Sejak ditemukan pada tahun 2005, exoplanet HD 189733b telah menjadi salah satu planet surya ekstra yang paling banyak diamati, karena ukurannya, orbitnya yang ringkas, kedekatannya dengan Bumi dan atmosfer langit biru yang memikat. Tetapi para astronom yang menggunakan Teleskop Luar Angkasa Hubble dan Teleskop Swift telah menyaksikan perubahan dramatis di atmosfer bagian atas planet ini setelah ledakan hebat dari induknya yang membanjiri planet ini dalam radiasi sinar-X yang intens. Para ilmuwan mengatakan bisa menonton aksi memberikan pandangan menggoda dari perubahan iklim dan cuaca di planet-planet di luar Tata Surya kita.
Sementara HD 189733b memiliki langit biru seperti Bumi, itu adalah salah satu dari banyak "Jupiters panas" yang paling mudah ditemukan oleh para pemburu planet ekstrasurya: planet gas besar yang mengorbit sangat dekat dengan bintangnya. HD 189733 terletak sangat dekat dengan bintangnya, yang disebut HD 189733A, hanya 1/30 jarak Bumi dari Matahari, sekitar bintang dalam 2,2 hari. Selain itu, sistem ini hanya berjarak 63 tahun cahaya, sangat dekat sehingga bintangnya dapat dilihat dengan teropong di dekat Dumbbell Nebula yang terkenal.
Meskipun bintangnya sedikit lebih kecil dan lebih dingin dari Matahari, ini membuat iklim planet ini luar biasa panas, di atas 1000 derajat Celcius, dan atmosfer bagian atas terpukul oleh radiasi ultra-ultraviolet dan sinar-X yang energetik.
Meskipun atmosfer HD 189733b tidak dianggap menguap (seperti planet ekstrasurya serupa yang disebut Osiris, atau HD 209458b), para astronom tahu bahwa ada potensi di sana. Gas atmosfer meluas jauh melampaui "permukaan" planet yang memungkinkan cahaya bintang melewatinya, dan dalam pengamatan sebelumnya, para astronom dapat mengintip ke dalam senyawa kimia apa yang mengelilingi HD 189733b. Dari analisis ini, para ilmuwan menyimpulkan bahwa air dan metana terkandung di atmosfer; dan kemudian, teleskop ruang angkasa Spitzer bahkan memetakan distribusi suhu di seluruh dunia. Penelitian tambahan menunjukkan lapisan tipis partikel ada di atmosfer atas HD 189733b, menciptakan awan reflektif tipis.
Astronom Alain Lecavelier des Etangs dari di Paris Institute of Astrophysics di Prancis memimpin tim yang menggunakan Hubble untuk mengamati atmosfer planet ini selama dua periode di awal 2010 dan akhir 2011, karena siluet terhadap bintang induknya. Sementara diterangi dengan cara ini, atmosfer planet ini membubuhkan tanda tangan kimianya pada cahaya bintang, yang memungkinkan para astronom untuk memecahkan kode apa yang terjadi pada skala yang terlalu kecil untuk gambar langsung. Mereka berharap untuk mengamati atmosfer yang menguap, tetapi kecewa pada 2010.
"Set pengamatan pertama sebenarnya mengecewakan," kata Lecavelier, "karena mereka tidak menunjukkan jejak atmosfer planet sama sekali. Kami hanya menyadari bahwa kami telah melakukan sesuatu yang lebih menarik ketika rangkaian pengamatan kedua datang. ”
Pengamatan tindak lanjut tim, yang dilakukan pada tahun 2011, menunjukkan perubahan dramatis, dengan tanda-tanda yang jelas tentang gumpalan gas yang diterbangkan dari planet ini dengan kecepatan setidaknya 1000 ton per detik, pada kecepatan 300.000 mph, memberikan planet ini sebuah Penampilan mirip komet.
