Pencarian untuk kehidupan luar angkasa di luar Tata Surya kita saat ini difokuskan pada planet ekstrasurya di dalam 'zona layak huni' dari sistem eksoplanet di sekitar bintang yang mirip dengan Matahari. Menemukan planet mirip Bumi di sekitar bintang-bintang lain adalah tujuan utama Misi Kepler NASA.
Zona layak huni (HZ) di sekitar bintang didefinisikan sebagai kisaran jarak di mana air cair bisa ada di permukaan planet terestrial, mengingat atmosfer yang cukup padat. Planet-planet terestrial umumnya didefinisikan sebagai berbatu dan mirip dengan Bumi dalam ukuran dan massa. Visualisasi zona layak huni di sekitar bintang-bintang dengan diameter dan kecerahan serta suhu yang berbeda ditunjukkan di sini. Daerah merah terlalu panas, daerah biru terlalu dingin, tetapi wilayah hijau tepat untuk air cair. Karena dapat dijelaskan dengan cara ini, HZ juga disebut sebagai “Zona Goldilocks”.
Biasanya, kita menganggap planet di sekitar bintang lain mirip dengan tata surya kita, di mana pengiring planet mengorbit satu bintang. Meskipun secara teori memungkinkan, para ilmuwan memperdebatkan apakah planet akan pernah ditemukan di sekitar pasangan bintang atau sistem bintang ganda. Kemudian, pada bulan September 2011, para peneliti di misi NASA Kepler mengumumkan penemuan Kepler-16b, sebuah planet berukuran dingin, berbentuk gas, Saturnus yang mengorbit sepasang bintang, seperti fiksi fiksi Star Wars.
Minggu ini saya berkesempatan untuk mewawancarai salah satu senjata muda yang mempelajari exoplanet, Billy Quarles. Senin, Billy dan rekan penulisnya, profesor Zdzislaw Musielak dan profesor Manfred Cuntz, mempresentasikan temuan mereka tentang kemungkinan planet mirip Bumi di dalam zona layak huni di Kepler 16 dan sistem bintang sirkumbiner lainnya, pada pertemuan AAS di Austin, Texas .
"Untuk menentukan zona layak huni, kami menghitung jumlah fluks yang terjadi pada suatu objek pada jarak tertentu," jelas Billy. “Kami juga memperhitungkan bahwa berbagai planet dengan atmosfer yang berbeda akan mempertahankan panas secara berbeda. Sebuah planet dengan efek rumah kaca yang sangat lemah bisa lebih dekat ke bintang-bintang. Untuk planet dengan efek rumah kaca yang lebih kuat, zona layak huni akan lebih jauh. "
“Dalam penelitian khusus kami, kami memiliki sebuah planet yang mengorbit dua bintang. Salah satu bintangnya jauh lebih terang dari yang lain. Jauh lebih terang, sehingga kami mengabaikan fluks yang datang dari bintang pendamping yang lebih kecil. Jadi definisi kami tentang zona layak huni dalam kasus ini adalah perkiraan konservatif. "
Quarles dan rekan-rekannya melakukan studi numerik ekstensif pada stabilitas jangka panjang orbit planet dalam Kepler 16 HZ. "Stabilitas orbit planet tergantung pada jarak dari bintang-bintang biner," kata Quarles. "Semakin jauh mereka semakin stabil, karena ada sedikit gangguan dari bintang sekunder."
Untuk sistem Kepler 16, orbit planet di sekitar bintang primer hanya stabil hingga 0,0675 AU (unit astronomi). "Itu jauh di dalam batas kelayakhunian, di mana efek rumah kaca yang melarikan diri mengambil alih," jelas Billy. Ini semua kecuali mengesampingkan kemungkinan planet yang dapat dihuni di orbit dekat di sekitar bintang utama pasangan. Apa yang mereka temukan adalah bahwa orbit di Zona Goldilocks lebih jauh, di sekitar pasangan bintang bermassa rendah Kepler 16, stabil pada skala waktu satu juta tahun atau lebih, memberikan kemungkinan bahwa kehidupan dapat berevolusi di sebuah planet di dalam HZ tersebut.
Orbit Kepler 16b yang melingkar, sekitar 65 juta mil dari bintang-bintang, berada di tepi luar zona layak huni ini. Menjadi raksasa gas, 16b bukanlah planet terestrial yang layak huni. Namun, bulan seperti Bumi, a Goldilocks Moon, di orbit sekitar planet ini dapat mempertahankan kehidupan jika cukup besar untuk mempertahankan atmosfer mirip Bumi. "Kami memutuskan bahwa eksomun yang dapat dihuni adalah mungkin di orbit sekitar Kepler-16b," kata Quarles.
Saya bertanya kepada Quarles bagaimana evolusi bintang berdampak pada Zona Goldilocks ini. Dia mengatakan kepada saya, “Ada beberapa hal yang perlu dipertimbangkan selama masa hidup suatu sistem. Salah satunya adalah bagaimana bintang berevolusi dari waktu ke waktu. Dalam kebanyakan kasus, zona layak huni dimulai dari dekat dan kemudian perlahan-lahan melayang keluar. "
Selama masa sekuens utama bintang, pembakaran hidrogen dari hidrogen membangun helium di intinya, menyebabkan peningkatan tekanan dan suhu. Ini terjadi lebih cepat pada bintang-bintang yang lebih masif dan lebih rendah logamnya. Perubahan ini memengaruhi daerah terluar bintang, yang menghasilkan peningkatan luminositas dan suhu efektif yang stabil. Bintang menjadi lebih bercahaya, menyebabkan HZ bergerak ke luar. Gerakan ini dapat menghasilkan sebuah planet di dalam HZ pada awal masa hidup sekuen utama bintang, menjadi terlalu panas, dan pada akhirnya, tidak dapat dihuni. Demikian pula, sebuah planet yang tidak ramah awalnya di luar HZ, dapat mencair dan memungkinkan kehidupan untuk dimulai.
"Untuk penelitian kami, kami mengabaikan bagian evolusi bintang," kata penulis utama, Quarles. "Kami menjalankan model kami selama satu juta tahun untuk melihat di mana zona layak huni untuk bagian siklus hidup bintang itu."
Berada pada jarak yang tepat dari bintangnya hanyalah salah satu syarat yang diperlukan agar sebuah planet dapat dihuni. Kondisi layak huni di sebuah planet memerlukan berbagai kondisi geofisika dan geokimia. Banyak faktor yang dapat mencegah, atau menghambat, kelayakhunian. Misalnya, planet ini mungkin kekurangan air, gravitasi mungkin terlalu lemah untuk mempertahankan atmosfer yang padat, laju dampak besar mungkin terlalu tinggi, atau bahan minimum yang diperlukan untuk kehidupan (masih siap untuk diperdebatkan) mungkin tidak ada di sana.
Satu hal yang jelas. Bahkan dengan semua persyaratan untuk kehidupan seperti yang kita kenal, tampaknya ada banyak planet di sekitar bintang lain, dan sangat mungkin, Goldilocks Bulan di sekitar planet, yang mengorbit dalam zona layak huni bintang di galaksi kita, yang mendeteksi tanda-tanda kehidupan di atmosfer planet atau bulan di sekitar Matahari lain sepertinya hanya masalah waktu sekarang.
