Teori tentang bagaimana planet terbentuk telah menjadi misteri abadi bagi para ilmuwan. Sementara para astronom memiliki pemahaman yang cukup baik tentang dari mana sistem planet berasal - yaitu disk protoplanet dari debu dan gas di sekitar bintang-bintang baru (alias "Teori Nebular") - pemahaman lengkap tentang bagaimana cakram-cakram ini akhirnya menjadi benda yang cukup besar untuk runtuh di bawah kepunyaan mereka sendiri. Gravitasi tetap sulit dipahami.
Namun berkat penelitian baru oleh tim peneliti dari Perancis, Australia dan Inggris, tampaknya potongan puzzle yang hilang akhirnya mungkin telah ditemukan. Menggunakan serangkaian simulasi, para peneliti ini telah menunjukkan bagaimana "perangkap debu" - yaitu daerah di mana fragmen berukuran kerikil dapat berkumpul dan bersatu - cukup umum untuk memungkinkan pembentukan planetesimal.
Studi mereka, berjudul "Perangkap Debu yang Diinduksi Sendiri: Mengatasi Hambatan Formasi Planet", baru-baru ini muncul di Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Society.Dipimpin oleh Dr. Jean-Francois Gonzalez - dari Lyon Astrophysics Research Center (CRAL) di Prancis - tim tersebut meneliti tahap menengah pembentukan planet yang merepotkan para ilmuwan.
Sampai baru-baru ini, proses dimana cakram protoplanet dari debu dan agregat gas membentuk benda-benda seukuran pengayuh, dan proses dimana planetesimal (objek yang berdiameter seratus meter atau lebih) membentuk inti planet, telah dipahami dengan baik. Tetapi proses yang menjembatani keduanya - di mana kerikil bersatu untuk membentuk planetesimal - masih belum diketahui.
Sebagian dari masalahnya adalah fakta bahwa Tata Surya, yang telah menjadi satu-satunya kerangka acuan kami selama berabad-abad, terbentuk miliaran tahun yang lalu. Namun berkat penemuan terbaru (3453 dikonfirmasi exoplanet dan penghitungan), para astronom telah memiliki banyak kesempatan untuk mempelajari sistem lain yang berada dalam berbagai tahap pembentukan. Seperti yang dijelaskan oleh Dr. Gonzalez dalam siaran pers Royal Astronomical Society:
“Sampai sekarang kami telah berjuang untuk menjelaskan bagaimana kerikil dapat bersatu membentuk planet, namun kami sekarang telah menemukan sejumlah besar planet di orbit di sekitar bintang-bintang lain. Itu membuat kami berpikir tentang bagaimana menyelesaikan misteri ini. ”
Di masa lalu, para astronom percaya bahwa "perangkap debu" - yang merupakan bagian integral dari pembentukan planet - hanya bisa ada di lingkungan tertentu. Di daerah bertekanan tinggi ini, butiran debu besar melambat ke titik di mana mereka dapat berkumpul. Daerah-daerah ini sangat penting karena mereka menangkal dua hambatan utama pembentukan planet, yaitu hambatan dan tabrakan berkecepatan tinggi.
Seret disebabkan oleh efek gas terhadap butiran debu, yang menyebabkannya melambat dan akhirnya melayang ke bintang pusat (tempat mereka dikonsumsi). Adapun tabrakan berkecepatan tinggi, inilah yang menyebabkan kerikil besar saling menabrak dan pecah, sehingga membalikkan proses agregasi. Karena itu diperlukan perangkap debu untuk memastikan butiran debu melambat cukup sehingga mereka tidak akan saling memusnahkan ketika bertabrakan.
Untuk melihat seberapa umum perangkap debu ini, Dr. Gonzalez dan rekan-rekannya melakukan serangkaian simulasi komputer yang memperhitungkan bagaimana debu dalam cakram protoplanet dapat menimbulkan hambatan pada komponen gas - suatu proses yang dikenal sebagai “reaksi balik seret aerodinamik ” Sedangkan gas biasanya memiliki pengaruh penahanan pada partikel debu, khususnya pada cincin berdebu, yang terjadi adalah sebaliknya.
Efek ini sebagian besar telah diabaikan oleh para astronom hingga saat ini, karena umumnya diabaikan. Tetapi seperti yang dicatat oleh tim, itu adalah faktor penting dalam cakram protoplanet, yang dikenal sebagai lingkungan yang sangat berdebu. Dalam skenario ini, efek reaksi balik adalah memperlambat butiran debu yang bergerak ke dalam dan mendorong gas keluar ke tempat terbentuknya daerah bertekanan tinggi - yaitu "perangkap debu".
Begitu mereka memperhitungkan efek ini, simulasi mereka menunjukkan bagaimana planet terbentuk dalam tiga tahap dasar. Pada tahap pertama, butiran debu tumbuh dalam ukuran dan bergerak ke dalam menuju bintang pusat. Dalam yang kedua, butir-butir berukuran lebih besar sekarang kerikil menumpuk dan melambat. Pada tahap ketiga dan terakhir, gas didorong ke luar oleh reaksi-belakang, menciptakan daerah perangkap debu di mana ia menumpuk.
Perangkap ini kemudian memungkinkan kerikil untuk berkumpul membentuk planetesimal, dan akhirnya dunia seukuran planet. Dengan model ini, para astronom sekarang memiliki ide yang kuat tentang bagaimana pembentukan planet berubah dari cakram berdebu ke planetesimal yang bersatu. Selain menyelesaikan pertanyaan kunci tentang bagaimana Tata Surya muncul, penelitian semacam ini bisa terbukti vital dalam studi planet ekstrasurya.
Observatorium berbasis-darat dan berbasis-ruang telah mencatat keberadaan cincin-cincin gelap dan cerah yang terbentuk dalam piringan protoplanet di sekitar bintang-bintang yang jauh - yang diyakini sebagai perangkap debu. Sistem ini dapat memberi para astronom kesempatan untuk menguji model baru ini, karena mereka menyaksikan planet-planet perlahan-lahan bergabung. Gonzalez mengindikasikan:
“Kami sangat senang menemukan bahwa, dengan bahan yang tepat di tempatnya, perangkap debu dapat terbentuk secara spontan, di berbagai lingkungan. Ini adalah solusi sederhana dan kuat untuk masalah lama dalam pembentukan planet. "
