Kredit gambar: John Rowe
Pencarian planet mirip Bumi dimulai dengan pencarian bintang seperti Matahari. Astronom Maggie Turnbull diminta membuat daftar pendek dari tiga puluh kandidat bintang yang cocok dengan Matahari kita dari daftar total 2.350 bintang yang berjarak seratus tahun cahaya dari kita. Daftar singkat ini, termasuk 37 Permata akan digunakan oleh misi Terrestrial Planet Finder, yang akan mencari planet yang dapat dihuni dengan mencari cahaya yang terlihat dari oksigen atau air di planet yang menyerupai Bumi - suatu tanda kehidupan yang pasti.
Bintang ketiga puluh tujuh paling barat di rasi bintang, Gemini, adalah bintang kuning-oranye seperti matahari kita sendiri. Bintang itu disebut 37 Geminorum, tetapi bagi ahli astrofisika Margaret Turnbull, bintang itu istimewa karena ia menawarkan studi kasus untuk mempertimbangkan apa yang mungkin memenuhi syarat sebagai kandidat yang baik untuk menyimpan planet yang dapat dihuni.
Dalam membangun daftar bintang-bintang yang mungkin mendukung planet-planet dengan air dan oksigen cair, ia harus mengecualikan matahari yang ekstrim: terlalu muda atau terlalu tua, yang berputar terlalu cepat, atau yang cukup bervariasi dalam kecerahan untuk menyebabkan kekacauan iklim pada setiap dunia terdekat.
Pada jarak 56,3 tahun cahaya, bintang Gem 37 belum menunjukkan tanda-tanda memiliki planet seperti itu, atau planet apa pun - tetapi teleskop NASA dan Eropa masa depan mencari untuk menargetkan bintang seperti 37 Gem karena mereka mungkin berbagi beberapa sifat yang sama yang membuat tata surya kita layak huni. Lebih dari 100 planet ekstrasurya telah ditemukan sejauh ini menggunakan teleskop berbasis darat, dan perkiraan total planet seperti itu di galaksi kita mungkin berjumlah miliaran dunia kandidat.
Bekerja dari Universitas Arizona di Tucson, Maggie Turnbull diminta untuk membuat daftar pendek calon bintang tiga puluh yang paling mirip dengan matahari lain yang mampu mendukung kondisi kehidupan untuk berkembang. Memulai pencariannya di antara bintang-bintang yang berjarak kurang dari seratus tahun cahaya menghasilkan sekitar 2.350 bintang untuk dipertimbangkan lebih lanjut.
Turnbull baru-baru ini mempresentasikan hasilnya kepada sekelompok ilmuwan dari proyek teleskop antariksa NASA, Terrestrial Planet Finder (TPF), yang akan mencari planet yang layak huni dengan menggunakan cahaya tampak dengan "tanda tangan" air dan / atau oksigen dari Bumi - ketik planet. Setelah peluncuran TPF yang dijadwalkan sekitar 2013, akan mengikuti proyek Darwin Eropa yang melibatkan enam teleskop ruang angkasa.
Daftar bintang dikupas dari daftar yang lebih besar (17.129 bintang dalam 450 tahun cahaya, atau 140 parsec), yang Turnbull dan penasihat Jill Tarter dari SETI Institute pertama kali diterbitkan di Astrophysical Journal. Daftar ini dikenal sebagai Katalog Sistem Stellar Habitat Terdekat (atau HabCat). Artikel mereka diterbitkan pada bulan Agustus, berjudul "Pemilihan Target untuk SETI: I. Katalog Sistem Stellar Habitat Terdekat," memperluas daftar kandidat sebelumnya dengan hampir sepuluh kali lipat, atau urutan besarnya.
Untuk mendukung kehidupan yang kompleks, kandidat bintang harus memiliki warna, kecerahan, dan usia yang tepat. Jika itu adalah bintang setengah baya seperti bintang kita, ia akan terbakar melalui elemen cahaya yang cukup fusi untuk menghasilkan logam yang lebih berat seperti besi, tetapi tidak terlalu tua sehingga runtuh atau terlalu muda sehingga kehidupan hanyalah prospek masa depan yang jauh. Berdasarkan fragmen apa yang kita ketahui tentang bagaimana kehidupan yang kompleks muncul di Bumi, pencarian Turnbull bertujuan untuk menemukan 'Goldilocks' bintang yang tampaknya 'tepat'.
