Menelusuri Jejak Planet Sembilan di Tata Surya

Masih ingat Planet Sembilan? Ini adalah planet Bumi-super hipotetik yang ditemukan oleh Konstantin Batygin dan Mike Brown. Diduga lokasinya di tepi Tata Surya, di area Sabuk Kuiper dan keberadaannya memberi pengaruh yang besar pada benda-benda kecil di sekitarnya. 

Belum ada bukti pengamatan apapun untuk membuktikan kehadiran planet Sembilan di Tata Surya. Tapi, semenjak Konstantin Batygin dan Mike Brown mengumumkan bukti keberadaan obyek Bumi super di tepi Tata Surya, para astronom mulai melakukan telaah untuk mencari tahu dan menganalisa lebih jauh keberadaan planet Sembilan.

Dari pengamatan, planet Sembilan memang belum ditemukan. Bahkan saat diumumkan keberadaannya, Konstantin Batygin dan Mike Brown masih belum bisa memberikan gambaran lokasi planet ini di Tata Surya.

Hasil pengamatan benda di Sabuk Kuiper memperlihatkan kemiripan pada orbit Sedna, 2012 VP 113, 2004 VN112, 2007 TG422, 2010 GB174, dan 2013 RF98. Ke-6 obyek ini mengelompok pada area yang sama dengan kemiringan orbit yang hampir sama. Bisa saja ini hanya kebetulan.

Akan tetapi, jawaban lain bisa menjadi kemungkinan menarik. Kehadiran planet masif tak dikenal di tepi Tata Surya. Planet masif itulah yang menyebabkan keenam benda Sabuk Kuiper tersebut berkelompok. Dengan kata lain, planet masif yang kemudian diberi nama planet Sembilan itu mempengaruhi orbit dan menggembalakan ke-6 obyek tersebut.

Untuk bisa menjadi planet penggembala, planet yang dinamai planet Sembilan tersebut bukanlah benda yang kecil. Berdasarkan perhitungan dan simulasi, planet Sembilan dikategorikan sebagai planet Bumi-super yang ukurannya empat kali Bumi dan massanya 10 massa Bumi. Planet Sembilan juga memiliki orbit yang sangat lonjong sehingga butuh waktu 10000 – 20000 tahun untuk bisa menyelesaikan satu putaran orbitnya untuk mengelilingi Matahari.

Menjejak Planet Sembilan Lewat Pengamatan
Seandainya planet ini benar ada, gaya gravitasinya akan mempengaruhi benda-benda kecil di area tersebut. Bukti pertama adalah ke-6 benda di KBO yang mengelompok. Akan tetapi perlu bukti lain yang lebih banyak untuk bisa menyatakan kalau benda-benda kecil di area Sabuk Kuiper tersebut memang memiliki planet penggembala.

Dan tampaknya bukti pertama itu akhirnya ditemukan. Sebuah benda kecil di Sabuk Kuiper ditemukan dalam pengamatan Outer Solar System Origins Survey (OSSOS) dengan Teleskop Canada-France-Hawaii. Obyek yang baru ditemukan ini dinamai, uo3L91.

Penemuan uo3L91 menempatkan benda kecil ini sebagai obyek ke-7 yang sepertinya memiliki anomali yang mirip dengan Sedna maupun Biden.  Orbit uo3L91 memperlihatkan gerak yang mirip gerak katapel, dimana benda ini seperti dilontarkan ke jarak terjauh di tata Surya dan kemudian kembali lagi. KBO ketujuh ini tampaknya didorong oleh sebuah planet besar yang berada pada  jarak 200 dan 1200 AU.  Jarak dimana planet Sembilan seharusnya ada.

Simulasi orbit yang dihasilkan memperlihatkan kemiripan orbit uo3L91 dengan keenam KBO yang mengelompok tersebut. Dalam simulasi, uo3L91 mengembara jauh ke bagian luar Tata Surya tapi setelah mencapai titik terjauhnya, ia akan kembali mendekati Matahari dengan perihelion yang juga mengelompok bersama Sedna dan lima obyek KBO lainnya.  Kehadiran uo3L91 menaikkan kemungkinan keberadaan planet Sembilan dari 0,007% menjadi 0,001%.

Selain kehadiran obyek uo3L91, ada tim astronom lain dari Observatorium Côte d’Azur di Perancis yang juga menghadirkan bukti lain keberadaan planet Sembilan. Bukti ini berupa gangguan kecil pada orbit wahana Cassini yang sedang mengorbit Saturnus. Dan menurut Agnès Fienga, sang ketua tim, gangguan pada orbit Cassini tersebut disebabkan oleh sebuah planet baru.

