Studi tentang planet ekstrasurya telah benar-benar meledak dalam beberapa tahun terakhir. Saat ini, para astronom telah dapat mengkonfirmasi keberadaan 4.104 planet di luar Tata Surya kita, dengan 4900 lainnya menunggu konfirmasi. Studi tentang banyak planet ini telah mengungkapkan hal-hal tentang berbagai kemungkinan planet di Alam Semesta kita dan mengajarkan kepada kita bahwa ada banyak planet yang tidak memiliki analog di Tata Surya kita.
Misalnya, terima kasih kepada data baru yang diperoleh oleh Teleskop Luar Angkasa Hubble, para astronom telah belajar lebih banyak tentang kelas eksoplanet baru yang dikenal sebagai planet "super-kepulan". Planet-planet di kelas ini pada dasarnya adalah raksasa gas muda yang ukurannya sebanding dengan Yupiter tetapi memiliki massa yang hanya beberapa kali lebih besar dari Bumi. Ini menghasilkan atmosfir mereka yang memiliki kepadatan permen kapas, karenanya julukan yang menyenangkan!
Satu-satunya contoh yang diketahui dari planet ini berada di sistem Kepler 51, bintang muda seperti Matahari yang terletak sekitar 2.615 tahun cahaya di konstelasi Cygnus. Dalam sistem ini, tiga exoplanet telah dikonfirmasi (Kepler-51 b, c, dan d) yang pertama kali terdeteksi oleh Teleskop Luar Angkasa Kepler pada 2012. Namun, baru pada tahun 2014 kepadatan planet-planet ini dikonfirmasi, dan itu cukup mengejutkan.
Sementara raksasa gas ini memiliki atmosfer yang terdiri dari hidrogen dan helium dan berukuran hampir sama dengan Jupiter, mereka juga sekitar seratus kali lebih ringan dalam hal massa. Bagaimana dan mengapa atmosfer mereka membengkak seperti yang mereka lakukan tetap menjadi misteri, tetapi faktanya tetap bahwa sifat atmosfer mereka membuat planet super-puff calon utama untuk analisis atmosfer.
Itulah tepatnya yang ingin dilakukan oleh tim astronom internasional - dipimpin oleh Jessica Libby-Roberts dari Center for Astrophysics and Space Astronomy (CASA) di Universitas Colorado, Boulder -. Menggunakan data dari Hubble, Libby-Roberts dan timnya menganalisis spektrum yang diperoleh dari atmosfer Kepler-51 b dan d untuk melihat komponen apa (termasuk air) yang ada di sana.
Ketika planet-planet ini lewat di depan bintang mereka, cahaya yang diserap atmosfernya diperiksa dalam panjang gelombang inframerah. Yang mengejutkan tim, mereka menemukan bahwa spektrum kedua planet tidak memiliki tanda-tanda kimiawi apa pun. Ini mereka dikaitkan dengan adanya awan kristal garam atau kabut fotokimia di atmosfer mereka.
Dengan demikian, tim mengandalkan simulasi komputer dan alat-alat lain untuk berteori bahwa planet Kepler-51 sebagian besar adalah hidrogen dan helium berdasarkan massa, yang ditutupi oleh kabut tebal yang terbuat dari metana. Ini mirip dengan apa yang terjadi di atmosfer Titan (bulan terbesar Saturnus), di mana atmosfer yang didominasi nitrogen mengandung awan gas metana yang mengaburkan permukaan.
