Sistem Exoplanet Tertua di Bintang Kepler-444

Kelahiran planet di epoh awal alam semesta rupanya bukan sekedar teori. Setidaknya ada 2 sistem keplanetan yang sebelumnya diketahui terbentuk hanya 2 milyar tahun setelah alam semesta terbentuk. Adalah planet Kapteyn b dan c di bintang Kapteyn dengan usia 11 milyar tahun yang menjadi planet tertua kala ditemukan di tahun 2014. Penemuan tersebut menunjukan bahwa planet memang bisa terbentuk di awal alam semesta.

Sebelum itu, di tahun 2012 Johny Setiawan dari Max-Planck-Institute for Astronomy di Heidelberg, mengumumkan penemuan planet tertua yang bahkan usianya hampir seusia alam semesta itu sendiri. Dua planet gas raksasa ditemukan mengitari bintang HIP 11952 yang usianya 12,8 milyar tahun. Akan tetapi pengamatan lanjut dengan menggunakan spektograf HARPS-N pada Telescopio Nazionale Galileo 3.58 meter di pulau La Palma dan HARPS pada teleskop 3,6 meter ESO di La Silla, Chile, justru tidak menemukan kedua planet tersebut. Dan analisis ulang data menunjukan kedua planet itu memang tidak pernah ada dan merupakan kesalahan pengukuran.

Akhirnya dengan penemuan planet di bintang Kapteyn, planet tertua sejak tahun 2014 tampaknya terbentuk sekitar 2 milyar tahun setelah alam semesta terbentuk.  Sama seperti ketika Johny Setiawan mengumumkan keberadaan planet di bintang HIP 11952, penemuan planet di bintang Kapteyn kembali memicu pertanyaan yang menantang teori pembentukan planet. Mungkinkah planet terbentuk di masa awal alam semesta ketika jumlah elemen berat untuk membentuk planet masih sangat sedikit? Perlu diingat, bintang di awal alam semesta masih belum banyak mengandung elemen berat.

Apakah kehadiran planet di bintang Kapteyn itu kasus khusus ataukah ada planet lainnya yang juga setua itu?

Jawabannya datang hampir setahun kemudian yakni di bulan Januari 2015 saat Tiago Campante dari Universitas Birmingham, UK, mengumumkan ditemukannya 5 buah planet baru di bintang Kepler-444 yang usianya 11,2 milyar tahun. Artinya, kehadiran planet di masa awal alam semesta ketika alam semesta masih bayi itu memang sangat mungkin terjadi. Dan minimnya elemen berat bukan halangan.

Tak hanya itu. Kehadiran planet pada masa awal alam semesta juga bisa menandai evolusi kehidupan yang terjadi lebih awal dari yang diduga sebelumnya.

Ilustrasi sistem Kepler-444 yang memiliki 5 planet kebumian. Kredit: Tiago Campante, Universitas Birmingham, UK.

Bintang Kepler-444
Ke-5 planet baru tersebut ditemukan oleh Wahana Kepler milik NASA yang tengah mencari planet di bintang lain di area rasi Cygnus dan Lyra.

Planet-planet berukuran cukup kecil tersebut berhasil diamati saat transit pada bintang induknya yang diberi nama Kepler-444 yang berada pada jarak 117 tahun cahaya dari Bumi. Bintang Kepler-444 atau juga dikenal sebagai bintang HIP 94931, KIC 6278762, KOI-3158, dan LHS 3450 adalah bintang yang berasal dari aliran Arcturus, yang merupakan kelompok bintang berpindah dari populasi piringan tebal galaksi. Saat pengamatan dengan teleskop Keck, dideteksi juga pasangan redup dari Kepler-444 yang diduga merupakan bintang ganda kelas M. Sayangnya konfirmasi bahwa bintang pasangan tersebut merupakan bintang ganda masih belum dapat dipastikan pada pengamatan dari Observatorium Palomar.

Bintang Kepler-444 merupakan bintang katai oranye yang 25% lebih kecil dari Matahari. Bintang di katai oranye merupakan bintang kelas K yang temperaturnya lebih dingin dari Matahari tapi juga masih lebih panas dibanding bintang katai merah, yang cukup umum memiliki planet-planet batuan sekelas Bumi.

Bintang di kelas katai oranye juga memiliki kala hidup yang lebih panjang dibanding bintang katai kuning seperti Matahari. Mereka bisa tetap berada di deret utama atau masa jayanya sebagai bintang dewasa sampai 30 milyar tahun. Bandingkan dengan Matahari yang cuma 10 milyar tahun, dan usia alam semesta baru 13,8 milyar tahun. Artinya, jika ada planet serupa Bumi di bintang seperti ini, maka kehidupan punya kesempatan yang lebih panjang untuk bertumbuh dan berevolusi.