Mengapa demikian? Saat Agnès dan timnya meneliti gangguan kecil pada orbit Cassini, pemodelan dengan 8 planet, 200 asteroid, dan 5 planet katai yang paling masif di Tata Surya masih belum bisa memberi jawaban tentang gangguan orbit tersebut. Maka, mereka menyertakan juga planet Sembilan dalam pemodelan tersebut. Hasilnya, gangguan pada orbit Cassini dapat dijelaskan. Artinya, kehadiran planet Sembilan yang cukup besar tersebut yang memberi pengaruh gangguan gravitasi pada orbit Cassini.

Selain belum ditemukan, saat planet Sembilan dinyatakan keberadaannya secara hipotetik, Batygin dan Brown juga belum bisa memastikan dimana planet ini berada. Di balik kegelapan area terluar Tata Surya, Planet Sembilan bisa berada dimana saja. Tapi, untuk bisa mempengaruhin orbit Cassini, planet Sembilan diprediksi berada pada jarak 600 AU. Dan kabar baik lainnya, pengamatan dari langit selatan bisa menemukan planet ini, karena tampaknya ia berada di arah rasi Cetus di langit selatan.

Lagi-lagi berita baik. Jika demikian, maka bisa saja program Survei Energi Gelap untuk mempelajari percepatan alam semesta yang dilakukan dari Bumi belahan selatan akan melihat planet ini  Meskipun Survei Energi Gelap tidak dirancang untuk menemukan obyek keplanetan, tapi ada satu obyek es yang sudah berhasil ditemukan lewat program ini. Jadi kemungkinan untuk menemukan obyek lain atau dalam hal ini Planet Sembilan masih terbuka.

Cara lain untuk bisa menemukan planet Sembilan adalah dari deteksi pemanasan internal oleh instrumen yang mempelajari radiasi latar belakang. Tak hanya itu, data berbagai percobaan dan pengamatan selama bertahun-tahun bisa juga memiliki petunjuk tentang keberadaan planet Sembilan.

Studi Dinamika Planet Sembilan
Sembari menanti bukti pengamatan planet Sembilan, tinjauan dinamika planet juga harus dilakukan untuk mengetahui pengaruh keberadaan planet ini di Tata Surya. Juga untuk mengetahui apakah planet Sembilan memang bisa bertahan di Tata Surya atau tidak.

Tinjauan dinamika planet yang dilakukan Renu Malhotra, Kat Volk dan Xianyu Wang memperlihatkan kalau keberadaan planet Sembilan di Tata Surya justru akan memberi pengaruh yang cukup besar dalam membentuk orbit obyek Sabuk Kuiper yang jaraknya sangat jauh.

Planet Sembilan adalah tersangka utama pengelompokan 6 obyek Sabuk Kuiper yakni Sedna, 2010 GB174, 2004 VN112, 2012 VP113, dan 2013 GP136. Keenam obyek tersebut memiliki orbit yang sangat lonjong. Akibatnya, dalam perjalanan mereka mengelilingi Matahari, ada kemungkinan terjadi papasan dengan planet Sembilan.

Papasan dekat dengan benda yang masif tentu akan memberi pengaruh pada kedua benda yang berpapasan bergantung pada massanya. Tapi, pengaruh itu bisa mengganggu maupun mengubah orbit, menarik benda yang lebih kecil untuk bergabung dengan yang lebih besar atau bahkan melontarkan benda yang lebih kecil ke luar dari Tata Surya.

Semakin jauh dari Matahari, pengaruh gaya tarik Matahari akan semakin lemah. Dan demikian juga yang terjadi pada keenam benda Sabuk Kuiper ini. Lokasinya yang sangat jauh dari Matahari menyebabkan ikatan mereka dengan bintang induknya pun semakin lemah. Artinya jika ada gangguan yang signifikan, benda-benda ini bisa lepas dari Tata Surya.

Jadi, jika ada planet jauh yang belum ditemukan dan berada di area terluar Tata Surya dengan massa yang cukup besar tentunya planet tersebut akan memberi pengaruh yang cukup besar bagi benda-benda kecil di area sekitarnya.  Tapi, fakta yang kita punya saat ini, benda-benda kecil di Sabuk Kuiper itu masih ada di Tata Surya. Artinya benda-benda kecil tersebut hanya berpapasan beberapa kali dengan planet Sembilan atau justru mereka terlindungi oleh resonansi orbit yang terbentuk dengan planet masif tersebut.

