Planet Berlian di Pulsar

Ada sebuah bintang yang bertransformasi dan berkondensasi menjadi planet berlian. Itulah temuan baru dari para astronom.

Planet berlian ini ditemukan oleh tim astronom internasional dari Australia, Jerman, Italia, Inggris dan Amerika yang dipimpin oleh Profesor Matthew Bailes dari Swinburne University of TEchnology di Melbourne. Di dalam tim ini juga terdapat Profesor Michael Kramer dari  Max Planck Institute for Radio Astronomy di Bonn, Jerman.

Bagaimana tim ini sampai bisa menemukan sebuah planet berlian?

Pulsar PSR J1719-1438

Pada awalnya tim astronom internasional tersebut mencari bintang yang berputar dalam waktu milidetik. Bintang yang bisa berputar cepat dalam waktu milidetik tersebut dikenal dengan nama pulsar, yang merupakan sisa bintang sangat masif yang mengakhiri hidupnya sebagai supernova.

Pada umumnya pulsar memiliki massa 1,3 massa Matahari yang dipepatkan aka dipadatkan sampai memiliki ukuran hanya beberapa puluh kilometer. Akibatnya ia menjadi sangat rapat sehingga atom yang biasa tidak dapat berada disitu, dan proton serta elektron yang biasanya membentuk atom di bintang bergabung membentuk neutron. Karena itulah sisa dari bintang masif yang sangat rapat disebut juga bintang neutron.  Bintang neutron yang berputar sangat cepat inilah yang dikenal sebagai pulsar.

Pulsar tersebut dideteksi oleh teleskop radio CSIRO Parkes yang kemudian diamati lebih lanjut oleh teleskop radio Lovell di Inggris dan juga oleh salah satu dari teleskop Keck di Hawaii.

Pulsar merupakan bintang neutron yang berotasi cepat dengan diameter sekitar 20 km – atau seukuran sebuah kota kecil – yang memancarkan sinyal dari gelombang radio. Ketika si bintang berputar dan sinyal radio tersebut menyapu Bumi berulangkali, teleskop radio akan dapat mendeteksi pola teratur dari pulsasi radio.

Pulsar PSR J1719-1438 yang baru saja ditemukan ini ternyata punya keanehan. Para astronom melihat pulsasi yang datang secara sistematik sangat teratur. Inilah yang kemudian membawa tim peneliti pada kesimpulan kalau pulsasi yang teratur tersebut sebagai akibat tarikan gravitasi dari planet yang mengitari pusar dalam sistem bintang ganda.

Pulsar PSR J1719-1438 dan sistemnya berada di bidang galaksi Bima Sakti yang berjarak 4000 tahun cahaya di konstelasi Serpens atau Rasi Ular. Dan jaraknya sekitar seperdelapan menuju pusat Galaksi jika dilihat dari Bumi.

Planet Baru itu..

Modulasi pulsa (denyutan) radio yang diamati memberikan informasi awal tentang si obyek yang sedang mengelilingi pulsar tersebut. Apa saja informasinya?

Yang pertama, si obyek ini mengelilingi pulsar hanya dalam waktu 2 jam 10 menit dan jarak antara keduanya sekitar 600.000 km atau sedikit lebih kecil dari radius Matahari.

Informasi yang kedua, si obyek yang jadi pasangan pulsar pastinya lebih kecil atau kurang dari 60.000 km atau 5 kali diameter Bumi. Dan karena obyek “planet” ini demikian dekat dengan pulsar, maka kalau ia sedikit lebih besar lagi maka ia akan dircabik-cabik oleh gravitasi pulsar yang menjadi bintang induknya. Tapi meskipun kecil, planet ini memiliki massa sedikit lebih besar dari Jupiter dengan kerapatan sangat tinggi seperti halnya platinum. kerapatan yang sangat tinggi ini  dapat memberi petunjuk asal muasal planet kecil tersebut.

Bintang yang tercabik
Saat menemukan obyek pasangan bagi pulsar PSR J1719-1438, para pencari pulsar milidetik ini menduga kalau planet yang mereka temukan merupakan inti kecil yang tersisa dari bintang masif setelah si bintang mengalami kehilangan massa karena disedot oleh pulsar.

Bagaimana pulsar bisa memiliki pasangan yang eksotis ? Dan bagaimana para peneliti bisa mengetahui kalau planet itu terbuat dari berlian?

Pulsar J1719-1438 merupakan pusar yang berputar super cepat dalam waktu milidetik dan ia dikenal sebagai pulsar milidetik. Pulsar yang massanya 1,4 kali massa Matahari dan hanya memiliki radius 20 km itu dalam satu menit berputar 10.000 kali. Artinya bintang ini punya massa lebih besar dari massa Matahari tapi ukurannya hanya sekecil sebuah kota?

Kalau dianalogikan, seperti halnya para peluncur di es yang berputar cepat saat tangannya berada dekat di badan, bintang yang sangat rapat namun ukurannya jadi kecil ini pun akan berputar semakin cepat. Bintang neutron yang baru lahir biasanya berputar beberapa kali hanya dalam satu detik. Seiring waktu, ketika medan magnetik pulsar berinteraksi dengan gas di angkasa maka ia akan memperlambat putarannya.

Tapi, ada jenis pulsar yang sudah sangat tua dan seharusnya berputar sangat lambat ternyata berputar ratusan kali hanya dalam waktu satu detik. Nah mengapa pulsar seperti ini berputar sangat cepat?