Jadi mengapa 37 Gem?
37 Geminorum terletak di bagian barat laut rasi bintang Gemini, dinamai Si Kembar. Bagi para astronom amatir dengan teleskop halaman belakang yang bagus, 37 Permata dapat terlihat. Dalam mitologi Yunani, si kembar Gemini berlayar bersama Jason dalam pencarian Bulu Emas; selama badai, si kembar membantu menyelamatkan kapal ARGO dari tenggelam, dan konstelasi menjadi lebih dihargai oleh pelaut.
Sebagian besar bintang seperti Permata 37 dikelompokkan ke dalam sejumlah kecil kelas spektral, berdasarkan kira-kira pada warna cahaya yang dipancarkannya. Disebut Katalog Draper Henry, bintang ringkasan daftar kelas spektral dalam tujuh kategori besar, dari yang terpanas ke bintang paling keren. Jenis-jenis ini ditunjuk, dalam urutan penurunan suhu, oleh huruf O, B, A, F, G, K, dan M. Nomenklatur ini berakar pada gagasan usang tentang evolusi bintang, tetapi terminologinya tetap. Matahari kita, yang diklasifikasikan dalam skala yang lebih halus sebagai katai 'G2V' yang khas, berusia sekitar 4,5 miliar tahun. Calon bintang, 37 Permata, juga setengah baya, tetapi agak lebih tua dengan satu miliar tahun, pada 5,5 miliar tahun.
Spektrum bintang-bintang tipe-G seperti milik kita (dan Permata 37) didominasi oleh unsur-unsur kimia tertentu, sebagaimana ditandai oleh garis spektrum karakteristik (atau emisi) mereka. Unsur-unsur yang paling menarik saat ini adalah logam, terutama untuk tanda tangan bintang yang kaya akan zat besi, kalsium, natrium, magnesium, dan titanium. Dalam istilah astronomi, dibandingkan dengan klasifikasi matahari kita sebagai kurcaci G2V yang khas, 37 Permata memiliki suhu permukaan yang sedikit lebih panas. Dengan demikian, pick utama Turnbull - 37 Gem - dikatalogkan sebagai G0V dwarf - yang berarti juga merupakan bintang kerdil urutan kuning-oranye. Karena bintang-bintang G dicirikan oleh adanya garis-garis logam dan spektrum hidrogen yang lemah, mereka memiliki usia, massa, dan luminositas yang sama.
Kalau tidak, 37 Permata dekat dengan kembaran matahari kita sendiri, atau pasangan yang mirip Gemini dengan Matahari: 1,1 kali massa matahari kita, 1,03 kali diameternya, dan 1,25 kali luminositasnya.
Luminositas adalah "mungkin informasi yang paling penting", Turnbull mengatakan kepada Majalah Astrobiology, "kami menggunakan dalam menentukan kelayakhunian bintang-bintang di dekatnya" untuk kehidupan yang kompleks, karena luminositas menunjukkan fase kehidupan bintang yang mana, dan yang pada gilirannya menentukan berapa lama Bintang akan tetap stabil.
Majalah Astrobiology memiliki kesempatan untuk berbicara dengan Maggie Turnbull di Steward Observatory di Tucson tentang cara memilih kandidat bintang untuk dapat dihuni.
Majalah Astrobiology (AM): Survei Anda baru-baru ini mulai melihat sekitar 100 tahun cahaya jauhnya dari Matahari kita, dan semua bintang ke dalam dari radius itu, benar? Itu adalah ruang visual untuk memulai pencarian?
Margaret Turnbull (MT): Ada sekitar 2.350 bintang Hipparcos dalam 30 parsec (90 cahaya)
tahun), jarak maksimum untuk misi Terrestrial Planet Finder (TPF). Ada sekitar 5.000 total bintang dalam jarak itu, tetapi kami hanya melihat bintang Hipparcos sehingga daftar awal saya adalah 2.350 bintang.
SAYA: Pernahkah Anda memegang teleskop halaman belakang untuk melihat 37 Permata?
