Suara Bintang Melantunkan Keberadaan Exoplanet Terkecil

Exoplanet.. exoplanet.. exoplanet. Inilah era dimana manusia bisa menemukan planet-planet di sistem bintang lain selain di Matahari yang dikenal selama ini. Tercatat sampai saat ini 861 planet sudah ditemukan semenjak tahun 1995 ketika Michel Mayor pertama kali menemukan planet di bintang serupa Matahari. Tak hanya itu, Wahana Kepler yang bertugas sejak bulan Mei 2009 juga melakukan lompatan besar dalam penemuan planet-planet di bintang lain.  Tercatat 2740 kandidat planet extrasolar yang mengitari 2036 bintang berhasil ia identifikasi dan jumlah itu terus bertambah.  Di antaranya ada 350 obyek yang menjadi kandidat planet seukuran Bumi dan 1100 lainnya memiliki ukuran tidak melebihi 2 kali radius Bumi.

Instrumentasi dan metode pengamatan tidak lagi menjadi kendala untuk menemukan planet-planet kecil. Itulah yang terjadi dalam dunia extrasolar planet ketika untuk pertama kalinya planet seukuran Bumi ditemukan. dan hari ini rekor planet terkecil dalam jajaran extrasolar planet berhasil dipecahkan oleh konfirmasi penemuan planet di sistem Kepler-37!

Planet di Kepler-37

Para ilmuwan yang bekerja menggunakan data 3 tahun dari Wahana Kepler berhasil menemukan atau tepatnya mengkonfirmasi keberadaan sebuah planet yang lebih kecil dari Merkurius atau kita sebut sub-Merkurius.

Planet tersebut berada 210 tahun cahaya dari Bumi di sebuah sistem yang disebut Kepler-37 di Rasi Lyra. Planet terkecil ini lebih kecil dari Merkurius dan hanya sedikit lebih besar dari Bulan atau sekitar 1/3 ukuran Bumi. Ukurannya yang kecil jelas menjadi tantangan untuk bisa ditemukan.

Tidak mudah karena planet ini sangat kecil. Bayangkan kamu melihat kelereng dari jarak yang sangat jauh yang diletakkan di depan lampu mobil. Jadi untuk bisa mengetahui keberadaan planet sekecil ini para ilmuwan juga butuh teknik khusus untuk mengkonfirmasi keberadaannya yakni dengan menggunakan astroseismologi.

Planet di sistem sub-Merkurius di sistem Kepler-37 yang dinamai Kepler-37b ini tidak ditemukan sendirian. Ia mengitari bintang Kepler-37 bersama dua rekan planet lainnya di area dekat zona laik huni bintangnya, meskipun ketiganya tidak berada dalam zona laik huni dikarenakan mengitari bintang induknya pada jarak yang lebih dekat dari jarak Merkurius ke Matahari yakni kurang dari 0,39 AU sementara zona laik huni bintang merentang dari 0,6 – 1,1 AU.

Planet Kepler-37b diduga memiliki kemiripan dengan planet Merkurius di Tata Surya yakni merupakan sebuah planet batuan tanpa atmosfer dan berada pada jarak 0,1 AU dari bintangnya. Tak jauh darinya, planet Kepler-37c juga mengitari bintang Kepler-37 pada jarak 0,137 AU. Planet Kepler-37c memiliki ukuran lebih kecil dari Venus sedangkan planet terluar di sistem ini berada pada jarak 0,2 AU dan memiliki ukuran 2 kali ukuran Bumi.

Bintang yang menjadi induk bagi ketiga planet tersebut berasal dari kelas yang sama dengan Matahari namun lebih dingin dan lebih kecil. Posisi ketiga planet yang sangat dekat dengan bintang menjadikan ketiganya planet panas yang tidak mungkin memiliki bentuk kehidupan di dalamnya. Kepler -37b menyelesaikan orbitnya setiap 13 hari dengan perkiraan temperatur permukaan mencapai 700 K. Kepler-37c dan Kepler-37d, mengorbit bintang induknya dalam 21 hari dan 40 hari.

Pendeteksian Planet di Kepler-37b
Ditemukannya planet sub-Merkurius ini tidak lepas dari hasil kerjasama tim astronom internasional yang menelaah data Kepler. Keberadaan planet kecil yang sedemikian dekat menunjukkan kalau planet yang berada sangat dekat dengan bintang bisa berukuran sangat kecil maupun sebesar planet yang mengitari Matahari. Tak hanya itu, keberadaan planet yang lebih kecil dari Merkurius memberikan informasi kalau planet-planet batuan yang kecil memang umum ada di dalam sistem dan pada umumnya berada snagat dekat dengan bintang induk mereka.

Exoplanet sub-Merkurius berhasil ditemukan setelah para astronom menelaah data dari Wahana Kepler yang secara simultan dan terus menerus melakukan pengukuran kecerlangan lebih dari 150000 bintang setiap 30 menit untuk mendapatkan perubahan kecerlangannya dan penyebabnya. Kalau ada planet yang melintas atau transit di depan bintang dari sisi pandang Wahana Kepler, maka ada sejumlah kecil cahaya yang dihalangi si planet. Akibanya bintang seperti mengedip dan kecerlangannya sesaat meredup. Dengan cara inilah Wahana Kepler bisa menemukan keberadaan planet-planet di bintang lain. Tapi, apa yang ditemukan Kepler hanya berupa kandidat planet. Setelah kandidat-kandidat itu ditemukan, para astronom kemudian melakukan konfirmasi lagi untuk memastikan kalau yang dilihat Kepler adalah planet.  Proses konfirmasi biasanya dilakukan dengan menggunakan teleskop landas Bumi atau landas angkasa lainnya dengan teknik yang sama maupun menggunakan metode yang berbeda.

Astroseismologi
Untuk bisa mengetahui dengan akurat ukuran planet, ukuran bintang harus diketahui dahulu. Untuk mempelajari ciri-ciri si bintang Kepler-37, para astronom menggunakan teknik astroseismologi – yakni mengukur osilasi kecerlangan bintang yang disebabkan oleh gempa bintang yang terus menerus dan mengubah variasi dalam cahaya bintang tersebut menjadi suara.

Para ilmuwan menganalisa gelombang suara yang dihasilkan oleh gerak pendidihan yang terjadi di bawah permukaan bintang. Proses untuk mengetahui struktur internal bintang Kepler-37 dilakukan seperti halnya para ahli geologi yang menggunakan gelombang seismik yang dihasilkan gempa bumi untuk mengetahui struktur internal Bumi.  Ilmiahnya kita namakan astroseismologi.

Gelombang suara bergerak menuju bintang dan kemudian kembali dengan informasi ke permukaan. Gelombang tersebut menghasilkan osilasi yang dilihat Kepler sebagai kedipan pada kecerlangan bintang. Seperti lonceng di menara, bintang kecil berdering pada nada tinggi sedangkan biintang-bintang besar lebih banyak mengalunkan nada-nada rendah.  Osilasi frekuensi tinggi dalam bintang kecil justru sulit untuk diukur. Karena itu, dalam penelitian-penelitian menggunakan astroseismik sebelumnya menggunakan obyek yang lebih besar dari Matahari.

Lagi dan lagi, astronom membuat lompatan-lompatan dalam sejarah, Kali ini penemuan planet Kepler-37b menjadi satu langkah maju manusia bisa mendeteksi planet-lanet batuan kecil. Tak hanya itu, dalam dunia astroseismologi, lonceng terkecil juga ditetapkan yakni penggunaan bintang dengan radius 3/4 Matahari dalam analisa astroseismologi.