Gambar seorang seniman dari sebuah eksomisme mirip Bumi yang mengorbit planet gas raksasa.
(Gambar: © NASA / JPL-Caltech)
Musim panas lalu, para ilmuwan mengumumkan bahwa mereka telah menemukan apa yang bisa menjadi bulan pertama yang terlihat di luar tata surya. Tetapi penelitian baru tentang evolusi bulan yang diduga membuat keberadaannya dipertanyakan.
Jika memang ada, bulan kemungkinan besar adalah objek besar seukuran Neptunus yang mengorbit planet gas-raksasa yang bahkan lebih besar. Tetapi sistem yang sulit menegangkan pemahaman tentang bagaimana ia mungkin terbentuk, kata para peneliti.
Pada Juli 2017, para ilmuwan dengan enggan mengumumkan kemungkinan penemuan sebuah exomoon. Calon planet yang diidentifikasi oleh teleskop Kepler NASA mengungkapkan penurunan dalam cahaya yang mengalir dari bintang planet itu, menunjukkan kemungkinan sebuah bulan. Setelah pemburu exomoon David Kipping, dari Universitas Columbia di New York, meminta waktu di Hubble Space Telescope untuk menindaklanjuti aktivitas yang tidak biasa itu, berbagai outlet media menyelidiki penelitian tersebut. Hal ini membuat Kipping dan Alex Teachey dari Columbia, ilmuwan utama tentang penemuan potensial, untuk mengumumkan kemungkinan penampakan pertama suatu exomoon.
René Heller, seorang astrofisikawan di Max Planck Institute di Jerman, mengambil kesempatan untuk menganalisis data Kepler secara independen. Selain menggoda berbagai ukuran untuk bulan potensial, Kepler 1625 b-i, ia juga mengeksplorasi metode pembentukan yang mungkin. [Penemuan Planet Alien Yang Paling Menarik 2017]
"Ternyata Kepler 1625 b-i, pada kenyataannya, bukan kandidat yang baik untuk exomoon," kata Heller kepada Space.com melalui email, menunjukkan bahwa tim peneliti asli mengatakan bahwa data Kepler saja ambigu. (Itulah sebabnya mereka berencana untuk menindaklanjuti dengan menggunakan Teleskop Luar Angkasa Hubble.) Sebagian besar masalah berasal dari kenyataan bahwa bintang induknya begitu jauh dari Bumi sehingga tampak redup, menghasilkan kualitas data yang buruk, kata Heller.
"Intinya adalah bahwa Kepler 1625 b-i adalah salah satu kandidat exomoon terbaik sejauh ini, tetapi itu masih bukan kandidat yang baik," kata Heller.
"Tata surya kecil"
Di tata surya Bumi, bulan cukup umum; hanya Merkurius dan Venus yang tidak memiliki satelit berbatu atau dingin. Sementara sebagian besar bulan tata surya kita tidak ramah terhadap kehidupan seperti yang kita kenal, tiga bulan berpotensi dihuni. Jupiter's Europa berisi lautan cair di bawah kerak es bulan. Di sekitar Saturnus, bulan es Enceladus juga menampung lautan, sementara Titan yang berasap memiliki danau metana dan etana yang dapat memungkinkan jenis kehidupan yang berbeda dari yang ada di Bumi terbentuk. Jadi, satu-satunya planet yang dapat dihuni di tata surya (Bumi) kalah jumlah dengan bulan-bulan yang berpotensi layak huni di dalam sistem.
Itu bisa berarti kabar baik bagi mereka yang mencari kehidupan di bulan di sekitar bintang lain. Bahkan jika beberapa planet mampu menampung kehidupan seperti yang kita tahu, bulan-bulan mereka bisa berubah menjadi layak huni, kata Heller.
"Di sisi yang menantang, bulan diharapkan secara signifikan lebih kecil dan lebih ringan dari planet mereka," kata Heller. "Itu hanya yang kita pelajari dari pengamatan bulan-bulan tata surya."
Karena benda dengan massa atau jari-jari yang lebih besar lebih mudah ditemukan dari jauh, baik itu planet atau bulan, yang membuat satelit alami lebih sulit dikenali, kata Heller.