MT: Seharusnya terlihat dengan teleskop halaman belakang, tapi tidak, saya belum melihatnya dengan mata kepala sendiri! Karena fotometri (mengukur kecerahannya) dan spektroskopi (mengukur komposisinya) yang telah saya lihat, saya merasa seperti "tahu" itu tanpa pernah melihatnya.
Namun, ada lebih banyak pengamatan yang harus dilakukan untuk 37 Permata. Sebagai contoh, kita perlu melakukan pencitraan inframerah beresolusi tinggi dari bintang ini sebelum kita dapat mengatakan itu harus menjadi target - jika kita menemukan bahwa ada banyak puing-puing melayang di sekitar, kita harus mengeluarkannya dari daftar.
SAYA: Apakah bintang, 37 Permata, jauh berbeda dari nomor dua dalam daftar tiga puluh kandidat terbaik?
MT: Sebenarnya, bintang-bintang "terbaik" semuanya sangat mirip satu sama lain, dan pada kenyataannya tidak masuk akal untuk mencoba membuat peringkat mereka. 37 Permata kebetulan adalah salah satu bintang paling dekat yang juga memenuhi kriteria teknik, sehingga saat ini kelihatannya kandidat yang sangat baik untuk pencarian TPF.
SAYA: Hanya karena penasaran, bintang apa yang secara resmi nomor dua dalam daftar?
MT: Ketika Anda hanya akan melihat tiga puluh bintang, mereka semua lebih baik menjadi "nomor satu." Artinya, setiap bintang yang kita amati harus menjadi perhatian utama misi, karena kita tidak punya waktu untuk disia-siakan. Kami masih dalam proses mendefinisikan secara tepat tujuan misi utama.
Jika tujuannya adalah untuk melihat berbagai jenis spektral, maka bintang-bintang top mungkin termasuk bintang K atau M yang sangat dekat, tetapi jika tujuannya adalah untuk melihat 30 bintang yang paling mirip Matahari, maka bintang-bintang seperti 18 Sco (matahari kembar di 14 parsec di Constellation Scorpius), beta CVn ("hound"), atau 51 Peg ("Pegasus", kuda terbang) mungkin akhirnya menjadi taruhan terbaik kami.
SAYA: Apakah ada satu atau dua bagian data yang hilang yang akan membantu klasifikasi mengasah calon bintang yang lebih baik?
MT: Pada saat ini, pencitraan inframerah resolusi tinggi adalah bagian data yang hilang yang pasti kita butuhkan. Kita perlu tahu apakah bintang-bintang ini memiliki disk puing-puing berdebu yang akan membuatnya sulit untuk mendeteksi planet yang mengorbit di sana.
Matahari memiliki banyak debu zodiak karena Yupiter terus mengaduk sabuk asteroid dan ketika asteroid bertabrakan mereka menambahkan debu ke Tata Surya.
Tingkat debu yang serupa di sekitar bintang-bintang lain mungkin tidak merusak peluang kita untuk melihat planet, tetapi kita tentu ingin meminimalkannya.
SAYA: Apa rencana masa depan Anda untuk daftar bintang dalam mendukung misi Planet Penemu Terrestrial dan Darwin?
MT: Saya belum menyajikan daftar 'final' saya ke kelompok kerja ilmu pengetahuan TPF pada tanggal 18 dan 19 November di US Naval Observatory, selama pertemuan dengan orang lain yang membuat daftar mereka sendiri.
Saya sudah mempresentasikan metodologi saya kepada grup, tetapi sekarang kita akan bertemu dengan para insinyur yang akan menjelaskan kepada kita kendala instrumen dan kita harus memperbaiki daftar untuk mengakomodasi kriteria mereka.
Kriteria mereka akan mencakup hal-hal seperti: tidak dapat memiliki bintang pendamping dalam beberapa arcseconds bahkan jika pendampingnya tidak memperhatikan stabilitas planet, karena cahaya ekstra akan mencemari bidang pandang; tidak bisa melihat bintang yang lebih redup dari sekitar 6th magnitudo; hanya dapat melihat bintang setidaknya ~ 60 derajat dari Matahari sepanjang tahun, dll.
SAYA: Anda menerbitkan katalog bintang huni pertama pada bulan Agustus tahun ini, dan ada bagian dua dalam klasifikasi itu. Apa rencana utama untuk Bagian II HabCat?
