Kisah Bintang Katai Merah Dingin dan 7 Planet Kebumian

Para astronom berhasil menemukan 7 planet di sebuah bintang katai yang luar biasa dingin. Jaraknya dekat. Hanya 12 parsec atau 39 tahun cahaya jaraknya dari Bumi. Pasti tak lama lagi kita bisa hijrah ke planet-planet baru itu. Ups! Nanti dulu. Tidak semudah itu karena teknologi kita masih belum bisa untuk melakukan perjalanan antar bintang.

Sistem TRAPPIST-1. Kredit: NASA/R. Hurt/T. Pyle
Sistem TRAPPIST-1. Kredit: NASA/R. Hurt/T. Pyle

Tapi, ada pertanyaan lain yang harus terlebih dahulu kita pahami. Apakah planet-planet baru itu bisa dihuni? Apakah memang mirip dengan Bumi sehingga bisa didatangi begitu saja?

Era extrasolar planet dimulai dengan pencarian planet di bintang lain. Setelah kita menemukan planet-planet di bintang lain, pencarian dilanjutkan untuk menemukan planet seukuran Bumi dan serupa Bumi. Tidak mudah memang. Tapi setidaknya para astronom berhasil mendeteksi planet-planet seukuran Bumi tersebut.

Selanjutnya bagaimana mengetahui exoplanet itu serupa Bumi?

Kriteria awal pencarian planet serupa Bumi adalah keberadaan air. Maka dicarilah planet-planet batuan yang ada di area laik huni supaya mirip Bumi. Karena di area inilah air bisa tetap bertahan dalam wujud cair. Para astronom mencari planet-planet beriklim sedang seperti Bumi supaya bisa dipelajari atmosfernya. Dengan demikian kita bisa mengetahui apakah planet-planet tersebut memang serupa Bumi dan bisa mendukung kehidupan.

Penemuan 7 planet kebumian ini juga dimulai dengan ide yang sama. Pencarian planet-planet ini dimulai dari pengamatan yang dilakukan dengan teleskop TRAPPIST (the TRansiting Planets and Planetesimals Small Telescope) pada bintang 2MASS J23062928-0502285. Pengamatan dilakukan dari dua lokasi berbeda yakni dengan Teleskop TRAPPIST-south di Observatorium La Silla milik ESO di Chile dan teleskop TRAPPIST-north di Observatorium Oukaimeden, Maroko.

Perbandingan Matahari dan bintang TRAPPIST-1. Kredit: ESO
Perbandingan Matahari dan bintang TRAPPIST-1. Kredit: ESO

Bintang 2MASS J23062928-0502285 atau yang dikenal juga dengan nama TRAPPIST-1, merupakan bintang katai merah dingin di rasi Aquarius dengan temperatur permukaan hanya 2559 K. Jauh lebih dingin dari Matahari. Bintang ini juga jauh lebih kecil dan lebih redup dari Matahari. Apabila Matahari seukuran bola basket, Planet TRAPPIST-1 seukuran bola golf. Massanya hanya 8% massa Matahari.

Di bintang inilah, 3 planet batuan ditemukan pada tahun 2016 lewat metode transit. Jadi, para pengamat secara rutin memantau kecerlangan bintang. Bila bintang meredup sedikit saja, maka artinya ada benda lewat di depan bintang tersebut. Pantauan secara rutin ini memperlihatkan keberadaan 3 planet pertama di TRAPPIST-1. Pengamatan dilakukan juga oleh teleskop landas Bumi lainnya yakni, kamera inframerah HAWK-I yang dipasang di Very Large Telescope milik ESO di Chile, Teleskop UKIRT 3,8 meter di Hawaii, Teleskop Liverpool 2 meter dan Teleskop William Herschel 4 meter di La Palma, Pulau Canary, dan Teleskop SAAO 1 meter di Afrika Selatan.

Bir Trappist yang dibuat para biarawan ordo Trappist. Kredit: Stpeterslist
Bir Trappist yang dibuat para biarawan ordo Trappist. Kredit: Stpeterslist

Pengamatan juga dilakukan oleh teleskop angkasa Spitzer selama 20 hari. Ketika hasil pengamatan Spitzer digabung dengan pengamatan dari Bumi, ada 3 planet baru lagi yang ditemukan di sistem ini. Selain itu ada sinyal transit yang mengindikasikan keberadaan planet ke-7, meskipun belum tampak ada sinyal transit planet ini dari pengamatan di Bumi.

