Menelusuri Atmosfer Super Bumi

Di penguhujung tahun 2009, sebuah exoplanet yang diduga memiliki atmosfer berhasil ditemukan mengorbit bintang bermassa rendah GJ 1214 pada jarak 40 tahun cahaya di rasi Ophiuchus.

Ilustrasi planet yang mengorbit bintang katai merah. Kredit: CfA/David Aguilar

Exoplanet GJ 1214b
Planet yang kemudian dikenal sebagai exoplanet GJ 1214b tersebut mengitari sebuah bintang katai merah dingin.  Tak hanya redup, bintang GJ 1214 juga tergolong kecil, sehingga planet GJ 1214b yang memiliki massa 6,5 massa Bumi dan radius 2,7 radius Bumi masih tergolong besar jika dibanding dengan piringan si bintang. Akibatnya, para pengamat pun relatif lebih mudah untuk mempelajari planet ini.

Exoplanet GJ 1214b bergerak mengelilingi bintang induknya setiap 38 jam pada jarak 2 juta km dari sang bintang, atau sekitar 70 kali lebih dekat dari orbit Matahari – Bumi (150 juta km). Dari ukuran dan massanya, si planet GJ 1214b ini tergolong planet yang renggang untuk ukurannya sehingga memberi kesimpulan bahwa planet yang diamati tersebut merupakan planet padat yang memiliki atmosfer.

Dari jaraknya ke bintang induk, planet GJ 1214b sebenarnya termasuk dalam kategori planet laik huni yang bisa memiliki kehidupan dalam bentuk apapun. Tapi apakah ada?

Pengamatan Transit GJ 1214b
Dalam perjalanan menyelesaikan putarannya pada bintang induk selama 38 jam, 50 menit di antaranya planet GJ 1214b akan melintas / transit tepat di depan bintang seperti yang dilihat oleh pengamat di Bumi. Saat transit tersebut, sebagian cahaya bintang akan melewati atmosfer planet, pada saat tersebut cahaya pada panjang gelombang tertentu akan diserap,  bergantung pada komposisi kimia dan cuaca di planet tersebut.

Dari 2 kali transit yang dilakukan GJ 1214b di awal tahun 2010, Bean dan rekan-rekannya melakukan pengamatan pada exoplanet super bumi itu pada pita panjang gelombang merah sampai dekat infra merah. Nah jika planet tersebut dikelilingi oleh atmosfer yang didominasi oleh hidrogen dan pandangan pengamat tidak terhalang awan, maka jejak sejumlah uap air pada ketinggian tinggi akan menyerap cahaya lebih kuat pada panjang gelombang teramati dibanding lainnya.

Pola yang terlihat akan menyebabkan GJ 1214b tampak memiliki diameter lebih besar pada beberapa panjang gelombang. Yang menarik hasil pengamatan menunjukkan planet tersebut memiliki ukuran yang konsisten pada semua panjang gelombang yang diamati.

Seperti apakah atmosfer di GJ 1214b?
Dari hasil pengamatan spektroskopik yang dipimpin oleh Jacob Bean (Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics) pada planet GJ 1214b saat ia melintas bintang induknya, para astronom untuk pertama kalinya berhasil melihat atmosfer dari planet serupa Bumi yang berada jauh di luar Tata Surya. Meskipun data yang baru tidak memberikan daftar kandungan gas apa saja yang ada disana, namun para peneliti berhasl mengindikasikan seperti apa atmosfer di planet jauh tersebut.

Dalam pengamatan di tahun 2009 saat planet GJ 1214b ditemukan para astronom menduga 3 teori kemungkinan untuk keberadaan atmosfer di planet tersebut.

  1. Planet dikelilingi oleh air, dalam bentuk uap air. Hal ini karena si planet berada dekat dengan bintang.
  2. Planet GJ 1214b merupakan planet batuan yang atmosfernya sebagian besar merupakan hidrogen
  3. Exoplanet super bumi ini merupakan Neptunus mini dengan inti batuan dan atmosfer bagian dalam kaya dengan hidrogen.

Dalam Selimut Awan
Hasil pengamatan yang baru menunjukkan tidak ada tanda-tanda keberadaan hidrogen di atmosfer GJ 1214b. Dengan demikian kemungkinan ke-3 pun gugur.  Terisa dua kemungkinan lain terkait kandungan atmosfer di planet GJ 1214b. Apakah ia kaya dengan uap air atau justru diselimuti awan dan kabut.

Jika si planet ini berada dalam selimut awan, maka lapisan awan tersebut memblok cahaya pada panjang gelombang merah dan dekat-inframerah sama efektif.  Sampai saat ini belum diketahui adanya suatu unsur utama dari atmosfer keplanetan yang bisa berkondensasi pada kondisi tekanan dan temperatur yang dimiliki GJ 1214b yakni 1200 – 1400°C atau sekitar 100 kali atmosfer Bumi, jika atmosfer utamanya adalah hidrogen.  Lapisan yang menyelubungi planet tersebut bisa jadi merupakan kabut fotokimia seperti yang ada di Titan dan Venus.

Jika ternyata planet ini tidak diselubungi lapisan awan, maka kemungkinan lainnya adalah ia tersusun oleh 70% uap air, dan planet GJ 1214b akan menjadi planet sauna abadi.

Data yang ada saat ini memang masih belum memampukan para peneliti untuk memilih diantara kedua alternatif teori yang ada. Akan tetapi, bukankah planet itu sering berkabut dan berawan?

Solusi yang coba diberikan oleh Drake Deming, astronom NASA Goddard Space Center, Greenbelt, adalah pengamatan transit pada panjang gelombang tambahan – dalam hal ini inframerah-jauh. Pada panjang gelombang tersebut, awan dan kabut cenderung jadi transparan, sehingga bisa memberikan petunjuk lain yang bisa membawa manusia untuk memahami atmosfer di GJ 1214b.  Pengamatan ini akan dilaksanakan dengan menggunakan sensor  Hubble Space Telescope dan James Webb Space Telescope.

GJ 1214b merupakan planet super Bumi pertama yang atmosfernya bisa dianalisa. Tak pelak ini merupakan langkah penting untuk menapak jalan menuju pengenalan dunia baru. Dan tren penemuan exoplanet terkecil dan terdingin akan segera memuncak pada sesuatu yang lebih akrab dengan Bumi dibanding ratusan planet super panas ataupun super raksasa yang mengitari bintang eksotis.

Mengutip kata-kata Bean, “Tidak akan lama lagi bagi kita untuk menemukan atmosfer dari sebuah planet laik huni”.

referensi : Nature, NASA, ESO

Ditulis oleh

Avivah Yamani

Avivah Yamani

Tukang cerita astronomi keliling a.k.a komunikator astronomi yang dulu pernah sibuk menguji kestabilan planet-planet di bintang lain. Sehari-hari menuangkan kisah alam semesta lewat tulisan dan audio sambil bermain game dan sesekali menulis makalah ilmiah terkait astronomi & komunikasi sains.

Avivah juga bekerja sebagai Project Director 365 Days Of Astronomy di Planetary Science Institute dan dipercaya IAU sebagai IAU OAO National Outreach Coordinator untuk Indonesia.