Exoplanet Bumi Super Laik Huni di Bintang Katai Merah

Ada exoplanet Bumi super yang ditemukan di zona laik huni bintang katai merah, LHS 1140 yang “tidak terlalu jauh” dari Bumi. Planet ini bisa jadi kandidat terbaik untuk mencari kehidupan di luar Bumi.

Ilustrasi exoplanet Bumi super LHS 1140b yang mengitari bintang katai merah LHS 1140 di rasi Cetus. Kredit: ESO/spaceengine.org
Ilustrasi exoplanet Bumi super LHS 1140b yang mengitari bintang katai merah LHS 1140 di rasi Cetus. Kredit: ESO/spaceengine.org

Pertengahan April 2017, para astronom mengumumkan penemuan exoplanet baru yang mengitari salah satu bintang di rasi Cestus, si monster laut. Di masa kini, konstelasi ini sering diasosiasikan sebagai rasi ikan paus. Bintang yang jadi rumah bagi planet baru itu adalah bintang LHS 1140, sebuah bintang katai merah yang lebih dingin dan lebih redup dari Matahari.

Planet di bintang LHS 1140 ditemukan oleh tim astronom internasional yang dipimpin oleh Jason Dittmann dari Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics di Cambridge, USA, lewat pengamatan transit dengan fasilitas MEarth yang bertugas memantau langit untuk mengamati bintang katai merah yang berada pada jarak 100 tahun cahaya dari Matahari. Tujuannya untuk mencari planet yang mengitari bintang-bintang tersebut. Pengamatan dilakukan dengan teleskop yang terpasang di Fred Lawrence Whipple Observatory (FLWO) di Arizona untuk survei langit utara dan di Cerro Tololo Inter-American Observatory di Chile untuk langit selatan.

Exoplanet LHS 1440b pertama kali dideteksi keberadaannya 15 September 2004 dan kemudian ditindaklanjuti pengamatan kecepatan radial dengan Tillinghast Reflector Echelle Spectrograph (TRES) di FLWO dan spetograf High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher (HARPS) milik ESO di Chile. Pengamatan transit tanggal 19 Juni 2016 juga memperlihatkan peredupan cahaya bintang. Gabungan pengamatan kecepatan radial dan transit berhasil mengeliminasi kemungkinan kehadiran bintang lain.

Planet yang ditemukan ternyata menggerhanai bintangnya setiap 25 hari. Tiga peristiwa transit yang diprediksi berhasil diamati yakni pada tanggal 1 September 2016 dengan Perth Exoplanet Survey Telescope (PEST), transit 25 September 2016 dan 20 October 2016 dengan 4 teleskop MEarth-Selatan di Chile.

Exoplanet Bumi Super LHS 1440b

Sebagai planet pertama di bintang LHS 1140, exoplanet baru itu diberi kode LHS 1140b. Planet ini jelas menarik perhatian karena ditemukan berada di area laik huni bintang yang hangat. Bukan di tepi tapi di tengah.

Jika exoplanet LHS 1140b merupakan planet kebumian maka planet ini punya kemungkinan untuk mempertahankan air dalam wujud cair di permukaannya. Tentunya ada parameter lain yang juga harus diperhitungkan.

Hasil pengamatan transit dan kecepatan radial exoplanet LHS 1140b memberi informasi kalau planet ini lebih masif dan lebih besar dari Bumi. Massanya 6,7 massa Bumi dan ukurannya 1,4 diameter Bumi atau sekitar 18000 km. Dengan data yang ada, kerapatan planet bisa diketahui, yakni 12,5 gram / cm3, jauh lebih padat dari Bumi.

Planet LHS 1140b merupakan planet Bumi super dengan komposisi batuan dengan kandungan besi lebih tinggi dari Bumi.

LHS 1140b ditemukan mengitari bintang katai merah 1140 setiap 25 hari dari jarak 0,09 AU atau 10 kali lebih dekat dari jarak Bumi ke Matahari. Bahkan jauh lebih dekat dibanding Merkurius. Jika bintang induknya Matahari, planet ini tentunya akan jadi planet yang luar biasa panas karena terlalu dekat. Bahkan bisa jadi planet ini sudah tidak selamat karena ditarik gaya gravitasi Matahari yang sangat besar.

Untungnya, bintang induknya adalah bintang katai merah yang redup. Massa bintang LHS 1140 hanya 15% massa Matahari (0,146 massa Matahari) dan temperatur hanya 3131 K. Kecerlangannya juga jauh lebih redup hanya 0,2% kecerlangan Matahari. Sangat redup. Karena itu, zona laik huni bintang juga jadi lebih dekat dan di area inilah LHS 1140b berada. Jarak yang sangat dekat juga menyebabkan LHS 1140b terkunci secara gravitasi dengan bintang. Akibatnya planet akan terbagi dua area yakni sisi yang selalu siang dan sisi malam yang abadi.