Planet-planet ini kemudian diberi nama TRAPPIST-1b, TRAPPIST-1c, TRAPPIST-1d, TRAPPIST-1e, TRAPPIST-1f, TRAPPIST-1g, dan TRAPPIST-1h. Planet 1b, 1c dan 1d merupakan 3 planet pertama yang ditemukan diikuti oleh 4 planet lainnya yang ditemukan tahun 2017. TRAPPIST-1 merupakan nama bintang induk sistem ini yang diambil dari akronim the TRansiting Planets and Planetesimals Small Telescope yang adalah jaringan teleskop milik Belgia.

TRAPPIST juga nama salah satu cabang dari Ordo Sistersien (O. Cist.) dalam Katolik Roma. Untuk membiayai biaranya, para biarawan memproduksi keju, roti, berbagai makanan, baju dan peti mati. Tapi, nama TRAPPIST justru lebih dikenal sebagai jenis bir yang dibuat oleh biarawan-biarawan Belgia dari ordo Trappisr tersebut.

Informasi dari Kedipan Bintang

Perbandingan sistem TRAPPIST-1 dan Tata Surya. Kredit: ESO
Perbandingan sistem TRAPPIST-1 dan Tata Surya. Kredit: ESO
Perbandingan karakteristik planet-planet di TRAPPIST-1 dan planet kebumian di Tata Surya. Kredit: NASA
Perbandingan karakteristik planet-planet di TRAPPIST-1 dan planet kebumian di Tata Surya. Kredit: NASA

Pengukuran seberapa besar peredupan saat transit juga memberi informasi ukuran benda yang lewat. Karena planet kecil relatif terhadap bintang, maka peredupan yang terjadi hanya sedikit saja, dan kamera yang digunakan harus amat teliti.

Dari data transit, periode orbit planet bisa diketahui. Dari data yang ada, periode orbit 6 planet pertama berhasil diketahui yakni, 1.51, 2.42, 4.04, 6.06, 9,1 dan 12,35 hari. Untuk planet ke-7 belum ada cukup informasi dari pengamatan. Dari periode orbitnya bisa diketahui kalau planet-planet ini mengorbit bintang induknya dari jarak yang sangat dekat, yakni 0,011 AU, 0,015 AU, 0,021 AU, 0,028 AU, 0,037 AU, 045 AU dan ~ 0,06 AU. Jarak yang sangat dekat ini jelas memiliki implikasi pada interaksi antar planet. Dan inilah yang dilihat para astronom dari pengamatan transit.

Jadi, penemuan kali ini cukup hebat, karena berdasarkan transit yang diamati, para astronom mampu mendeteksi tarikan gravitasi planet lain, yang menyebabkan bintang utama tergeser sedikit. Akibatnya periode transit planet yang diamati jadi tidak teratur. Hasil pengukuran pergeseran periode memberikan informasi seberapa besar massa objek yang menarik bintang ini. Dari situ kita bisa menyimpulkan berapa jumlah planet yang mengorbit bintang ini.

Seluruh planet di bintang TRAPPIST-1 diketahui memiliki orbit sirkular dengan eksentrisitas kurang dari 1 dengan ukuran planet merentang dari 0,7 – 1,13 ukuran Bumi dengan kemiringan orbit 90º. Jika dilihat dari ukurannya, ada 5 planet yang memiliki ukuran mirip Bumi yakni TRAPPIST-1b, TRAPPIST-1c, TRAPPIST-1e, TRAPPIST-1f, dan TRAPPIST-1g. Sedangkan TRAPPIST-1d dan TRAPPIST-1h memiliki ukuran antara Mars dan Bumi.

Diduga, ke-6 planet dalam di bintang TRAPPIST-1 terbentuk di area yang jauh dari bintang dan bermigrasi ke dalam sistem. Massa planet di sistem ini merentang dari 0,4 sampai 1,4 massa Bumi sehingga bisa disimpukan kalau ke-7 planet di bintang TRAPPIST-1 ini merupakan planet batuan aka planet kebumian. Pengamatan dengan teleskop Hubble juga memperlihatkan tidak menemukan adanya tanda-tanda keberadaan hidrogen yang mendominasi atmosfer planet. Terutama untuk 2 planet dalam. Artinya, planet-planet ini memang merupakan planet batuan.

Khusus planet TRAPPIST-1f, kerapatannya yang rendah menunjukkan kalau planet ini kaya volatil. Dan senyawa volatil ini bisa ditemukan dalam bentuk lapisan es dan atau atmosfer. Diduga planet TRAPPIST-1h merupakan planet es.

Informasi lainnya, perbandingan massa 6 planet di TRAPPIST-1 memiliki kemiripan dengan satelit-satelit Galilean di Jupiter. Artinya, bisa saja pembentukan planet di TRAPPIST-1 memiliki sejarah yang serupa dengan pembentukan satelit Galilean di Jupiter.

Planet Laik Huni?

