Saat mencari planet ekstra surya, para astronom paling sering mengandalkan sejumlah teknik tidak langsung. Dari jumlah tersebut, Metode Transit (alias. Transit Fotometri) dan Metode Kecepatan Radial (alias. Spektroskopi Doppler) adalah dua yang paling efektif dan andal (terutama bila digunakan dalam kombinasi). Sayangnya, pencitraan langsung jarang terjadi karena sangat sulit untuk menemukan planet ekstrasurya yang redup di tengah-tengah cahaya bintang inangnya.
Namun, peningkatan interferometer radio dan pencitraan inframerah-dekat telah memungkinkan para astronom untuk gambar cakram protoplanet dan menyimpulkan orbit planet ekstrasurya. Dengan menggunakan metode ini, tim astronom internasional baru-baru ini mengambil gambar dari sistem planet yang baru terbentuk. Dengan mempelajari celah dan struktur seperti cincin pada sistem ini, tim dapat membuat hipotesis kemungkinan ukuran sebuah planet ekstrasurya.
Penelitian, berjudul "Cincin dan celah dalam disk di sekitar Elias 24 diungkapkan oleh ALMA", baru-baru ini muncul di Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Society. Tim ini dipimpin oleh Giovanni Dipierro, seorang astrofisikawan dari Universitas Leicester, dan termasuk anggota dari Pusat Harvard-Smithsonian untuk Astrofisika (CFA), Observatorium ALMA Bersama, Observatorium Astronomi Radio Nasional, Institut Max-Planck untuk Astronomi, dan beberapa universitas dan lembaga penelitian.
Di masa lalu, cincin debu telah diidentifikasi dalam banyak sistem protoplanet, dan asal-usul serta hubungannya dengan pembentukan planet adalah subjek dari banyak perdebatan. Di satu sisi, mereka mungkin hasil dari debu yang menumpuk di daerah tertentu, ketidakstabilan gravitasi, atau bahkan variasi dalam sifat optik debu. Bergantian, mereka bisa menjadi hasil dari planet yang sudah berkembang, yang menyebabkan debu menghilang saat mereka melewatinya.
Seperti yang Dipierro dan rekan-rekannya jelaskan dalam studi mereka:
“Skenario alternatif memanggil cakram yang aktif secara dinamis, di mana planet-planet telah terbentuk atau sedang dalam aksi pembentukan. Planet yang disematkan akan membangkitkan gelombang kerapatan pada cakram di sekitarnya, yang kemudian menyimpan momentum sudutnya saat menghilang. Jika planet ini cukup masif, pertukaran momentum sudut antara gelombang yang diciptakan oleh planet ini dan cakram menghasilkan pembentukan celah tunggal atau ganda, yang fitur morfologisnya terkait erat dengan kondisi cakram lokal dan sifat-sifat planet. "
Demi penelitian mereka, tim menggunakan data dari siklus Siklus 2 pengamatan Atacama Milimeter Besar / sub-milimeter (ALMA) - yang dimulai kembali pada Juni 2014. Dengan demikian, mereka dapat membayangkan debu di sekitar Elias 24 dengan resolusi sekitar 28 AU (yaitu 28 kali jarak antara Bumi dan Matahari). Apa yang mereka temukan adalah bukti adanya celah dan cincin yang bisa menjadi indikasi planet yang mengorbit.
Dari sini, mereka membangun model sistem yang memperhitungkan massa dan lokasi planet potensial ini dan bagaimana distribusi dan kepadatan debu akan menyebabkannya berkembang. Seperti yang mereka tunjukkan dalam penelitian mereka, model mereka mereproduksi pengamatan cincin debu dengan cukup baik, dan meramalkan kehadiran raksasa gas seperti Jupiter dalam empat puluh empat ribu tahun:
"Kami menemukan bahwa emisi debu di seluruh disk konsisten dengan keberadaan planet yang tertanam dengan massa 0,7? MJ pada radius orbital? 60? Au ... Peta kecerahan permukaan model disk kami memberikan kecocokan yang wajar dengan struktur gap dan seperti yang diamati pada Elias 24, dengan perbedaan rata-rata? 5? Persen fluks yang diamati di sekitar daerah celah. ”
Hasil ini memperkuat kesimpulan bahwa celah dan cincin yang telah diamati dalam berbagai cakram circumstellar muda menunjukkan adanya planet yang mengorbit. Seperti yang ditunjukkan oleh tim, ini konsisten dengan pengamatan lain terhadap cakram protoplanet, dan dapat membantu menjelaskan proses pembentukan planet.
"Gambaran yang muncul dari resolusi tinggi baru-baru ini dan pengamatan sensitivitas tinggi dari cakram protoplanet adalah bahwa celah dan fitur seperti cincin lazim di sejumlah besar cakram dengan massa dan umur yang berbeda," mereka menyimpulkan. “Gambar ALMA resolusi tinggi dan kesetiaan tinggi dari emisi garis termal dan CO serta data hamburan berkualitas tinggi akan membantu untuk menemukan bukti lebih lanjut tentang mekanisme di balik pembentukannya.”
Salah satu tantangan terberat dalam mempelajari pembentukan dan evolusi planet adalah kenyataan bahwa para astronom secara tradisional tidak dapat melihat proses yang terjadi. Namun berkat peningkatan instrumen dan kemampuan untuk mempelajari sistem bintang ekstra-surya, para astronom telah dapat melihat sistem di berbagai titik dalam proses pembentukan.
Ini pada gilirannya membantu kita memperbaiki teori kita tentang bagaimana Tata Surya muncul, dan suatu hari nanti memungkinkan kita untuk memprediksi dengan tepat jenis sistem apa yang dapat terbentuk dalam sistem bintang muda.