Pertanyaannya, apakah planet di bintang tua ini planet batuan ataukah planet gas? Kalau planet gas tentu saja hampir tidak mungkin kehidupan bisa bertumbuh di planet tanpa permukaan padat.

Karena bintang Kepler-444 merupakan bintang-bintang yang lahir di  alam semesta mula-mula, maka bisa dipastikan kalau bintang tersebut didominasi oleh hidrogen dan helium. Bintang pertama atau bintang yang lahir di awal alam semesta hanya disusun oleh hidrogen dan helium, yang kemudian membakar habis kedua unsur itu dalam dirinya dan membentuk unsur berat sebelum meledak.  Implikasinya. sebagai bintang tua, Kepler-444 hanya punya sangat sedikit logam.

Secara teoretis, para astronom mengasumsikan bahwa sebuah bintang yang bisa membentuk planet harus memiliki logam, karena pada umumnya planet yang sudah ditemukan mengitari bintang yang kaya-logam. Selain itu planet juga pada umumnya terbentuk dari unsur yang lebih berat dari hidrogen dan helium. Apalagi untuk planet batuan seperti Bumi.

Pandangan ini berubah pada tahun 2012 saat survei yang dilakukan Kepler menunjukan kalau planet kecil yang ditemukan Kepler justru mengitari bintang yang miskin logam. Pada akhirnya para astronom mengambil kesimpulan baru bahwa komposisi kimia bintang yang menjadi rumah bagi exoplanet kecil atau yang ukurannya 4 kali lebih kecil dari Bumi memang berbeda dari bintang yang menjadi tuan rumah bagi planet gas raksasa. Bintang yang menjadi hunian bagi planet gas raksasa pada umumnya merupakan bintang yang kaya unsur logam sedangkan untuk planet kecil serupa Bumi, bisa saja dari bintang yang miskin logam. Dengan demikian tidak mengherankan jika, planet-planet kecil bisa ditemukan di bintang tua dari awal alam semesta.

Exoplanet di Kepler-444
Ke-5 planet yang ditemukan mengitari bintang Kepler-444 diketahui memiliki ukuran antara Merkurius dan Venus atau merentang dari 0,4 – 0,74 ukuran Bumi. Kehadiran kelima planet ini menambah jumlah planet Kepler yang berhasil dikonfirmasi keberadaannya. tercatat sudah 1013 planet yang sudah ditemukan dan masih tersisa 4175 planet yang harus dikonfirmasi lagi. Planet yang ditemukan oleh Wahana Kepler juga cukup beragam dari planet Jupiter panas, Bumi super dan planet sirkumbinari.

Planet-planet baru di Kepler-444 diduga merupakan planet batuan karena dari data pengamatan Kepler, planet dengan ukuran lebih kecil 1,7 ukuran Bumi memiliki kecenderungan sebagai planet batuan. Keberadaan planet batuan di bintang yang sedemikian tua sekaligus menunjukan bahwa alam semesta hanya membutuhkan beberapa milyar tahun untuk dapat mulai membentuk planet batuan.

Ke-5 planet Kepler-444 mengorbit sangat dekat dengan bintang induknya. Planet terdekat yakni Kepler-444b mengitari bintang dalam waktu 3,6 hari sedangkan planet terjauh Kepler-444f membutuhkan waktu 9,7 hari untuk mengitari bintang induknya. Akibatnya, ada kalanya ke-5 planet mengalami kesejajaran dalam satu baris.

Jika ada pengamat berdiri di permukaan planet terjauhnya atau planet Kepler-444f, maka pada waktu tertentu pengamat dapat melihat ke arah bintang dan menemukan planet-planet lain sejajar dihadapannya. Menarik bukan? Sayangnya, karena lokasinya yang dekat dengan bintang, kelima planet tersebut terlalu panas untuk terbentuknya kehidupan.

Dari usia bintang Kepler-444 yang sudah mencapai 11,2 milyar tahun, artinya sistem planet kebumian atau batuan yang mengitari bintang ini merupakan sistem tertua yang pernah ditemukan sampai saat ini! Seandainya memang kehidupan butuh waktu panjang untuk berevolusi, maka kehadiran planet kebumian di bintang yang sangat tua justru menjadi petunjuk kalau kehidupan bisa saja sudah berevolusi sangat lama dan ada peradaban yang lebih maju di suatu tempat di alam semesta!

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.