Para astronom telah menemukan, untuk pertama kalinya, bulan terbentuk di cakram puing-puing di sekitar sebuah planet ekstrasurya besar. Para astronom telah lama menduga bahwa ini adalah bagaimana planet yang lebih besar — seperti Jupiter di Tata Surya kita — mendapatkan bulan-bulan mereka. Itu semua terjadi di sekitar bintang yang sangat muda bernama PDS 70, sekitar 370 tahun cahaya di konstelasi Centaurus.
"Untuk pertama kalinya, kita dapat secara meyakinkan melihat tanda-tanda cakram perplanet ..."
Andrea Isella, Penulis Utama, Rice University
Teori yang diterima tentang bagaimana planet terbentuk disebut hipotesis nebular. Semuanya dimulai dengan pembentukan bintang di awan gas raksasa yang disebut Giant Molekul Cloud (GMC). Saat bintang terbentuk, awan dibentuk menjadi piringan gas dan debu yang rata dan berputar yang disebut piringan protoplanet, atau piringan bintang. Materi mulai menyatu menjadi rumpun dalam disk ini, dan rumpun ini berubah menjadi planet.
Jika massa planet yang terbentuk di cakram tumbuh lebih besar dari sekitar 10 massa Bumi, sesuatu yang lain terjadi. Karena massanya, planet itu membuka celah pada cakram protoplanet. Saat materi melewati celah itu, ia bisa cukup dekat dengan planet sehingga gravitasi planet mendominasi gravitasi bintang inang. Materi itu kemudian terperangkap dalam cakram circumplanetary (CPD) yang berputar di sekitar planet ini, seperti cakram di dalam cakram.
Sebagian besar materi dalam cakram perplanet terakresi ke dalam planet pembentuk. Tapi tidak semuanya. Kekuatan yang sama yang menciptakan planet-planet dari cakram circumstellar mulai bekerja. Mereka dapat membuat bulan dari materi yang berputar di disk di sekitar planet ini.
Sekarang tim astronom telah melihat cakram perplanet ini, dan bulan terbentuk di dalamnya, untuk pertama kalinya.
Penulis utama studi yang menguraikan temuan ini adalah Andrea Isella, seorang astronom di Rice University di Houston, Texas. Temuan ini diterbitkan dalam surat-surat The Astrophysical Journal, dan berjudul "Deteksi Emisi Submillimeter Continuum Terkait dengan Calon Protoplanet."
"Planet terbentuk dari cakram gas dan debu di sekitar bintang-bintang yang baru terbentuk, dan jika sebuah planet cukup besar, ia dapat membentuk cakramnya sendiri ketika ia mengumpulkan materi dalam orbitnya di sekitar bintang," kata Isella. "Jupiter dan bulan-bulannya adalah sistem planet kecil di dalam tata surya kita, misalnya, dan diyakini bulan-bulan Jupiter terbentuk dari cakram perplanet ketika Jupiter masih sangat muda."
Itu semua terjadi di sekitar bintang PDS 70. Bintang itu ada di berita sekitar setahun yang lalu ketika para astronom menangkap gambar pertama dari sebuah planet yang baru terbentuk dalam cakram keliling. Planet itu disebut PDS 70b. Penemuan itu adalah berita besar pada saat itu, untuk alasan yang bagus.
70 PDS bukan satu-satunya planet yang mengorbit bintang. Ada planet lain, PDS 70c, juga di orbit, dan keduanya raksasa gas. Kedua planet tersebut dideteksi oleh Teleskop Sangat Besar (ESO) European Southern Observatory (VLT) secara optik dan inframerah. Cahaya hangat dari hidrogen yang bertambah ke dalam sepasang planet adalah apa yang memberi mereka.
Tim menggabungkan pengamatan VLT dengan pengamatan radio baru dari Atacama Large Millimeter / sub-Millimeter Array (ALMA.). Hasilnya adalah bukti meyakinkan disk protoplanet di sekitar bintang terluar, PDS 70c.
"Untuk pertama kalinya, kita dapat secara meyakinkan melihat tanda-tanda cakram perplanet, yang membantu mendukung banyak teori pembentukan planet saat ini," kata Andrea Isella, penulis utama.
"Dengan membandingkan pengamatan kami dengan inframerah beresolusi tinggi dan gambar optik, kita dapat dengan jelas melihat bahwa konsentrasi partikel debu kecil yang sebenarnya membingungkan sebenarnya adalah piringan debu planet-girding, fitur pertama yang pernah diamati secara meyakinkan," katanya. Menurut para peneliti, ini juga pertama kalinya sebuah planet terlihat jelas dalam tiga pita cahaya berbeda ini.
Satu Pertanyaan Dijawab, Satu Lainnya Ditanya
PDS 70b dan c menampilkan karakteristik yang berbeda, dan tim di balik penelitian ini tidak yakin apa arti semua itu.