Ketika Kepler berburu planet, ia melakukannya dengan menonton cahaya yang mengalir dari bintang yang oleh para ilmuwan disebut kurva cahaya. (Kepler tidak mempelajari satu bintang pada satu waktu tetapi meneliti ribuan bintang sekaligus.) Ketika sebuah planet bergerak antara bintangnya dan Bumi, cahaya bintang itu redup, yang memungkinkan para peneliti menentukan ukuran planet itu. Para peneliti mengamati beberapa lintasan untuk menentukan berapa lama waktu yang dibutuhkan planet untuk mengorbit bintangnya.
Apa yang diperhatikan oleh para peneliti asli tentang satu objek, Kepler 1625 b, adalah bahwa benda itu berisi penurunan sekunder yang aneh. Heller menggunakan set data yang tersedia untuk umum dari Kepler untuk mempelajari tiga transit objek berukuran Jupiter yang bergerak melintasi bintang, bersama dengan beberapa goyangan yang mungkin disebabkan oleh bulan yang mengorbit objek tersebut.
"Jika, dan hanya jika, goyangan tambahan ini benar-benar berasal dari bulan, maka dimungkinkan untuk mendapatkan massa dan jari-jari planet dan bulan dari dinamika sistem planet-bulan yang dapat diturunkan dari kurva cahaya , "Kata Heller.
Heller menetapkan bahwa objek masif itu bisa berupa apa saja dari planet yang sedikit lebih masif daripada Saturnus hingga kerdil coklat, bintang yang hampir tidak cukup masif untuk memicu fusi di intinya, atau bahkan bintang bermassa sangat rendah (VLMS) sepersepuluh massa matahari. Bulan yang diusulkan dapat berkisar dari satelit gas-massa Bumi hingga pendamping bebatuan dan air tanpa atmosfer.
Heller menyimpulkan bahwa eksomun bermassa Neptunus di sekitar planet raksasa atau kerdil coklat dengan massa rendah tidak akan cocok dengan hubungan skala-massa yang ditemukan di bulan-bulan tata surya kita. Sementara Bumi dan Pluto sama-sama memiliki bulan-bulan besar dibandingkan dengan ukuran planet-planet, raksasa gas tata surya memiliki bulan-bulan yang lebih dekat dengan 0,01 hingga 0,03 persen dari ukuran planet-planet itu, menurut Laboratorium Kelayakan Habitat Planet di Universitas Puerto Rico.
Teori sebelumnya meramalkan bahwa hubungan ini harus meluas ke dunia yang lebih besar, tampaknya mengesampingkan keberadaan eksomon potensial. Di sisi lain, mini-Neptunus di sekitar katai coklat massa tinggi atau VLMS akan lebih sesuai dengan rasio itu, kata Heller. [Apa Bulan Terbuat Dari?]
"Jika objek transit utama adalah bintang bermassa sangat rendah dan jika pendampingnya yang berukuran Neptunus benar-benar ada, maka kita akan melihat tata surya kecil di orbit sekitar bintang seperti matahari pada jarak Bumi ke matahari. Ini akan menjadi sesuatu dengan sendirinya! " Kata Heller.
Bahkan tanpa potensi untuk exomoon layak huni, tata surya kecil dapat membantu para ilmuwan memahami bagaimana dunia terbentuk, katanya.
"Jika [objek] utama adalah [kurcaci coklat] atau VLMS dengan teman besar, maka ini akan mewakili jembatan yang menarik antara pembentukan planet di sekitar bintang dan pembentukan bulan di sekitar planet raksasa," kata Heller.
Heller memposting penelitiannya di server preprint arXiv.
Kelahiran bulan
Dengan perkiraan bulan dan planet - atau bintang - di tangan, Heller memutuskan untuk melihat bagaimana bulan bisa terbentuk.
"Bulan-bulan di tata surya berfungsi sebagai pelacak pembentukan dan evolusi planet-planet inangnya," katanya dalam makalah baru itu. "Dengan demikian dapat diharapkan bahwa penemuan bulan di sekitar planet ekstrasurya dapat memberikan wawasan baru yang mendasar tentang pembentukan dan evolusi planet ekstrasurya yang tidak dapat diperoleh hanya dengan pengamatan planet ekstrasurya."