Para astronom menduga pulsar tersebut memiliki bintang pasangan. Saat bintang pasangan bertambah tua, ia akan mengembang menjadi bintang raksasa merah dan pada saat itu gravitasi pulsar dapat menarik gas dari bintag pasangannya. Kanibalisme antar bintang ini terus berlanjut dan pulsar yang menarik materi dari bintang pasangannya akan berputar semakin cepat. Pulsar tersebut akan mengkonsumsi habis massa bintang pasangan atau melontarkannya keluar dari sistem. Akibatnya yang tersisa dari si bintang pasangan adalah bintang katai putih.

Pasangannyah yang menyebabkan pulsar J1719-1438 berputar sangat cepat. Tapi hasil pengamatan menunjukkan kalau pulsar J1719-1438 dan pasangannya berada sangat dekat dan si pasangan ini hanya bisa sebuah bintang katai putih yang sudah tercabik. Maksudnya, pasangannya adalah bintang katai putih yang sudah kehilangan lapisan terluarnya dan juga sudah tidak lagi memiliki 99,9% massa sebenarnya.

Planet Dari Bintang
Seperti apakah planet yang ditemukan itu?

Dengan jarak yang dekat antara obyek pasangan dan pulsar, maka jika planet pasangan yang dilihat sedikit lebih besar lagi maka gravitasi pulsar akan langsung mencabik-cabik dirinya dan tidak akan ada lagi planet disana. Atau dengan kata lain ia akan dimakan oleh pulsar.  Tapi dengan ukuran yang kecil, gravitasinya akan cukup kuat untuk menahan materinya sehingga tidak terhisap oleh pulsar.  Dan untuk kasus pulsar J1719-1438, para pengamat tidak melihat adanya transfer massa karena itu si obyek pasangan ini pasti cukup kecil.  Seukuran Jupiter atau lebih kecil lagi.

Untuk pasangan PSR J1719-1438, jika kita meletakkan Jupiter di orbit yang sama dengan obyek yang diamati itu, maka atmosfernya akan langsung ditarik oleh si pulsar. Jadi pasangan pulsar J1719-1438 haruslah obyek yang lebih kecil dari Jupiter. Jauh lebih kecil.

Tapi jika si obyek ini memiliki ukuran yang sama dengan Jupiter, bagaimana supaya materinya tidak dilahap pulsar? Solusinya, si obyek pasangan haruslah 2 kali lebih rapat dari timah dan bahkan harus lebih rapat dari platinum. Dan jika planet pasangan tersebut makin kecil ukurannya, kerapatannya pun semakin tinggi.  Jadi planet ini bukanlah sebuah planet yang lahir di dalam sistem pulsar tersebut melainkan sisa inti sebuah bintang katai putih.  Atau dengan kata lain planet ini dulunya sebuah bintang yang kemudian bertransformasi menjadi planet yang mengitari pulsar.

Planet Berlian?
Bintang katai putih yang menjadi planet pasangan PSR J1719-1438 sebelum menjadi sekecil saat ini dulunya dia memiliki ukuran setengah massa Matahari atau lebih dan bukan seukuran Jupiter. Untuk menjadi ukuran seperti saat ini terjadi kanibalisme besar-besaran oleh pulsar terhadap si bintang akibatnya ketika ia menjadi berukuran demikian kecil maka kerapatannya pun jadi lebih rapat dari platinum sekitar 40000 kali lebih rapat.
Dengan kerapatan seperti itu maka diduga kalau planet yang jadi pasangan pulsar tersebut merupakan katai putih yang tersusun dari karbon dan oksigen. Ia tidak bisa tersusun dari elemen yang lebih ringan karena ia akan jadi terlalu besar untuk berada pada orbit yang diketahui dari pengamatan.

Diduga, sisa dari bintang katai putih tersebut tampaknya terdiri dari karbon dan oksigen, karena kalau ia tersusun oleh elemen yang lebih ringan sepeti hidrogen dan helium, maka bintang ini akan terlalu besar untuk berada pada orbit yang diketahui dari pengamatan.  Dengan karbon yang membentuk katai putih dan memiliki kerapatan 40000 lebih rapat dari timah dan memiliki massa Jupiter. Seperti apakah planet tersebut?

Kilas balik sejenak, ketika bintang katai putih terbentuk ia sangat panas sampai ratusan juta derajat, karena ia dulunya merupakan pusat terjadinya reaksi fusi di bintang. Seiring waktu, katai putih akan mendingin dan katai putih yang kurang masif akan mendingin lebih cepat apalagi katai putih yang jadi planet bagi PSR J1719-1438 yang hanya 1/500 massa katai putih normal. Ia akan mendingin relatif lebih cepat.

Ketika katai putih terus mendingin ia akan mulai menjadi kristal atau bisa juga disebut membeku. Di Bumi, salah satu bentuk karbon yang mengkristal adalah berlian. Pada planet baru ini materinya juga merupakan kristal dan sebagian besar memiliki kemiripan dengan berlian. Karena itulah planet dari bintang mati ini dianalogikan sebagai planet berlian.

Meskipun demikian katai putih yang menjadi kristal itu ratusan ribu kali lebih rapat dari berlian dengan struktur atom yang juga berbeda dari berlian. Jadi planet ini bukan bnar-benar terbuat dari berlian.

Menurut Dr Benjamin Stappers dari Universitas Manchester, “nasib akhir dari bintang ganda ditentukan oleh massa dan periode orbit bintang pendonor materi saat terjadinya transfer massa. Kelangkaan pulsar milidetik yang memiliki pasangan sebuah obyek bermassa planet dengan planet nan eksotik bukanlah hal umum melainkan suatu pengecualian yang membutuhkan kondisi spesial”.