MT: Jill Tarter dan saya baru-baru ini menyerahkan makalah kedua pada daftar target SETI yang akan muncul dalam Suplemen Jurnal Astrofisika pada bulan Desember. Makalah ini memberikan daftar kluster terbuka tua dengan tingkat keasaman tinggi, 100 bintang terdekat tanpa jenis bintang, dan sekitar 250.000 bintang urutan utama dari Katalog Tycho, yang semuanya akan diamati oleh Allen Telescope Array (ATA) setiap kali HabCat bintang tidak tersedia untuk kita amati.
Sinar ATA primer akan diarahkan oleh para astronom radio, dan mereka akan membuat peta resolusi sangat tinggi dari target mereka sendiri, sementara pada saat yang sama kita akan mengamati bintang HabCat (atau bintang dari daftar kami di Kertas 2) untuk SETI.
SAYA: Akhirnya, apakah misi, Kepler dan TPF, merencanakan jenis peningkatan yang akan menghasilkan deteksi lebih banyak planet seukuran Bumi, bukan hanya raksasa gas, untuk bintang tertentu dalam survei mereka?
MT: Iya. Kepler akan memberi kita indikasi tentang seberapa umum planet-planet terestrial dengan menonton ribuan bintang seperti matahari untuk "transit" - peristiwa di mana planet ini benar-benar lewat di depan bintang yang sedang mengorbit dan untuk sementara memblokir sedikit cahaya bintang.
Terrestrial Planet Finder akan menindaklanjuti hal ini dengan benar-benar mencitrakan planet yang mengorbit bintang terdekat, dan memberi tahu kami apakah planet ini memiliki atmosfer dengan mengambil spektra.
Kita dapat mencari air, oksigen, dan karbon dioksida, dan jika kita beruntung kita bahkan dapat melihat beberapa indikasi langsung kehidupan dalam bentuk tanda tangan vegetasi atau disequilibrium atmosfer yang kuat, seperti keberadaan simultan oksigen dan metana (karena kehadiran simultan tanaman dan bakteri metanogen di Bumi).
Apa berikutnya
Setiap misi untuk mendeteksi dan mengkarakterisasi secara spektroskopi planet terestrial di sekitar bintang lain harus dirancang sehingga dapat mendeteksi beragam jenis planet terestrial dengan hasil yang bermanfaat. Misi-misi semacam itu sekarang sedang dipelajari - Pencari Planet Terestrial (TPF), oleh NASA, dan Darwin oleh ESA, Badan Antariksa Eropa. Tujuan utama TPF / Darwin adalah untuk memberikan data kepada ahli biologi dan ahli kimia atmosfer.
Konsep TPF / Darwin bergantung pada asumsi bahwa seseorang dapat menyaring planet ekstrasurya untuk kelayakan hunian secara spektroskopi. Agar asumsi seperti itu valid, kita harus menjawab pertanyaan-pertanyaan berikut. Apa yang membuat sebuah planet layak huni dan bagaimana mereka dapat dipelajari dari jarak jauh? Apa efek beragam yang mungkin diberikan biota pada spektrum atmosfer planet? Positif palsu apa yang mungkin kita harapkan? Seperti apa kemungkinan sejarah evolusi atmosfer? Dan, terutama, apa indikator kehidupan yang kuat?
TPF / Darwin harus mensurvei bintang-bintang terdekat untuk sistem planet yang mencakup planet ukuran terestrial di zona layak huni mereka (planet "mirip Bumi"). Melalui spektroskopi, TPF / Darwin harus menentukan apakah planet-planet ini memiliki atmosfer dan menetapkan apakah mereka dapat dihuni.
Misi Kepler juga dijadwalkan untuk diluncurkan ke orbit matahari pada Oktober 2006. Kepler dimaksudkan sebagai misi untuk menentukan frekuensi planet-planet bagian dalam di dekat zona layak huni dari berbagai bintang. Kepler secara bersamaan akan mengamati 100.000 bintang di "lingkungan" galaksi kita, mencari planet seukuran Bumi atau lebih besar di dalam "zona layak huni" di sekitar setiap bintang - zona yang tidak terlalu panas, tidak terlalu dingin di mana air cair mungkin ada di sebuah planet.