"Apa ini dan apa artinya bagi sistem planet ini belum diketahui."
Andrea Isella, Penulis Utama, Rice University
PDS 70c, bintang terluar dari pasangan ini, sejauh ini dari bintangnya seperti Neptunus dari Matahari. Itu berada di lokasi yang sama persis seperti simpul debu yang terlihat di data ALMA. Karena planet ini bersinar sangat terang dalam pita cahaya inframerah dan hidrogen, para astronom dapat dengan meyakinkan mengatakan bahwa planet yang sepenuhnya terbentuk sudah berada di orbit di sana. Pita inframerah dan hidrogen yang terang menunjukkan bahwa gas di dekatnya masih dinaikkan ke permukaan planet, menyelesaikan percepatan pertumbuhan remaja.
Para astronom memperkirakan bahwa PDS 70c kira-kira 1 hingga 10 kali massa Jupiter. "Jika planet ini berada di ujung yang lebih besar dari perkiraan itu, sangat mungkin ada bulan-bulan seukuran planet dalam formasi di sekitarnya," kata Isella.
Tapi PDS 70b memiliki hal lain yang terjadi. Planet-planet itu, yang jaraknya hampir sama dari bintangnya seperti Uranus dari Matahari, memiliki massa debu yang membuntuti di belakangnya seperti ekor. Dan para astronom tidak yakin bagaimana itu cocok.
"Apa ini dan apa artinya bagi sistem planet ini belum diketahui," kata Isella. "Satu-satunya hal konklusif yang dapat kita katakan adalah bahwa itu cukup jauh dari planet ini untuk menjadi fitur independen."
Para astronom sangat yakin bahwa proses yang dapat mereka lihat di sekitar PDS 70c adalah proses yang sama yang bekerja untuk menciptakan bulan-bulan Jupiter. Namun, patut dicatat bahwa raksasa gas Tata Surya kita berbeda dari Jupiter. Bulan-bulan Saturnus mungkin diciptakan sebagai hasil dari cakram perplanet, tetapi cincin esnya kemungkinan diciptakan oleh komet dan benda berbatu lainnya yang saling menabrak.
Sistem exoplanet ini terkenal sulit diamati dalam cahaya optik dan inframerah. Energi dari bintang di bagian-bagian spektrum menenggelamkan cahaya dari planet. Tapi tidak untuk ALMA.
ALMA berfokus pada gelombang radio, dan bintang hanya memancarkan gelombang radio dengan lemah. Tim mengatakan bahwa mereka dapat terus mengamati sistem PDS 70 dengan ALMA untuk menonton saat itu berubah dan berkembang.
"Ini berarti kita akan dapat kembali ke sistem ini pada periode waktu yang berbeda dan lebih mudah memetakan orbit planet-planet dan konsentrasi debu dalam sistem," simpul Isella. "Ini akan memberi kita wawasan unik tentang sifat orbital tata surya di tahap awal pengembangannya."
Penemuan cakram planplanet ini dan kemungkinan bulan yang terbentuk di dalamnya menarik, tetapi cara tim menemukan cakram itu juga menjanjikan untuk masa depan. Sementara yang lain telah ditemukan, penelitian ini adalah yang paling meyakinkan.
"Ada beberapa kandidat planet yang telah terdeteksi di disk, tetapi ini adalah bidang yang sangat baru, dan mereka semua masih diperdebatkan," kata Isella. "(PDS 70 b dan PDS 70 c) adalah yang paling kuat karena telah ada pengamatan independen dengan instrumen dan teknik yang berbeda."
Dalam kesimpulan makalah mereka, penulis mengatakan, "Kami berpendapat bahwa pengamatan optik, NIR, dan (sub) milimeter sangat saling melengkapi karena mereka menyelidiki beragam aspek proses akresi planet dan dipengaruhi oleh kesalahan sistematis yang berbeda." Mereka juga mencatat bahwa ALMA saja tidak dapat melakukan pekerjaan. Dengan menggabungkan pengamatan yang berbeda, mereka telah membuka exoplanet dan disk mereka hingga studi yang lebih rinci.
Dari penelitian: “Ketika ALMA dan teleskop optik yang ada mencapai kemampuan pencitraan penuh mereka, pengamatan yang akan datang dari piringan circumstellar terdekat yang ditandai oleh rongga dan celah seperti yang diamati pada PDS 70 mungkin mengungkapkan lebih banyak planet yang baru lahir berinteraksi dengan disk natal mereka. Pengamatan semacam itu sangat mendasar untuk menyelidiki proses yang bertanggung jawab untuk pembentukan sistem planet. "
Sumber:
- Siaran Pers: Disk circumplanetary 'pembentuk bulan' ditemukan di sistem bintang yang jauh
- Siaran Pers: Disk pembentuk bulan ditemukan di sekitar planet yang jauh
- Makalah Penelitian: Deteksi Emisi Submillimeter Kontinum Terkait dengan Calon Protoplanet
