dari es dan gas dingin yang menyusun sebagian besar material di Tata Surya bagian luar. Di bagian dalam Tata Surya muda, planet-planet berbatu terbentuk dari bahan yang selamat dari radiasi Matahari, seperti silikat dan besi.
Tetapi misi Kepler menunjukkan kepada kita bahwa apa yang kita anggap sebagai norma, yaitu Tata Surya kita sendiri, hanyalah satu jalur yang dapat ditempuh oleh tata surya. Kepler menemukan banyak yang disebut "Hot Jupiters", dunia besar, gas yang mengorbit sangat dekat dengan bintang mereka sendiri. Raksasa gas raksasa ini tidak mungkin terbentuk begitu dekat dengan bintang-bintang mereka, karena gas-gas yang mereka bentuk tidak akan bertahan dalam jarak yang begitu dekat dengan bintang mereka. Mereka pasti sudah terbentuk lebih jauh kemudian bermigrasi.
Ada bukti bahwa Jupiter terbentuk di luar Tata Surya kita, kemudian bermigrasi lebih dekat ke Matahari, sebelum menemukan jalannya ke orbitnya saat ini. Tapi sejauh yang kita tahu, planet berbatu dalam tidak bermigrasi: mereka terbentuk di Tata Surya bagian dalam dan tinggal di sini.
Sistem Kepler 107 juga menunjukkan kepada kita bahwa tata surya dapat terbentuk secara berbeda dari milik kita, dan bahwa tabrakan dahsyat antara dua dunia dapat mengubah kepadatannya.
Kepler 107b dan 107c memiliki jari-jari 1,53 dan 1,59 jari-jari Bumi, periode orbital 3,18 dan 4,9 hari, tetapi kepadatan masing-masing 5,3 dan 12,65 gram per sentimeter kubik. Apa yang bisa menjelaskan perbedaan besar dalam kepadatan? Jika radiasi matahari bertanggung jawab, dengan mendidihkan volatil, maka tidakkah kedua planet menjadi sasarannya? Juga, planet terluar memiliki kerapatan yang lebih besar, bukan yang terluar.
Tim astronom berpendapat bahwa itu adalah tabrakan dahsyat yang bertanggung jawab atas kepadatan yang berbeda.
Apa yang mereka pikirkan terjadi adalah bahwa Kepler 107c, planet terluar dan lebih padat, mengalami tabrakan dahsyat yang menanggalkan mantel silikatnya, hanya menyisakan inti besi.
"Ini adalah salah satu dari banyak sistem planet ekstrasurya yang menarik yang telah ditemukan dan ditandai oleh teleskop ruang angkasa Kepler," kata Li Zeng dari Harvard. "Penemuan ini telah mengkonfirmasi karya teoritis sebelumnya yang menunjukkan bahwa dampak raksasa antara planet-planet telah memainkan peran selama pembentukan planet. Misi TESS diharapkan untuk menemukan lebih banyak contoh seperti itu. "
Tabrakan planet bukan ide baru. Bukti menunjukkan bahwa Bulan Bumi diciptakan sebagai akibat dari tabrakan dahsyat antara Bumi dan benda lain yang disebut Theia. Penelitian baru ini menunjukkan bahwa mereka mungkin jauh lebih umum daripada yang diperkirakan.
Jika gangguan katastropik sering terjadi dalam sistem planet, maka para astronom memprediksi menemukan banyak contoh lain seperti Kepler-107, karena peningkatan jumlah kepadatan planet ekstrasurya ditentukan lebih tepat.
Sumber:
- Makalah Penelitian: Dampak raksasa sebagai kemungkinan asal kembar yang berbeda dalam sistem planet ekstrasurya Kepler-107
- Siaran Pers: Colliding Exoplanets
- Wikipedia: Kepler-107
- Cal-Tech: Jupiters Panas
- Wikipedia: Jupiter Panas