"Ini benar-benar tidak terduga," kata Libby-Roberts. “Kami telah merencanakan untuk mengamati fitur penyerapan air yang besar, tetapi mereka tidak ada di sana. Kami kabur! ” Namun, awan-awan ini memberi tim wawasan yang berharga tentang bagaimana Kepler-51 b dan d dibandingkan dengan exoplanet bermassa gas rendah yang diamati oleh para astronom. Seperti yang dijelaskan Libby-Roberts dalam pernyataan pers CU Boulder:
“Kami tahu kepadatan mereka rendah. Tetapi ketika Anda membayangkan bola permen kapas seukuran Jupiter - itu benar-benar kepadatan rendah ... Itu benar-benar membuat kami bingung untuk menemukan apa yang mungkin terjadi di sini. Kami berharap menemukan air, tetapi kami tidak bisa mengamati tanda tangan molekul apa pun. "
Tim ini juga mampu membatasi ukuran dan massa planet-planet ini dengan mengukur efek waktu mereka. Di semua sistem, sedikit perubahan terjadi pada periode orbit planet karena tarikan gravitasinya, yang dapat digunakan untuk menurunkan massa planet. Hasil tim setuju dengan perkiraan sebelumnya untuk Kepler-51 b sementara perkiraan untuk Kepler-51 d menunjukkan bahwa itu sedikit kurang masif (alias. Puffier) dari yang diperkirakan sebelumnya.
Tim tersebut juga membandingkan spektra dari dua kepulan super dengan kepulan planet lain dan memperoleh hasil yang mengindikasikan bahwa pembentukan awan / kabut terkait dengan suhu sebuah planet. Ini mendukung hipotesis bahwa semakin dingin sebuah planet, maka akan semakin mendung, yang telah direnungkan oleh para astronom berkat serentetan penemuan planet ekstrasurya baru-baru ini.
Terakhir, namun tidak kalah pentingnya, tim mengamati bahwa baik Kepler-51 b dan d tampaknya kehilangan gas dengan cepat. Bahkan, tim memperkirakan bahwa planet sebelumnya (yang paling dekat dengan bintang induknya) membuang puluhan miliar ton material ke ruang angkasa setiap detik. Jika tren ini berlanjut, planet-planet akan menyusut jauh selama beberapa miliar tahun ke depan dan bisa menjadi mini-Neptunus.
Dalam hal ini, ini akan menunjukkan bahwa planet ekstrasurya tidak begitu jarang, mengingat bahwa mini-Neptunus tampaknya sangat umum. Ini juga menunjukkan bahwa kepadatan rendah dari planet super-kepulan dikaitkan dengan usia sistem. Sementara Tata Surya kira-kira 4,6 miliar tahun, Kepler-51 telah ada hanya selama 500 juta tahun.
Model-model planet yang digunakan oleh tim mengindikasikan bahwa planet-planet tersebut kemungkinan terbentuk di luar Garis Frost Kepler-51 - batas di mana elemen-elemen yang mudah menguap akan membeku - dan kemudian bermigrasi ke dalam. Maka, alih-alih menjadi planet yang aneh, Kepler-51 b dan d mungkin merupakan contoh pertama yang dilihat para astronom dari salah satu jenis planet paling umum di Alam Semesta kita pada tahap awal pengembangan.
Seperti yang dijelaskan Zach Berta-Thompson (asisten profesor APS dan rekan penulis penelitian baru), ini membuat Kepler-51 menjadi "laboratorium unik" untuk menguji teori evolusi awal planet:
“Ini adalah contoh ekstrem tentang apa yang begitu keren tentang exoplanet secara umum. Mereka memberi kita kesempatan untuk mempelajari dunia yang sangat berbeda dari kita, tetapi mereka juga menempatkan planet-planet di tata surya kita ke dalam konteks yang lebih besar. "
Di masa depan, penyebaran instrumen generasi mendatang seperti James Webb Space Telescope (JWST) akan membantu para astronom memeriksa atmosfer planet Kepler-51 dan kepulan super lainnya. Berkat kepekaan JWST terhadap panjang gelombang infra merah yang lebih panjang, kita mungkin dapat melihat melalui awan lebatnya dan menentukan apa sebenarnya planet "kapas-permen" ini.
Ini juga bulu lain di topi yang dihormati Hubble, yang telah beroperasi terus-menerus selama sekitar tiga puluh tahun sekarang (sejak Mei 1990) dan terus menjelaskan misteri kosmik! Sudah sepantasnya masih membuat penemuan yang akan segera menjadi subjek investigasi lanjutan James Webb, penerus spiritualnya.
Studi yang merinci riset tim baru-baru ini muncul online dan akan muncul di Jurnal Astrofisika.
