Selama beberapa dekade, pandangan yang paling banyak diterima tentang bagaimana Tata Surya kita terbentuk adalah Hipotesis Nebular. Menurut teori ini, Matahari, planet-planet, dan semua benda lain di Tata Surya terbentuk dari materi samar-samar miliaran tahun yang lalu. Debu ini mengalami keruntuhan gravitasi di pusatnya, membentuk Matahari kita, sementara sisa materialnya membentuk cincin puing-puing berbentuk bintang yang bergabung untuk membentuk planet-planet.
Berkat pengembangan teleskop modern, para astronom telah mampu menyelidiki sistem bintang lainnya untuk menguji hipotesis ini. Sayangnya, dalam kebanyakan kasus, para astronom hanya mampu mengamati cincin puing-puing di sekitar bintang-bintang dengan petunjuk planet-planet dalam formasi. Baru-baru ini sebuah tim astronom Eropa dapat menangkap gambar planet yang baru lahir, sehingga menunjukkan bahwa cincin puing memang tempat kelahiran planet.
Penelitian tim muncul di dua makalah yang baru-baru ini diterbitkan di Astronomi & Astrofisika, berjudul "Penemuan pendamping planet-massa dalam celah disk transisi di sekitar PDS 70" dan "Karakterisasi orbital dan atmosfer planet dalam celah disk transisi PDS 70." Tim di balik kedua studi termasuk anggota dari Max Planck Institute for Astronomy (MPIA) serta beberapa observatorium dan universitas.
Demi studi mereka, tim memilih PDS 70b, sebuah planet yang ditemukan pada jarak 22 Unit Astronomi (AU) dari bintang inangnya dan yang diyakini sebagai tubuh yang baru terbentuk. Dalam studi pertama - yang dipimpin oleh Miriam Keppler dari Institut Max Planck untuk Astronomi - tim menunjukkan bagaimana mereka mempelajari piringan protoplanet di sekitar bintang PDS 70.
PDS 70 adalah bintang T Tauri bermassa rendah yang terletak di rasi Centaurus, sekitar 370 tahun cahaya dari Bumi. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan gambar arsip dalam band inframerah-dekat yang diambil oleh Spectro-Polarimetric Exoplanet High-contrast instrumen Penelitian (SPHERE) instrumen pada ESO's Very Large Telescope (VLT) dan Near-Infrared Coronagraphic Imager pada Gemini South Telescope .
Dengan menggunakan instrumen ini, tim membuat deteksi kuat pertama sebuah planet muda (PDS 70b) yang mengorbit dalam celah di cakram protoplanet bintangnya dan terletak sekitar tiga miliar km (1,86 miliar mi) dari bintang pusatnya - kira-kira jarak yang sama antara Uranus dan Matahari Dalam studi kedua, yang dipimpin oleh Andre Muller (juga dari MPIA) tim menjelaskan bagaimana mereka menggunakan instrumen SPHERE untuk mengukur kecerahan planet pada panjang gelombang yang berbeda.
Dari sini, mereka dapat menentukan bahwa PDS 70b adalah raksasa gas yang memiliki sekitar sembilan massa Jupiter dan suhu permukaan sekitar 1000 ° C (1832 ° F), menjadikannya "Hot Super-Jupiter" yang istimewa. Planet ini harus lebih muda dari bintang inangnya, dan mungkin masih tumbuh. Data juga menunjukkan bahwa planet ini dikelilingi oleh awan yang mengubah radiasi yang dipancarkan oleh inti planet dan atmosfernya.
Berkat instrumen canggih yang digunakan, tim juga dapat memperoleh citra planet dan sistemnya. Seperti yang dapat Anda lihat dari gambar (diposting di atas) dan video di bawah, planet ini terlihat sebagai titik terang di sebelah kanan pusat gambar yang menghitam. Wilayah yang gelap ini disebabkan oleh sebuah corongraph, yang menghalangi cahaya dari bintang sehingga tim dapat mendeteksi pendamping yang jauh lebih redup.
Seperti yang diungkapkan Miriam Keppler, seorang mahasiswa pascadoktoral di MPIA, dalam sebuah pernyataan pers ESO baru-baru ini:
“Cakram di sekitar bintang-bintang muda ini adalah tempat kelahiran planet-planet, tetapi sejauh ini hanya beberapa pengamatan yang mendeteksi adanya tanda-tanda keberadaan planet bayi di dalamnya. Masalahnya adalah bahwa sampai sekarang, sebagian besar kandidat planet ini bisa saja menjadi fitur dalam cakram. ”
Selain melihat planet muda itu, tim peneliti juga mencatat bahwa ia telah memahat piringan protoplanet yang mengorbit bintang itu. Pada dasarnya, orbit planet ini telah melacak lubang raksasa di tengah cakram setelah mengumpulkan materi darinya. Ini berarti bahwa PDS 70 b masih terletak di sekitar tempat kelahirannya, kemungkinan masih menjadi bahan akumulasi dan akan terus tumbuh dan berubah.
Selama beberapa dekade, para astronom telah menyadari celah-celah ini dalam cakram protoplanet dan berspekulasi bahwa mereka dihasilkan oleh sebuah planet. Sekarang, mereka akhirnya memiliki bukti untuk mendukung teori ini. Seperti yang dijelaskan André Müller:
“Hasil Keppler memberi kita jendela baru ke tahap awal evolusi planet yang kompleks dan kurang dipahami. Kami perlu mengamati sebuah planet di cakram bintang muda untuk benar-benar memahami proses di balik pembentukan planet.“
Studi-studi ini akan menjadi keuntungan bagi para astronom, terutama ketika datang ke model teoritis pembentukan dan evolusi planet. Dengan menentukan sifat atmosfer dan fisik planet ini, para astronom telah dapat menguji aspek-aspek kunci dari Hipotesis Nebular. Penemuan planet muda berselimut debu ini tidak akan terjadi jika bukan karena kemampuan instrumen SPHERE ESO.
Instrumen ini mempelajari exoplanet dan cakram di sekitar bintang terdekat menggunakan teknik yang dikenal sebagai pencitraan kontras tinggi, tetapi juga bergantung pada strategi canggih dan teknik pemrosesan data. Selain menghalangi cahaya dari bintang dengan coronagraph, SPHERE mampu menyaring sinyal-sinyal sahabat planet yang samar di sekitar bintang muda yang cerah pada berbagai panjang gelombang dan zaman.
Thomas Henning - direktur MPIA, co-investigator Jerman untuk instrumen SPHERE, dan penulis senior pada dua studi tersebut - menyatakan dalam siaran pers MPIA baru-baru ini:
“Setelah sepuluh tahun mengembangkan instrumen astronomi baru yang kuat seperti SPHERE, penemuan ini menunjukkan kepada kita bahwa kita akhirnya dapat menemukan dan mempelajari planet pada saat pembentukannya. Itu adalah pemenuhan dari mimpi yang telah lama dihargai. ”
Pengamatan masa depan dari sistem ini juga akan memungkinkan para astronom untuk menguji aspek-aspek lain dari model pembentukan planet dan untuk belajar tentang sejarah awal sistem planet. Data ini juga akan sangat menentukan bagaimana tata surya kita terbentuk dan berevolusi selama sejarah awal.