"Kami tidak baru saja mengkonfirmasi bahwa beberapa atmosfer planet menguap," kata Lecavelier, "kami telah menyaksikan kondisi fisik di atmosfer penguapan yang bervariasi dari waktu ke waktu. Tidak ada yang pernah melakukan itu sebelumnya. "
Jadi mengapa kondisi atmosfer berubah?
Meskipun suhu ekstrem planet ini, atmosfer tidak cukup panas untuk menguap pada tingkat yang terlihat pada tahun 2011. Sebaliknya penguapan dianggap didorong oleh sinar-X yang intens dan radiasi ultraviolet ekstrem dari bintang induk, yaitu sekitar 20 kali lebih kuat dari Matahari kita sendiri. Mempertimbangkan juga bahwa HD 189733b adalah planet raksasa yang sangat dekat dengan bintangnya, maka ia harus menderita dosis sinar-X 3 juta kali lebih tinggi daripada Bumi.
Karena sinar-X dan sinar ultraviolet ekstrem memanaskan atmosfer planet dan kemungkinan mendorong pelariannya, tim juga memantau bintang tersebut dengan Teleskop Sinar-X Swift (XRT). Pada 7 September 2011, hanya delapan jam sebelum Hubble dijadwalkan untuk mengamati transit, Swift sedang memantau bintang ketika itu mengeluarkan suar yang kuat. Ini bersinar 3,6 kali dalam sinar-X, lonjakan yang terjadi di atas tingkat emisi yang sudah lebih besar dari matahari.
"Kedekatan planet dengan bintang berarti dihantam oleh sinar-X puluhan ribu kali lebih kuat daripada yang diderita Bumi bahkan selama ledakan matahari kelas-X, kategori terkuat," kata rekan penulis Peter Wheatley, seorang ahli fisika di University of Warwick di Inggris.
Setelah memperhitungkan ukuran planet yang sangat besar, tim mencatat bahwa HD 189733b mengalami sinar-X sebanyak 3 juta kali lebih banyak dari yang diterima Bumi dari semburan matahari pada ambang kelas X.
"Emisi sinar-X adalah bagian kecil dari total output bintang, tetapi itu adalah bagian yang cukup energik untuk mendorong penguapan atmosfer," kata rekan penulis Peter Wheatley dari University of Warwick, di Inggris. "Ini adalah sinar X yang paling terang dari HD 189733A dari beberapa yang diamati hingga saat ini, dan tampaknya sangat mungkin bahwa dampak dari suar ini pada planet mendorong penguapan yang terlihat beberapa jam kemudian dengan Hubble."
Tim itu juga mengatakan perubahan dalam output bintang itu mungkin berarti ia mengalami proses musiman yang serupa dengan siklus sunspot 11 tahun Sun.
Tim berharap untuk mengklarifikasi perubahan yang mereka saksikan menggunakan pengamatan di masa depan dengan teleskop ruang angkasa XMM-Newton XMM-ESA, tetapi mengatakan tidak ada pertanyaan bahwa planet ini dihantam oleh suar bintang, dan tidak ada pertanyaan bahwa tingkat penguapan dari atmosfer planet melonjak.
Penelitian ini menunjukkan manfaat dari penelitian kolaboratif antara misi, ketika Swift melihat suar, dan Hubble melihat sejumlah besar gas dilepaskan dari atmosfer planet. Ini juga memberikan potensi untuk penelitian di masa depan, untuk melihat perubahan bintang dan atmosfer dari dunia lain.
Video ini dari Goddard Spaceflight Center NASA menyediakan informasi tambahan:
Judul gambar utama: Render artis ini menggambarkan penguapan atmosfer HD 189733b sebagai respons terhadap letusan dahsyat dari bintang inangnya. Teleskop Luar Angkasa Hubble NASA mendeteksi gas-gas yang keluar dan satelit Swift milik NASA menangkap ledakan bintang. Kredit: Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA.
Keterangan gambar kedua: Swift's Ultraviolet / Optical Telescope menangkap pandangan bintang HD 189733b ini pada tanggal 14 September 2011. Gambarnya berukuran 6 arcminutes. Kredit: NASA / Swift / Stefan Immler
