Mengintip Kelahiran Sistem Keplanetan

Untuk pertama kalinya para astronom akhirnya bisa mengamati secara lebih detil bagaimana tata surya terbentuk. Apa uniknya dan bagaimana ceritanya?

Mengintai Pembentukan Sistem Keplanetan

Sebuah tim yang dipimpin oleh astronom dari Universitas Arizona berhasil mengamati proses kelahiran bintang dan planet dalam sebuah sistem keplanetan yang baru lahir. Bukan hanya itu, ia berhasil mengamatinya lebih dekat dan lebih detil dengan menggunakan dua buah teleskop Keck yang ada di Mauna Kea, Hawaii. Kedua teleskop ini dihubungkan dengan ASTRA (ASTrometric and phase-Referenced Astronomy).

Dengan instrumen tersebut, Eisner dan timnya berhasil mengintai lebih dekat ke dalam piringan protoplanet, atau awan gas dan debu yang berputar serta menjadikan dirinya makanan yang akan membentuk bintang di pusatnya serta saling bertumbukan membentuk planet dan asteroid sehingga akan terbentuk satu sistem keplanetan.

Permasalahan yang dihadapi dalam pengamatan ini terdapat pada usaha untuk mendapatkan resolusi tinggi yang diperlukan untuk mengamati proses yang terjadi pada area di antara bintang dan piringan disekitarnya, yang jaraknya 500 tahun cahaya dari Bumi. Ini seperti berada di atap gedung tinggi di Jakarta sambil coba mengamati semut yang sedang mengangkut butiran nasi di Ambon.

Jika pengamatan dilakukan dengan Teleskop Hubble, maka sudut resolusi yang bisa didapat hanya sekitar 100 kali. Dengan sudut resolusi seperti ini, masih terlalu kasar untuk bisa melihat apa yang sedang terjadi di luar bintang yang baru lahir. Hasil pengamatan pun tak akan lebih besar dari Matahari. Dengan kata lain, meski piringan protoplanet ini cukup dekat untuk bisa disebut sebagai bagian dari lingkungan kita, ia masih akan tampak seperti gumpalan tanpa bentuk.

Kombinasi cahaya dari 2 teleskop Keck justru memberikan sudut resolusi yang jauh lebih baik dari Hubble. Dengan menggunakan teknik spektro-astrometri, resolusi yang didapat juga jadi lebih tinggi lagi. Pengamatan yang dilakukan dengan mengukur cahaya yang dipancarkan oleh piringan protoplanet pada berbagai panjang gelombang para pengamat bisa melihat proses yang terjadi di pusat kelahiran sistem keplanetan.

Mengenal Lebih Jauh Piringan Protoplanet
Piringan protoplanet terbentuk dalam area pembentukan bintang saat awan molekul gas dan partikel debu mulai runtuh akibat pengaruh gravitasi. Pada awalnya awan tersebut berotasi perlahan dan kemudian mengalami pertumbuhan massa dan gravitasi yang menyebabkan ia semakin rapat dan kompak.

Momentum rotasi yang tetap terjaga ini jugalah yang mempercepat terjadinya penyusutan atau pengerutan awan. Gaya sentrifugal yang ada memipihkan awan menjadi piringan gas dan debu yang berputar sehingga planet yang terbentuk kemudian mengorbit bintang induk pada bidang yang sama.

Penggabungan interferometer Keck dengan teknik spektro-astrometri membuat para peneliti dapat memisahkan distribusi gas yang sebagian besar terbentuk oleh hidrogen dan debu. Hal ini bertujuan untuk memisahkan fitur di piringan.

Proses Akresi
Dari pengamatan tersebut, para pengamat bisa melihat dari dekat penampakan protoplanet yang kaya gas dan melihat bintang itu sendiri. Bintang sendiri bisa memiliki massa dari penarikan materi gas hidrogen yang ada di piringan di sekitarnya, dalam proses yang dikenal sebagai proses akresi.

Nah, selama ini proses akresi itu sendiri belum benar-benar bisa diukur dan dilihat secara langsung, karena itu pengamatan ini juga bertujuan untuk memahami bagaimana materi bisa terakresi ke dalam bintang.

Akresi atau proses memasukkan materi ke dalam bintang sehingga bintang bisa bertumbuh massanya. Proses ini bisa terjadi melalui dua cara.

Cara pertama, gas ditelan saat ia berada di dekat permukaan bintang yang panas.

Cara kedua, yang juga merupakan skenario yang penuh kekerasan, medan magnetik dari bintang mendorong kembali gas yang mendekat sehingga menyebabkan gas jadi bergerombol sehingga terbentuk gap antara bintang dan piringan di sekitarnya. alih-alih memukul-mukul permukaan bintang, atom hidrogen menyusuri sepanjang garis medan magnetik seperti pada jalan bebas hambatan. Atom hidrogen kemudian menjadi sangat panas dan terionisasi dalam proses tersebut.

Saat gas terjebak dalam medan magnetik bintang, gas kemudian disalurkan disepanjang garis-garis medan yang melengkung ke atas dan bawah bidang piringan. Materinya kemudian menabrak dan masuk ke kutub bintang dengan kecepatan tinggi. Dalam neraka ini, dilepaskan jutaan energi dari bom atom sebesar di Hiroshima setiap detik, sebagian dari gas yang bergerak melengkung ditolak dari piringan dan termuntahkan keluar jauh ke angkasa sebagai angin bintang.

Pengamatan Protoplanet dan Pembentukan Planet
Eisner dan tim melakukan pengamatan terhadap 15 piringan protoplanet dengan bintang-bintang muda yang massanya antara 1,5 – 10 massa Matahari. Contoh piringan ini semuanya berlokasi di Bima Sakti dan merepresentasikan yang terbesar pada jenisnya.
Hasil pengamatan ini menunjukkan dalam banyak kasus, gas mengkonversi energi kinetiknya ke dalam cahaya yang sangat dekat dengan bintang. Ini mengarah pada proses akresi dengan skenario yang kedua di atas.

Pada kasus lain, para pengamat juga melihat bukti angin yang dilepaskan ke angkasa bersama materi yang terakresi ke dalam bintang. Contoh seperti ini juga ditemukan di sekeliling bintang yang massanya sangat tinggi, yang piringannya hampir mencapai permukaan bintang.

Untuk studi lanjut, para astronom memilih bintang muda yang berusia beberapa juta tahun. Dengan demikian piringan yang ada disekitarnya masih akan bertahan selama lebih dari beberapa juta tahun. Sampai pada saat itu, planet pertama berupa planet gas seperti halnya Jupiter dan Saturnus akan terbentuk dari sebagian materi di piringan. Sedangkan planet batuan seperti Bumi, Venus dan Merkurius tidak akan terbentuk sampai beberapa waktu kemudian.

Walau masih membutuhkan waktu panjang untuk pembentukan planet, saat ini dasar pembentukannya sudah mulai terbentuk. Hal inilah yang menjadikan penelitian ini menjadi penting untuk membawa manusia pada pemahaman bagaimana sebuah sistem keplanetan terbentuk termasuk di dalamnya pembentukan planet laik huni seperti Bumi.

Pengamatan lanjutan akan dilakukan untuk membuat pengukuran serupa terhadap molekul organik dan air di piringan protoplanet. Karena diyakini komponen-komponen tersebutlah yang berpotensial untuk melahirkan kondisi yang menopang kehidupan.

Sumber : University of Arizona