Menjejak Pembentukan Planet Jupiter Panas

Dua puluh tahun lalu, untuk pertama kali planet Jupiter panas ditemukan! Planet ini merupakan planet gas raksasa serupa Jupiter yang berada sangat dekat dengan bintang induknya. Pertanyaannya, bagaimana mungkin planet gas raksasa bisa berada sedemikian dekat dengan bintang induknya? Inilah teka teki dan misteri yang terus dicari pemecahannya oleh para astronom.  Dan tampaknya kita sudah selangkah mendekati jawabannya.

Tim astronom internasional yang dipimpin oleh Jean-François Donati dari Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP, CNRS/Université Toulouse III-Paul Sabatier) berhasil mengetahui kalau planet gas raksasa seperti Jupiter ini butuh waktu beberapa juta tahun untuk bermigrasi ke dekat bintang induknya yang baru terbentuk. Potongan jawaban teka teki untuk pertanyaan yang sudah ada sejak 20 tahun lalu.

Anomali Si Planet Gas Raksasa
Kisah penemuan planet di bintang lain dimulai tepat 20 tahun lalu ketika Michel Mayoar dan Didier Queloz menemukan sebuah planet mengitari bintang 51 Pegasi. Penemuan yang menarik itu juga mengejutkan mereka. Bagaimana tidak, planet yang ditemukan berada dekat dengan bintang itu sangat tidak biasa. Sebuah planet gas raksasa yang panas!

Tidak biasa karena jika dibandingkan dengan satu-satunya model sistem keplanetan yang ada, yakni Tata Surya maka kehadiran planet yang kemudian dikategorikan Jupiter panas tersebut merupakan anomali.

Di Tata Surya, planet yang berada di dekat Matahari adalah planet batuan seperti Merkurius, Venus, Bumi dan Mars. Sedangkan planet-planet gas raksasa seperti Jupiter dan Saturnus justru berada jauh dari Matahari di wilayah yang lebih dingin.

Ternyata, setelah penemuan planet Jupiter panas pertama, para astronom juga menemukan kalau keberadaan planet gas raksasa di dekat bintang induk bukanlah kasus langka melainkan umum ditemukan pada sistem extrasolar.

Sejak itulah para astronom mulai mencari jawabannya.  Planet Jupiter panas sama seperti Jupiter di Tata Surya juga terbentuk di area terluar piringan protoplanet. Piringan protoplanet merupakan awan gas dan debu yang membentuk bintang dan planet. Bintang terbentuk d pusat sementara planet di sekeliling sebelum kemudian bermigrasi ke bagian dalam. Dengan cara inilah planet gas raksasa bisa berada dekat dengan bintang induk, mengalami pemanasan sehingga terbentuklah planet Jupiter panas. Planet Jupiter panas pertama yang ditemukan oleh Michel Mayor dan Didier Queloz berada 20 kali lebih dekat ke bintang dibanding Bumi. Sedangkan Jupiter di Tata Surya justru 5 kali lebih jauh dibanding Bumi.

Tapi pertanyaan lain muncul. Kapan planet gas raksasa serupa Jupiter ini mulai bermigrasi ke bagian dalam sistem dan berada di dekat bintang induk?

Ada dua hipotesa yang diajukan. Yang pertama, proses migrasi terjadi di tahap awal saat planet masih muda dan masih dalam tahap  pembentukan di piringan protoplanet. Hipotesa kedua melibatkan planet pada tahap evolusi lanjut ketika sejumlah planet sudah terbentuk dan berinteraksi dalam kondisi tidak stabil. Akibatnya sebagian planet kemudian terlontar ke daerah di dekat bintang induk.

Kapan Planet Jupiter Panas Bermigrasi?
Jawaban pertanyaan inilah yang tampaknya ditemukan oleh tim yang dipimpin oleh Jean-François Donati. Apa yang mereka lihat menjadi petunjuk yang mendukung hipotesa pertama.

Pengamatan dilakukan dengan spektropolarimeter ESPaDOnS untuk Teleskop Canada-France-Hawaii (CFHT) untuk mengamati palung kelahiran bintang yang berada di rasi Taurus, sekitar 450 tahun cahaya dari Bumi. Salah satu bintang yang diamati adalah V830 Tau.

Ketika mengamati V830 Tau, bintang ini memperlihatkan tanda yang serupa dengan efek gangguan yang ditimbulkan oleh planet. Diperkirakan tanda itu datang dari sebuah planet yang massanya 1,4 massa Jupiter dan mengorbit 15 kali lebih dekat ke bintang induk dibanding jarak Bumi – Matahari.

Penemuan ini memberi petunjuk kalau planet Jupiter panas yang masih sangat muda berpotensi lebih sering ditemukan berada di dekat bintang induk ketika tahap pembentukan masih berlangsung.

Tapi tidak mudah untuk bisa menemukan planet pada bintang muda.

Bintang muda merupakan tambang informasi dari sistem keplanetan. Aktifitas yang sangat intens dan medan magnetiknya, permukaan bintang-bintang muda akan memiliki lebih banyak bintik bintang yang ukurannya juga ratusan kali lebih besar dari bintik Matahari. Akibatnya gangguan yang terjadi pada spektrum bintang jauh lebih besar dibanding yang disebabkan oleh planet. Karena itu, tidak mudah untuk bisa mendeteksi apakah gangguan yang dilihat adalah benar dari planet ataukah dari aktivitas bintang. Bahkan meskipun si planet adalah planet Jupier panas.

Untuk mengatasi masalah ini, tim kemudian menginisiasi survei MaTYSSE (Magnetic Topologies of Young Stars and the Survival of close-in giant Exoplanets) untuk memetakan permukaan bintang  – bintang tersebut dan mendeteksi kehadiran planet Jupiter panas.

Pemantauan bintang-bintang muda dilakukan ketika bintang berotasi dengan teknik tomografi seperti yang dilakukan di bidang kedokteran. Cara ini memungkinkan untuk merekonstruksi distribusi fitur terang gelap di permukaan bintang sekaligus untuk mengetahui topologi medan magnetiknya.  Pemodelan juga perlu dilakukan untuk mengoreksi gangguan yang disebabkan oleh aktivitas bintang agar dapat mendeteksi kehadiran planet Jupiter panas.

Untuk kasus bintang V830 Tau, teknik tomografi yang digunakan berhasil menemukan sinyal tersembunya yang mengindikasikan kehadiran planet rakasasa.  Meskipun masih dibutuhkan data yang lebih banyak untuk mengkonfirmasi sinyal tersebut, metode yang digunakan ini menjadi titik terang untuk menyelesaikan teka teki pembentukan Jupiter panas.

Diharapkan, jawaban pertanyaan-pertanyaan tersebut bisa ditemukan ketika SPIRou, instrumen baru yang dibuat oleh tim di IRAP untuk CFHT diluncurkan pada tahun 2017.