Sistem TRAPPIST-1 dengan 7 planetnya. Kredit: NASA/R. Hurt/T. Pyle
Sistem TRAPPIST-1 dengan 7 planetnya. Kredit: NASA/R. Hurt/T. Pyle

Penemuan 7 planet di bintang TRAPPIST-1 adalah sebuah rekor. Tapi, sudah ada bintang lain yang juga dikitari oleh 7 planet. Bintang Kepler-90. Ke-7 planet di sistem Kepler-90 terdiri dari 5 planet Bumi-super atau mungkin justru mini-Neptunus, sedangkan dua planet terluar merupakan planet gas raksasa.

Ini yang membedakan dengan sistem TRAPPIST-1. Ke-7 planet tersebut merupakan planet batuan aka kebumian! Catatan penting lain, planet di sistem TRAPPIST-1 paling potensial untuk mendukung kehidupan.

Planet-planet di sistem TRAPPIST-1 berada luar biasa dekat dengan bintang induknya. Bahkan jauh lebih dekat dari Merkurius ke Matahari (0,3AU). Akibatnya, ke-7 planet diperkirakan terkunci secara gravitasi dengan bintang. Dengan kata lain, hanya satu sisi planet yang selalu berhadapan dengan bintang. Satu sisi planet akan selalu siang sementara sisi lain yang tidak berhadapan dengan bintang akan mengalami malam abadi.

Secara umum ke-7 planet di sistem TRAPPIST-1 memiliki temperatur yang mirip dengan planet kebumian di Tata Surya. Temperatur yang hangat tentu memberi implikasi lain. Planet-planet ini seharusnya berpotensi untuk mempertahankan air dalam wujud cair.

Bintang TRAPPIST-1 adalah bintang katai merah yang kecil dan lebih dingin jika dibandingkan dengan Matahari. Karena itu, zona laik huni pun jadi lebih dekat dengan bintang dibanding Matahari. Dari 7 planet, 3 di antaranya yakni planet TRAPPIST-1e, TRAPPIST-1f dan TRAPPIST-1g, berada di area laik huni bintang sehingga dapat memiliki lautan. Hasil analisis memperlihatakan kalau exoplanet TRAPPIST-1c, TRAPPIST-1d, dan TRAPPIST-1f  menerima panas yang sama dengan yang diterima Venus, Bumi dan Mars. Sedangkan planet TRAPPIST-1b, TRAPPIST-1c, dan TRAPPIST-1d justru diperkirakan mengalami efek rumah kaca seperti halnya Venus. Akibatnya planet akan sangat panas dan sulit untuk bisa mendukung kehidupan, meskipun masih ada kemungkinan kecil kehidupan bisa bertumbuh.

Akan sangat menarik untuk bisa mengetahui evolusi planet-planet ini. Meskipun jarak satu sama lainnya sangat dekat, mereka bisa menempuh evolusi yang berbeda. Sangat memungkinkan satu planet bisa berpotensi laik huni sementara planet tetangganya justru tidak laik huni. Bumi dan Venus sudah membuktikannya. Yang pasti, ke-7 planet akan dapat bercerita lebih banyak tentang pembentukannya. Apalagi sistem ini berada cukup dekat dengan Matahari. Jarak 39 tahun cahaya menjadikan sistem ini laboratorium untuk memahami evolusi planet – planet batuan dan mempelajari atmosfernya.

Kerasnya Kehidupan di Bintang Katai Merah

7 planet yang mengorbit bintang katai merah TRAPPIST-1. Kredit: NASA
7 planet yang mengorbit bintang katai merah TRAPPIST-1. Kredit: NASA

Ada 3 planet batuan di zona laik huni yang berpotensi punya lautan. Tentunya ini jadi modal awal bagi planet laik huni seperti Bumi.

Ada air dalam wujud cair. Di Bumi, 70% permukaan ditutupi lautan. Dan ini pula yang jadi bahan penting bagi kehidupan berbasis karbon di Bumi. Tanpa air kehidupan tidak bisa tumbuh dan berkembang. Hal yang sama juga berlaku di TRAPPIST-1. Sudah ada planet berpotensi punya lautan. Tapi itu belum cukup. Kita masih harus mempelajari atmosfernya untuk tahu komponen penyusun yang ada di sana. Apakah sudah mirip Bumi atau tidak.

Jika iya, maka kehidupan bisa saja betumbuh dan berkembang. Bahkan kesempatan kehidupan bisa berevolusi di sistem TRAPPIST-1 jauh lebih lama dibanding planet di bintang serupa Matahari. Hal ini karena bintang katai merah menghabiskan 10 trlyun tahun membakar hidrogen sebelum berevolusi ke tahap selanjutnya. Lebih lama dibanding Matahari yang hanya butuh 10 milyar tahun.