Untuk menyoroti kesulitan mendeteksi planet seukuran Bumi yang mengorbit bintang yang jauh, penyelidik utama Kepler, William Borucki dari NASA Ames menunjukkan bahwa akan dibutuhkan 10.000 Bumi untuk menutupi cakram Matahari. Satu perkiraan NASA mengatakan Kepler harus menemukan 50 planet terestrial jika sebagian besar yang ditemukan adalah seukuran Bumi, 185 planet jika sebagian besar 30 persen lebih besar dari Bumi dan 640 jika sebagian besar berukuran 2,2 kali ukuran Bumi. Selain itu, Kepler diharapkan menemukan hampir 900 planet raksasa dekat dengan bintang-bintang mereka dan sekitar 30 raksasa yang mengorbit pada jarak seperti Jupiter dari bintang induknya.
Karena sebagian besar planet gas raksasa yang ditemukan sejauh ini mengorbit lebih dekat dengan bintang-bintang mereka daripada Jupiter terhadap Matahari, Borucki percaya bahwa selama misi empat hingga enam tahun, Kepler akan menemukan sebagian besar planet yang cukup dekat dengan bintang. Jika itu terbukti benar, dia berkata, "Kami berharap menemukan ribuan planet."
Dengan menggunakan metode saat ini, para astronom hari ini akan merasa sangat sulit untuk mendeteksi planet seukuran Bumi di sekitar bintang 37 Permata. Namun analisis masa lalu mengesampingkan beberapa pilihan. Sebagai contoh, sebuah planet raksasa seperti Jupiter atau Saturnus kita sendiri tidak mengorbit di sekitar 37 Permata. Studi-studi ini menunjukkan bahwa planet-planet raksasa yang sepersepuluh hingga 10 kali massa Jupiter tidak ada di dekat 37 Permata (dalam 0,1 hingga empat unit astronomi, atau satu jarak bumi-matahari, AU, lihat juga Cummings et al, 1999) . Karena tantangan menemukan planet redup dekat dengan bintang yang jauh lebih terang, hampir semua planet ekstrasurya yang ditemukan sejauh ini seperti Jupiter kita sendiri — masif, mungkin gas, dan tidak mungkin memiliki kondisi kehidupan yang dekat dengan kedekatannya dengan bintang induk .
Tetapi kondisi sekitar 37 Permata mungkin mendukung planet-planet dalam yang lebih kecil, seperti Venus atau Bumi. Tidak ada yang tahu. Hanya survei mendatang yang akan memiliki instrumentasi yang mampu menemukan planet seperti Bumi.
Akan tetapi, model-model bintang seperti 37 Permata, mendukung kemungkinan adanya setidaknya satu orbit stabil untuk planet mirip Bumi (dengan air cair) yang berpusat di sekitar satu jarak bumi-matahari (1,12 AU). Planet yang dianggap seperti itu akan mengorbit antara jarak Bumi dan Mars di Tata Surya kita. Planet yang belum ditemukan ini, jika dapat dideteksi dalam studi selanjutnya, akan memiliki satu tahun yang berlangsung lebih dari 450 hari, atau periode orbit sekitar 1,3 tahun Bumi.
Karena kehidupan penghasil oksigen di Bumi membutuhkan waktu sekitar dua miliar tahun, bintang-bintang yang jauh lebih muda dari ini kemungkinan tidak memiliki cukup waktu bagi kehidupan untuk berevolusi menuju bentuk-bentuk kompleks. Mengingat miliaran tahun yang diperlukan untuk evolusi kehidupan di bumi, para ilmuwan dapat mempertanyakan apakah kehidupan akan memiliki peluang dalam tata surya yang berumur pendek. Bintang yang lebih besar dan lebih besar selalu dianggap lebih kecil kemungkinannya untuk memiliki kehidupan, tetapi bukan karena bintang itu terlalu panas. Planet masih dapat menikmati iklim sedang, lebih jauh dari Bumi dari Matahari, dan pada orbit yang lebih jauh dari bintang induknya sendiri. Masalah pertama kelayakhunian adalah satu kali, bukan suhu. Bintang yang lebih panas cenderung terbakar lebih cepat - mungkin terlalu cepat bagi kehidupan untuk berkembang di sana.
Sumber Asli: Majalah Astrobiology