Dengan pemikiran ini, Heller menerapkan tiga model berbeda dari pembentukan bulan di tata surya untuk eksomon potensial baru.
Yang pertama adalah model dampak, yang menggambarkan bagaimana para ilmuwan berpikir bulan Bumi terbentuk. Ketika sebuah tubuh besar menabrak miliaran tahun yang lalu, puing-puing yang diukir dari planet ini menciptakan teman baru. Menurut Heller, salah satu ciri khas dari model ini adalah rasio ukuran satelit yang tinggi terhadap planet. Sementara ukuran besar bulan yang diusulkan dibandingkan dengan inangnya akan konsisten dengan dampak, ia menyatakan keprihatinan bahwa massa planet atau bintang inang jauh lebih tinggi daripada planet mana pun di tata surya Bumi.
Dalam model kedua pembentukan bulan, mereka berkembang dari gas dan debu yang tersisa setelah planet ini lahir, dan ini adalah bagaimana sebagian besar bulan gas raksasa diperkirakan telah terbentuk. Rasio penskalaan massa yang membuat bulan jauh lebih kecil dari planet mereka adalah hasil alami dari pembentukan bulan yang terjadi di lingkungan yang kekurangan gas di sekitar planet yang lengkap, tulis Heller di koran. Hubungan yang sama membuat metode pembentukan ini tidak mungkin, katanya.
"Jika pendamping di sekitar Kepler 1625 b dapat dikonfirmasi dan kedua objek dapat divalidasi sebagai objek raksasa gas, maka akan sulit untuk memahami bagaimana dua planet gas ini dapat terbentuk melalui dampak raksasa atau pertambahan in-situ di orbit mereka saat ini di sekitar bintang, "tulis Heller.
Kemungkinan yang tersisa adalah bahwa dunia yang jauh menangkap objek seukuran Neptunus. Bulan Neptunus, Triton, dan kedua bulan Mars diperkirakan telah terbentuk dengan cara ini. Eksomon itu semula bisa terbentuk dengan pendamping seukuran Bumi, sebelum ditarik darinya oleh gravitasi benda yang lebih besar, kata Heller. Dia menentukan bahwa penangkapan objek bermassa Neptunus oleh Kepler 1625 b dimungkinkan di lokasi planet saat ini.
Namun, sementara penangkapan seperti itu pada prinsipnya mungkin, Heller mengatakan kepada Space.com bahwa dia berpikir skenario itu "sangat tidak mungkin."
Dan meskipun para ilmuwan saat ini berpegang pada tiga skenario pembentukan bulan yang berbeda untuk planet-planet di sekitar matahari Bumi, itu tidak berarti bahwa satelit alami tidak dapat membentuk cara lain, kata Heller.
"Ada kemungkinan bahwa sistem ini sebenarnya dibentuk melalui mekanisme yang belum kita lihat di tata surya," kata Heller.
Dia menyarankan teori alternatif, mirip dengan pembentukan planet-raksasa, di mana kedua objek dimulai sebagai sistem biner planet berbatu. Pasangan ini bisa saja mengambil gas dari cakram material sisa, seperti proses pembentukan planet raksasa, dengan planet masa depan yang mengonsumsi lebih banyak gas daripada calon bulannya. Dia memperingatkan bahwa ini adalah spekulasi dan bahwa kedua benda itu mungkin tidak stabil dalam jangka waktu yang lama.
Namun, jika exomoon ukuran Neptunus di sekitar Kepler 1625 b adalah nyata, sistem baru dapat memberikan pandangan yang menarik pada pembentukan bulan di luar tata surya, kata Heller.
Data Kepler bukan satu-satunya penelitian yang tersedia. Pada bulan Oktober, Teachey dan Kipping melihat sistem menggunakan Hubble. Hasil dari pengamatan tersebut harus segera diumumkan.
Namun, sampai saat itu, keadaan tidak terlihat bagus untuk kemungkinan eksomon.
"Klaim luar biasa dari sebuah exomoon tidak didukung oleh bukti luar biasa untuk itu," kata Heller.