Itu keuntungannya. Ada masalah lain untuk planet-planet di bintang katai merah. Aktivitas magnetik di bintang katai merah sangat kuat sehingga secara rutin bintang katai merah akan melepaskan flare atau semburan sinar-X dan sinar ultraviolet. Dalam satu hari, bisa terjadi beberapa kali semburan yang dilepas bintang. Akibatnya radiasi ultraungu bisa melonjak 100 – 10000 kali lebih tinggi dari biasanya. Peningkatan radiasi seperti ini jelas berbahaya bagi kehidupan di planet yang ada di dekatnya. Atmosfer planet bisa disapu bersih dan sinar-X dan sinar ultraungu yang dilepas oleh bintang bisa menghancurkan struktur molekul yang terbentuk di planet. Bisa dikatakan bintang katai merah itu tampak baik dan menyenangkan, tapi ia bisa membinasakan semua yang ada di sekelilingnya.

Tapi masa-masa kehancuran itu terjadi hanya sekitar 1 milyar tahun pertama. Setelah itu aktivitas magnetik bintang akan berkurang dan masuk masa yang lebih stabil dimana semburan dari bintang akan berkurang. Jika planet bisa melalui masa ini maka ia bisa selamat.

Untuk bintang TRAPPIST-1, usia pastinya belum diketahui. Yang diketahui hanya usia minimumnya yakni 500 juta tahun. Artinya, planet-planet di sistem TRAPPIST-1 masih akan melalui masa-masa sulit sebelum memasuki era yang lebih stabil dimana kehidupan bisa berevolusi jika memang ada.

Jadi.. jawaban tentang kehidupan di ke-7 planet ini masih perlu dipelajari lebih lanjut dan masih akan terus teruji seiring bertambahnya usia bintang. Apakah planet-planet itu akan tetap bertahan dan selamat dari semburan partikel bintang? Kita belum tahu jawabannya.

Pengamatan lanjutan Tim ini akan mengamati 1000 bintang ultradingin lainnya. Pengamatan lanjutan sistem TRAPPIST-1 juga dilakukan oleh Wahana Kepler dalam misi K2. Hasilnya akan dirilis bulan Maret 2017.

Menuju TRAPPIST-1

Akankah manusia bisa hijrah atau sekedar mengunjungi planet-planet di TRAPPIST-1? Teknologi saat ini belum mampu untuk itu.

Tapi seandainya bisa, jika kamu berangkat hari ini, baru 39 tahun lagi kamu tiba di sistem tersebut. Itu pun harus bergerak dengan kecepatan cahaya yakni 300 000 km/detik.

Jika kita ke TRAPPIST-1 dengan Wahana New Horizons yang bergerak dengan kecepatan 14,31 km/detik, kita baru akan di TRAPPIST-1 sekitar 817000 tahun lagi. Perjalanan dengan Wahana Juno yang lebih cepat dengan kecepatan 265 000 km/jam pun, perjalanan masih membutuhkan waktu 159 000 tahun untuk tiba di lokasi TRAPPIST-1.

Apalagi kalau perjalanan dengan Voyager 1. Dengan kecepatan Voyager saat ini, kita baru tiba di TRAPPIST-1 sekitar 685 000 tahun. Sebagai gambaran, Voyager-1 saat ini sudah memasuki ruang antar bintang pada jarak 21 milyar km dari Bumi, sejak diluncurkan pada tahun 1977 atau hampir 40 tahun lalu.  Tapi jangan berharap Voyager akan ke sana. Saat ini Voyager 1 sedang menuju papasan terdekatnya pad ajarak 1,6 tahun cahaya dengan bintang Gliese 445. Dan papasan itu baru akan terjadi 40000 tahun lagi.  Jika kita memilih menggunakan wahana antariksa yang bergerak dengan kecepatan 28 160 km/jam, maka kita baru bisa mendarat di sistem TRAPPIST-1 1,5 juta tahun lagi.

Ingin cepat? Konsep penjejak Starshot yang dikemukakan Stephen Hawking bisa membawa kita ke TRAPPIST-1 dalam waktu kurang dari 200 tahun.

Suatu hari kelak perjalanan antar bintang mungkin akan terjadi.. dan perjalanan itu sedang dirintis mulai dari hari ini. Masih penasaran dengan ke-7 planet TRAPPIST-1, mari kita tunggu hasil pengamatan lanjutan yang sedang dan akan dilakukan oleh tim astronom dari berbagai negara.

[divider_line]

Seri cuitan langitselatan tentang penemuan ini oleh Tri. L. Astraatmadja bisa dibaca di : https://chirpstory.com/li/348315

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.