Para astronom terus-menerus menyelidiki langit untuk hal-hal yang tidak terduga. Mereka bersedia merangkul ide-ide baru yang dapat menggantikan kebijaksanaan tahun-tahun sebelumnya.
Tapi ada satu pengecualian pada aturan: pencarian untuk Earth 2.0. Di sini kami tidak ingin menemukan yang tidak terduga, tetapi yang diharapkan. Kami ingin menemukan planet yang sangat mirip dengan milik kami, kami hampir dapat menyebutnya rumah.
Sementara, kita tidak dapat dengan tepat menggambarkan planet-planet ini dengan detail yang cukup besar untuk melihat apakah seseorang adalah dunia air dengan tanaman dan peradaban hijau yang lezat, kita dapat menggunakan metode tidak langsung untuk menemukan planet "mirip Bumi" - sebuah planet dengan massa yang sama dan radius ke Bumi.
Hanya ada satu masalah: teknik saat ini untuk mengukur massa planet ekstrasurya terbatas. Sampai saat ini para astronom mengukur kecepatan radial - goyangan kecil di orbit bintang saat ditarik oleh tarikan gravitasi planet ekstrasurya - untuk mendapatkan rasio massa planet-ke-bintang.
Tetapi mengingat sebagian besar planet ekstrasurya dideteksi melalui sinyal transit mereka - mencelupkan dalam cahaya ketika sebuah planet melintas di depan bintang inangnya - bukankah lebih bagus jika kita dapat mengukur massa berdasarkan metode ini saja? Nah, para astronom di MIT telah menemukan cara.
Mahasiswa pascasarjana Julien de Wit dan MacArthur Fellow Sara Seager telah mengembangkan teknik baru untuk menentukan massa dengan menggunakan sinyal transit planet ekstrasurya saja. Ketika sebuah planet transit, cahaya bintang melewati lapisan tipis atmosfer planet, yang menyerap panjang gelombang tertentu dari cahaya bintang. Setelah cahaya bintang mencapai Bumi, ia akan dicetak dengan sidik jari kimia komposisi atmosfer.
Spektrum transmisi yang disebut memungkinkan para astronom untuk mempelajari atmosfer dari dunia asing ini.
Tapi inilah kuncinya: planet yang lebih masif dapat mempertahankan atmosfer yang lebih tebal. Jadi secara teori, massa planet dapat diukur berdasarkan atmosfer, atau spektrum transmisi saja.
Tentu saja tidak ada korelasi satu ke satu atau kita akan menemukan ini sejak lama. Luasnya atmosfer juga tergantung pada suhu dan berat molekulnya. Hidrogen sangat ringan sehingga lebih mudah terlepas dari atmosfer daripada, katakanlah, oksigen.
Jadi de Wit bekerja dari persamaan standar yang menggambarkan tinggi skala - jarak vertikal di mana tekanan atmosfer berkurang. Sejauh mana tekanan turun tergantung pada suhu planet, gaya gravitasi planet (massa misa) dan kepadatan atmosfer.
Menurut aljabar dasar: mengetahui tiga dari parameter ini akan membiarkan kita menyelesaikan untuk yang keempat. Oleh karena itu gaya gravitasi planet, atau massa, dapat diturunkan dari suhu atmosfer, profil tekanan dan kepadatan - parameter yang dapat diperoleh dalam spektrum transmisi saja.
Dengan kerja teoretis di belakang mereka, de Wit dan Seager menggunakan Jupiter HD 189733b yang panas, dengan massa yang sudah mapan, sebagai studi kasus. Perhitungan mereka mengungkapkan pengukuran massa yang sama (1,15 kali massa Jupiter) seperti yang diperoleh dengan pengukuran kecepatan radial.
Teknik baru ini akan dapat mengkarakterisasi massa planet ekstrasurya berdasarkan data transit mereka sendiri. Sementara Jupiters yang panas tetap menjadi target utama untuk teknik baru ini, de Wit dan Seager bertujuan untuk menggambarkan planet mirip Bumi dalam waktu dekat. Dengan peluncuran Teleskop Luar Angkasa James Webb yang dijadwalkan untuk 2018, para astronom harus dapat memperoleh massa dunia yang jauh lebih kecil.
Makalah ini telah diterbitkan di Science Magazine dan sekarang tersedia untuk diunduh dalam bentuk yang jauh lebih lama di sini.
