Jumlah planet ekstrasurya saat ini - jumlah planet yang ditemukan oleh astronom yang mengorbit bintang-bintang lain - berdiri pada 312. Itu banyak planet. Tetapi mungkin membantu jika kita tahu persis ke mana harus mencari. Penelitian baru menggunakan simulasi superkomputer dari disk berdebu di sekitar bintang seperti matahari menunjukkan bahwa planet hampir sekecil Mars dapat membuat pola dalam debu yang dapat dideteksi oleh teleskop di masa depan. Penelitian menunjuk ke jalan baru dalam pencarian planet layak huni. "Mungkin perlu beberapa saat sebelum kita dapat secara langsung membayangkan planet mirip bumi di sekitar bintang-bintang lain, tetapi, sebelum itu, kita akan dapat mendeteksi cincin hiasan dan indah yang mereka ukir dalam debu antarplanet," kata Christopher Stark, peneliti utama studi tersebut. di University of Maryland, College Park.
Bekerja dengan Marc Kuchner di Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA di Greenbelt, Md., Stark memodelkan bagaimana 25.000 partikel debu merespons kehadiran satu planet tunggal - mulai dari massa Mars hingga lima kali Bumi - mengorbit bintang seperti matahari. Menggunakan superkomputer Thunderhead NASA di Goddard, para ilmuwan menjalankan 120 simulasi berbeda yang memvariasikan ukuran partikel debu dan massa planet dan jarak orbit.
“Model kami menggunakan partikel sepuluh kali lebih banyak dari simulasi sebelumnya. Ini memungkinkan kami untuk mempelajari kontras dan bentuk struktur cincin, ”tambah Kuchner. Dari data ini, para peneliti memetakan kepadatan, kecerahan, dan tanda tangan panas yang dihasilkan dari setiap set parameter.
"Sangat tidak dihargai bahwa sistem planet - termasuk milik kita - mengandung banyak debu," tambah Stark. "Kita akan membuat debu itu bekerja untuk kita."
Sebagian besar debu di tata surya kita membentuk ke dalam orbit Yupiter, ketika komet runtuh di dekat matahari dan asteroid dari semua ukuran bertabrakan. Debu memantulkan sinar matahari dan kadang-kadang dapat dilihat sebagai cahaya langit berbentuk baji - disebut cahaya zodiak - sebelum matahari terbit atau setelah matahari terbenam.
Model komputer menjelaskan respons debu terhadap gravitasi dan gaya lainnya, termasuk cahaya bintang. Starlight memberikan sedikit hambatan pada partikel-partikel kecil yang membuatnya kehilangan energi orbital dan melayang lebih dekat ke bintang.
"Partikel-partikel berputar ke dalam dan kemudian menjadi sementara terperangkap dalam resonansi dengan planet ini," Kuchner menjelaskan. Sebuah resonansi terjadi setiap kali periode orbital partikel adalah rasio angka kecil - seperti dua pertiga atau lima per enam - dari planet.
Misalnya, jika partikel debu menghasilkan tiga orbit di sekitar bintangnya setiap kali planet menyelesaikannya, partikel tersebut berulang kali akan merasakan tarikan gravitasi ekstra pada titik yang sama di orbitnya. Untuk sementara waktu, dorongan ekstra ini dapat mengimbangi gaya seret dari cahaya bintang dan debu dapat mengendap menjadi struktur seperti cincin yang halus.
"Partikel-partikel itu berputar ke arah bintang, terperangkap dalam satu resonansi, terlepas darinya, berputar dalam beberapa lagi, menjadi terperangkap dalam resonansi lain, dan seterusnya," kata Kuchner. Akuntansi untuk saling mempengaruhi kekuatan yang kompleks pada puluhan ribu partikel membutuhkan tenaga kuda matematis dari superkomputer.
Beberapa ilmuwan mencatat bahwa keberadaan debu dalam jumlah besar dapat menjadi penghalang untuk langsung mencitrakan planet mirip bumi. Misi luar angkasa di masa depan - seperti Teleskop Luar Angkasa James Webb milik NASA, sekarang sedang dalam pembangunan dan dijadwalkan untuk diluncurkan pada 2013, dan Terrestrial Planet Finder yang diusulkan - akan mempelajari bintang-bintang terdekat dengan cakram berdebu. Model-model yang dibuat oleh Stark dan Kuchner memberi para astronom pratinjau struktur debu yang menandakan keberadaan dunia yang tersembunyi.
"Katalog kami akan membantu orang lain menyimpulkan massa planet dan jarak orbit, serta ukuran partikel yang dominan di dalam cincin," kata Stark.
Stark dan Kuchner mempublikasikan hasil mereka di The Astrophysical Journal edisi 10 Oktober. Stark telah membuat atlas simulasi debu exo-zodiak tersedia secara online.
Sumber: Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard
