Sejak dikerahkan pada Maret 2009, misi Kepler telah mendeteksi ribuan kandidat planet ekstra surya. Bahkan, antara 2009 dan 2012, mendeteksi total 4.496 kandidat, dan mengkonfirmasi keberadaan 2.337 exoplanet. Bahkan setelah dua roda reaksinya gagal, pesawat ruang angkasa masih berhasil mengubah planet-planet yang jauh sebagai bagian dari misi K2-nya, bertanggung jawab atas 521 kandidat lain dan mengkonfirmasikan 157.
Namun, menurut sebuah studi baru yang dilakukan oleh sepasang penelitian dari Universitas Columbia dan ilmuwan warga negara, Kepler mungkin juga telah menemukan bukti bulan ekstra-solar. Setelah memilah-milah data dari ratusan transit yang terdeteksi oleh misi Kepler, para peneliti menemukan satu contoh di mana sebuah planet yang transit menunjukkan tanda-tanda memiliki satelit.
Studi mereka - yang baru-baru ini diterbitkan secara online dengan judul "HEK VI: Di Kelemahan Analog Galilea di Kepler dan Calon Exomoon Kepler-1625b I" - dipimpin oleh Alex Teachey, seorang mahasiswa pascasarjana di Universitas Columbia dan Sarjana Riset Pascasarjana dengan Yayasan Sains Nasional (NSF). Dia bergabung dengan David Kipping, Asisten Profesor Astronomi di Universitas Columbia dan Investigator Utama dari Hunt for Exomoons dengan proyek Kepler (HEK), dan Allan Schmitt, seorang ilmuwan warga negara.
Selama bertahun-tahun, Dr. Kipping telah mencari basis data Kepler untuk mencari bukti tentang eksomoon, sebagai bagian dari HEK. Ini tidak mengherankan, mengingat jenis-jenis peluang yang dihadirkan para peneliti untuk penelitian ilmiah. Dalam Tata Surya kita, studi tentang satelit alami telah mengungkapkan hal-hal penting tentang mekanisme yang mendorong pembentukan planet awal dan akhir, dan bulan memiliki fitur geologis yang menarik yang biasanya ditemukan pada benda lain.
Karena alasan inilah memperluas penelitian untuk berburu planet ekstrasurya dipandang perlu. Sudah, misi perburuan planet ekstrasurya seperti Kepler telah menghasilkan banyak planet yang menantang gagasan konvensional tentang bagaimana pembentukan planet dan jenis planet apa yang mungkin. Contoh yang paling penting adalah raksasa gas yang telah mengamati mengorbit sangat dekat dengan bintang-bintang mereka (alias. "Hot Jupiters").
Dengan demikian, studi tentang exomoons dapat menghasilkan informasi berharga tentang jenis satelit apa yang mungkin, dan apakah bulan kita sendiri khas atau tidak. Seperti yang dikatakan Teachey kepada Space Magazine melalui email:
“Exomoons dapat memberi tahu kita banyak tentang pembentukan Tata Surya kita, dan sistem bintang lainnya. Kita melihat bulan di Tata Surya kita, tetapi apakah itu biasa di tempat lain? Kami cenderung berpikir begitu, tetapi kami tidak tahu pasti sampai kami benar-benar melihatnya. Tetapi ini adalah pertanyaan penting karena, jika kita menemukan tidak ada banyak bulan di luar sana, itu menunjukkan mungkin sesuatu yang tidak biasa sedang terjadi di Tata Surya kita pada hari-hari awal, dan itu dapat memiliki implikasi besar pada bagaimana kehidupan muncul di Bumi. Dengan kata lain, apakah sejarah Tata Surya kita umum di seluruh galaksi, atau apakah kita memiliki kisah asal usul yang sangat tidak biasa? Dan apa yang dikatakan tentang peluang kehidupan yang muncul di sini? Exomoons berdiri untuk menawarkan kita petunjuk untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan ini. "
Terlebih lagi, banyak bulan di Tata Surya - termasuk Europa, Ganymede, Enceladus dan Titan - diperkirakan berpotensi dihuni. Ini disebabkan oleh fakta bahwa benda-benda ini memiliki persediaan volatil yang stabil (seperti nitrogen, air, karbon dioksida, amonia, hidrogen, metana, dan belerang dioksida) dan memiliki mekanisme pemanasan internal yang dapat menyediakan energi yang diperlukan untuk menggerakkan proses biologis.
Di sini juga, studi tentang exomoons menyajikan kemungkinan menarik, seperti apakah mereka dapat dihuni atau bahkan seperti Bumi. Untuk alasan ini dan lainnya, para astronom ingin melihat apakah planet-planet yang telah dikonfirmasi dalam sistem bintang yang jauh memiliki sistem bulan dan seperti apa kondisinya. Tetapi seperti yang ditunjukkan Teachey, pencarian exomoons menghadirkan sejumlah tantangan dibandingkan dengan berburu exoplanet:
"Bulan sulit ditemukan karena 1) kita mengharapkan mereka menjadi sangat kecil sebagian besar waktu, yang berarti sinyal transit akan sangat lemah untuk memulai, dan 2) setiap kali sebuah planet transit, bulan akan muncul secara berbeda tempat. Ini membuat mereka lebih sulit untuk dideteksi dalam data, dan memodelkan peristiwa transit secara signifikan lebih mahal secara komputasi. Tetapi pekerjaan kami memanfaatkan bulan yang muncul di tempat yang berbeda dengan mengambil sinyal rata-rata waktu di banyak peristiwa transit yang berbeda, dan bahkan di banyak sistem exoplanet yang berbeda. Jika bulan ada di sana, mereka pada dasarnya akan mengukir sinyal di kedua sisi transit planet dari waktu ke waktu. Maka itu masalah memodelkan sinyal ini dan memahami apa artinya dalam hal ukuran bulan dan tingkat kejadian. "
Untuk menemukan tanda-tanda exomoons, Teachey dan rekan-rekannya mencari melalui database Kepler dan menganalisis transit dari 284 kandidat planet ekstrasurya di depan bintang masing-masing. Planet-planet ini memiliki ukuran mulai dari yang seperti Bumi hingga diameternya seperti Jupiter, dan mengorbit bintang-bintang mereka pada jarak antara ~ 0,1 hingga 1,0 AU. Mereka kemudian memodelkan kurva cahaya bintang-bintang menggunakan teknik fase-lipat dan susun.
Teknik-teknik ini biasanya digunakan oleh para astronom yang memantau bintang-bintang untuk penurunan dalam luminositas yang disebabkan oleh transit planet-planet (yaitu metode transit). Seperti yang dijelaskan Teachey, prosesnya sangat mirip:
“Pada dasarnya kami memotong data deret waktu menjadi bagian-bagian yang sama, masing-masing bagian memiliki satu transit planet di tengah. Dan saat kami menumpuknya, kami bisa mendapatkan gambaran yang lebih jelas tentang seperti apa transit itu ... Untuk pencarian di bulan, pada dasarnya kami melakukan hal yang sama, hanya sekarang kami melihat data di luar transit planetary utama. Setelah kami menumpuk data, kami mengambil nilai rata-rata semua titik data dalam jendela waktu tertentu dan, jika bulan hadir, kami harus melihat beberapa cahaya bintang yang hilang di sana, yang memungkinkan kami untuk menyimpulkan keberadaannya. "
Apa yang mereka temukan adalah kandidat tunggal yang terletak di sistem Kepler-1625, bintang kuning yang terletak sekitar 4000 tahun cahaya dari Bumi. Dirancang Kepler-1625B I, bulan ini mengorbit raksasa gas besar yang terletak di dalam zona layak huni bintang, berukuran 5,9 hingga 11,67 kali ukuran Bumi, dan mengorbit bintangnya dengan periode 287,4 hari. Calon exomoon ini, jika harus dikonfirmasi, akan menjadi exomoon pertama yang ditemukan
Hasil tim (yang menunggu tinjauan sejawat) juga menunjukkan bahwa bulan-bulan besar menjadi kejadian langka di wilayah bagian dalam sistem bintang (dalam 1 AU). Ini adalah sesuatu yang mengejutkan, meskipun Teachey mengakui bahwa itu konsisten dengan karya teoretis baru-baru ini. Menurut apa yang beberapa penelitian terbaru sarankan, planet-planet besar seperti Jupiter bisa kehilangan bulan ketika mereka bermigrasi ke dalam.
Jika ini terbukti sebagai masalahnya, maka apa yang disaksikan Teachey dan rekan-rekannya dapat dilihat sebagai bukti dari proses itu. Itu juga bisa menjadi indikasi bahwa misi perburuan exoplanet kita saat ini mungkin tidak sesuai dengan tugas mendeteksi exomoons. Di tahun-tahun mendatang, misi generasi mendatang diharapkan dapat memberikan analisis yang lebih rinci tentang bintang-bintang yang jauh dan sistem planet mereka.
Namun, seperti yang ditunjukkan Teachey, ini juga dapat dibatasi dalam hal apa yang dapat mereka deteksi, dan strategi baru pada akhirnya mungkin diperlukan:
“Kelangkaan bulan di wilayah bagian dalam sistem bintang ini menunjukkan bahwa masing-masing bulan akan tetap sulit ditemukan dalam data Kepler, dan misi mendatang seperti TESS, yang seharusnya menemukan banyak planet dengan periode yang sangat singkat, juga akan mengalami kesulitan menemukan bulan-bulan ini. Kemungkinan besar bulan-bulan itu, yang masih kita perkirakan berada di luar sana, berada di wilayah terluar sistem bintang ini, sama seperti yang terjadi di Tata Surya kita. Tapi wilayah ini jauh lebih sulit untuk diselidiki, jadi kita harus semakin pintar tentang bagaimana kita mencari dunia ini dengan dataset yang ada saat ini dan yang akan datang.
Sementara itu, kita tentu bisa keluar dari fakta bahwa eksomon pertama tampaknya telah ditemukan. Sementara hasil ini menunggu peer review, konfirmasi bulan ini akan berarti peluang penelitian tambahan untuk sistem Kepler-1625. Fakta bahwa bulan ini mengorbit di dalam zona layak huni bintang juga merupakan fitur yang menarik, meskipun kemungkinan bulan itu sendiri tidak layak huni.
Namun, kemungkinan bulan yang bisa dihuni yang mengorbit raksasa gas tentu saja menarik. Apakah itu terdengar seperti sesuatu yang mungkin muncul di beberapa film fiksi ilmiah?