Resonansi orbit adalah fenomena gravitasi dimana dua benda yang mengitari satu benda yang sama memiliki pola tertentu. Dengan pola inilah Pluto bisa tetap berada di Tata Surya meskipun saat mengitari Matahari, ada kalanya Pluto melintasi orbit Neptunus. Setiap kali Pluto menyelesaikan dua kali orbitnya mengelilingi Matahari, Neptunus sudah menyelesaikan 3 kali pergerakannya mengelilingi sang Surya. Dengan demikian, Neptunus dan Pluto tidak pernah berpapasan sangat dekat satu sama lainnya, sehingga Pluto pun tak pernah ditendang ke luar dari Tata Surya.

Seandainya planet Sembilan ada di Tata Surya, maka benda-benda Sabuk Kuiper di sekitarnya harus memiliki resonansi orbit dengan planet masif tersebut. Hasil analisa dinamika keenam obyek yang berkelompok karena keberadaan planet Sembilan memperlihatkan kalau resonansi orbit memang mungkin terjadi. Sedna memiliki resonansi orbit 3:2 dengan planet Sembilan. Artinya saat Sedna menyelesaikan 3 kali orbitnya mengelilingi Matahari, planet Sembilan akan menyelesaikan 2 kali putaran pada Matahari. Untuk 5 obyek lainnya, resonansi orbitnya beragam.

Obyek 2010 GB174 memiliki resonansi orbit 5:2. Jadi ketika planet Sembilan menyelesaikan 2 kali perjalanan mengelilingi Matahari,  2010 GB174 sudah 5 kali mengelilingi Matahari.  Untuk 2994 VN112 resonansi orbitnya 3:1 sedangkan 2004 VP113 memiliki resonansi 4:1; dan 2013 GP136 sudah 9 kali mengelilingi Matahari saat Planet Sembilan menyelesaikan 1 putaran orbitnya.

Supaya benda-benda kecil ini tetap stabil di Tata Surya, maka planet hipotetik tersebut harus memiliki massa minimal 10 massa Matahari, dengan kemiringan bidang orbit 18º atau 48º.  Jika sudut kemiringannya 18º, maka kelonjongan orbit planet Sembilan kurang dari 0,18 atau hampir lingkaran. Tapi, jika kemiringan orbitnya 48º, orbitnya akan lebih lonjong.

Asal Usul Planet Sembilan
Pertanyaan lain yang menarik untuk dikaji adalah, dari mana asal muasal planet Sembilan. Dugaan paling kuat, planet Sembilan merupakan planet Bumi-super yang terlontar ke area tepi Tata Surya saat proses migrasi planet-planet raksasa. Diduga penyebab utama terlontarnya planet Bumi-super adalah ketitka berpapasan dengan Jupiter saat planet gas raksasa ini sedang migrasi ke lokasinya sekarang.

Teori lain menyebutkan kalau planet Bumi-super tak dikenal ini merupakan hasil tangkapan Matahari atau sebuah exoplanet yang terperangkap dalam gravitasi Matahari saat berpapasan dengan bintang lain.

Mungkin? tentu saja.

Matahari terbentuk dalam gugusan bintang yang di dalamnya terdapat 1000 sampai 10000 bintang. Dalam gugus yang sedemikian padat, Matahari akan mengalami papasan dekat dengan bintang lain dan pertukaran planet atau penangkapan planet oleh Matahari atau bintang lainnya dari waktu ke waktu sangat mungkin terjadi.

Dalam simulasi yang dibuat oleh Alexander Mustill dari Observatorium Lund Observatory di Swedia, Mtahari memiliki kemungkinan 50% untuk menangkap planet dari papasan dekat dengan sistem keplanetan lain yang memiliki orbit yang lebar. Tapi kemungkinannya semakin rendah karena planet yang ditangkap harus memiliki ukuran persis seperti planet Sembilan. Dan kemungkinan kejadian seperti itu hanya 0,1 – 0,2 %.

Meskipun kemungkinannya kecil, akan tetapi jika dibandingkan dengan kemungkinan keberadaan planet Sembilan yang hanya 0,001% maka kemungkinan planet Smebilan merupakan exoplanet yang terperangkap dalam gravitasi Matahari masih mungkin untuk ditemukan.

Dan para astronom pun masih terus mencari keberadaan Planet Sembilan lewat pengamatan.  Untuk itu, Mike Brown dan Konstantin Batygin sudah mengantongi penggunaan waktu pengamatan dengan teleskop Subaru di Hawaii.