Pada jarak 0,09 AU, LHS 1140b menerima 0,46 radiasi bintang dibanding yang diterima Bumi dari Matahari dan gravitasi yang jauh lebih besar dari Bumi yakni 31,8 m / detik. Dengan kondisi gravitasi yang besar dan radiasi yang tidak banyak, planet bisa mempertahankan air di permukaan. Dari pemodelan yang dilakukan Ravi Kumar Kopparapu dan tim dari Penn State University, jika sebuah planet yang mengitari bintang katai merah menerima radiasi bintang antara 0,2 – 0,8 radiasi yang diterima Bumi, maka temperatur permukaannya bisa mempertahankan kondisi air dalam wujud cair.

Kehidupan di Exoplanet LHS 1140b

Dari data planet dan bintang, kita bisa simpulkan kalau planet LHS 1140b merupakan planet Bumi super laik huni. Tapi, jangan lupa kalau LHS 1140b mengitari bintang katai merah.

Ketika bintang katai merah masih muda, bintang ini memiliki medan magnet yang sangat kuat dan aktif melepaskan semburan raksasa berupa sinar-X dan sinar ultraviolet. Setelah melewati 1 milyar tahun awal, bintang katai merah akan lebih tenang dan tidak banyak melepaskan semburan hebat lagi.

Hal yang sama juga terjadi dengan bintang LHS 1140. Setelah melewati 1 milyar tahun pertama, bintang ini akhirnya jauh lebih tenang. Apalagi di usia 5 milyar tahun seperti saat ini. Seiring pertambahan usia, rotasi bintang juga melambat. Butuh waktu 130 hari bagi bintang LHS 1140 untuk menyelesaikan satu putaran rotasinya. Jauh lebih lambat dari periode rotasi bintang – bintang bermassa rendah lainnya. Bintang jadi lebih tenang, dan hanya sesekali melepaskan semburan dasyat. Tapi dalam pengamatan, tidak ada semburan yang teramati.

Planet yang tetap bertahan setelah melewati masa muda bintang LHS 1140 jadi punya kesempatan untuk berevolusi. Untuk planet LHS 1140b yang ada di zona laik huni, kehidupan yang muncul punya waktu sangat panjang untuk berevolusi. Apalagi bintang katai merah butuh waktu trilyunan tahun untuk membakar habis hidrogennya.

Apa dampaknya?

Dalam rentang waktu 5 milyar tahun, planet LHS 1140b punya kesempatan untuk memiliki atmosfer yang stabil dan air di permukaan. Ketika bintang LHS 1140 masih muda, bintang ini jauh lebih terang dan memancarkan sinar ultraungu yang sangat besar. Dalam hal ini, semburan raksasa sinar ultraungu ke planet juga sangat mematikan. Atmosfer planet 1140b yang sudah terbentuk akan menerima radiasi yang jauh lebih tinggi.

Hasil analisis memperlihatkan, dalam 40 juta tahun pertama setelah bintang terbentuk, planet LHS 1140b masih belum menempati zona laik huni. Selama rentang waktu tersebut, planet menerima radiasi yang tinggi dan mengalami efek rumah kaca berkelanjutan seperti halnya Venus. Senyawa air dilucuti dari lapisan teratas atmosfer dan gas hidrogen juga lepas. Jika demikian, atmosfer yang tersisa di planet akan didominasi oleh senyawa volatil seperti oksigen (O2), nitrogen (N2) dan karbondioksida (CO2).

Pemodelan yang dibuat tim penemu planet LHS 1140b memperlihatkan planet ini memiliki lautan magma di permukaan selama milyaran tahun. Lautan lava di planet akan menghasilkan uap yang dikontribusikan ke atmosfer setelah bintang memasuki masa tenang dan lapisan atmosfer terlepas. Dominasi CO2 di atmosfer yang dikombinasikan dengan lautan akan membantu transfer panas dari sisi siang ke sisi malam. Dengan demikian planet akan memiliki temperatur yang lebih hangat.

Saat ini kita belum mengetahui dengan jelas keberadaan atmosfer di LHS 1140b. Tapi, pengamatan dengan metode transit bisa memberi jawaban akan kehadiran atmosfer di planet tersebut. Selain itu, jarak yang cukup dekat dengan Bumi memberi keuntungan tersendiri. Teleskop bisa mendeteksi keberadaan gas tertentu di atmosfer.

Apakah LHS 1140b akan jadi kandidat laik huni yang kita cari? Jawabannya masih harus ditelusuri di masa depan dengan instrumen yang lebih baik lagi. Karena itu, tim astronom internasional yang menemukan LHS 1140b sudah merencanakan pengamatan lanjut dengan teleskop Hubble maupun Extremely Large Telescope yang sedang dibangun ESO.

Teleskop Hubble akan mengamati pancaran sinar ultraviolet bintang LHS 1140 untuk mengetahui besarnya radiasi energi tinggi yang diterima planet. Dengan demikian, bisa diketahui kemampuan exoplanet LHS 1140b dalam mendukung kehidupan. Pengamatan dengan Extremely Large Telescope di masa depan diharapkan dapat memberikan pemahaman yang lebih detil lagi terkait atmosfer di planet ini.

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.