Tiga Bayi Exoplanet & Bintang Muda yang Baru Lahir

Para astronom berhasil menemukan tiga bayi exoplanet yang mengitari bayi bintang atau bintang yang baru terbentuk beberapa juta tahun. Keberadaan 3 planet baru yang mengorbit bintang yang baru terbentuk merupakan hasil analisis dari pengamatan ALMA. Ada dua tim astronom yang menemukan ketiga planet tersebut daru hasil pengamatan ALMA pada tahun 2012 dan 2015.

Piringan protoplanet di sekitar bintang. Kredit: ESO, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); A. Isella; B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)
Piringan protoplanet di sekitar bintang. Kredit: ESO, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); A. Isella; B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

Bintang yang diamati ALMA adalah HD 163296 yang baru berusia 4,4 juta tahun! Masih sangat muda. Bahkan bintang baru ini masih dikelilingi atau diselubungi piringan protoplanet yang diisi oleh gas dan debu pembentuk planet. Protoplanet dalam piringan gas dan debu di sekeliling bintang tentu bukan hal aneh. Di area inilah gas dan debu berinteraksi dan saling bergabung untuk membentuk planet. Tapi, menemukan protoplanet dalam lingkungan penuh gas dan debu tentu bukan sesuatu yang mudah. Cara yang biasa digunakan tidak bisa diterapkan.

Tentu sangat sulit melihat planet yang baru terbentuk melintasi bintang baru yang masih dikelilingi gas dan debu. Sama halnya dengan mengamati efek gangguan gravitasi yang menyebabkan bintang bergoyang. Perlu teknik khusus untuk bisa mengenali planet yang sedemikian jauh dalam selubung gas dan debu. Para astronom juga tidak bisa melihat efek yang ditimbulkan pada bintang.

Karena itu, mereka menggunakan teknik yang berbeda untuk mengetahui keberadaan planet di cakram protoplanet tersebut.

Berburu Exoplanet dalam Piringan Gas dan Debu

Bagian data ALMA yang memperlihatkan terjadinya gangguan pada rotasi Keplerian dan bukti keberadaan exoplanet. Kredit: ESO, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); Pinte et al.
Bagian data ALMA yang memperlihatkan terjadinya gangguan pada rotasi Kepler dan bukti keberadaan exoplanet. Kredit: ESO, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); Pinte et al.

Untuk bisa menemukan planet di dalam piringan gas dan debu, yang diamati oleh ALMA adalah perilaku aliran gas yang ada di dalam cakram protoplanet tersebut. Yang dicari adalah pola tidak biasa pada aliran gas dalam piringan. Kalau tidak bisa mengenali perubahan pada bintang, maka materi dalam piringan protoplanet bisa menjadi jawaban.

Para peneliti dari dua tim berbeda ini memang memlih untuk tidak fokus pada debu yang kondisinya bisa dilihat dalam citra yang dihasilkan ALMA. Yang jadi fokus utama adalah distribusi dan gerak gas karbon monoksida (CO) pada piringan protoplanet. Perubahan sekecil apapun akibat efek Doppler pada panjang gelombang cahaya yang datang dari molekul CO bisa mengungkap pergerakan gas di dalam piringan protoplanet. ALMA bisa mendeteksi perubahan tersebut sampai beberapa meter per detik!

Perubahan tersebut bisa terjadi karena mekanisme lain tapi juga bisa jadi disebabkan oleh planet di dalam piringan. Jika tidak ada planet, gas akan bergerak dalam pola yang sama yang dikenal sebagai rotasi Kepler. Tapi, jika ada planet yang cukup masif seperti planet, gangguan yang ditimbulkan bisa mengubah pola aliran gas.

Dari hasil pengamatan ALMA, ditemukan piringan gas dan debu pada bintang HD 163296 merentang 375 au atau 56 miliar km. Dalam piringan protoplanet di sekitar HD 163296, ditemukan celah dan cincin di piringan protoplane pada jarak 65 au, 100 au dan satu lagi cincin redup pada jarak 160 au. Pengamatan Teleskop Hubble memperlihatkan keberadaan celah lain pada jarak 260 au.

Selain itu ALMA juga berhasil melihat gerak berpilin dari gas. Keberadaan ketiga fitur ini bisa jadi merupakan bukti kehadiran planet yang menyebabkan gangguan pada materi di sekelilingnya.

Celah dan cincin pada cakram protoplanet memang bisa disebabkan oleh mekanisme lain. Akan tetapi, objek masif seperti planet juga berpeluang untuk menjadi penyebab.

Interaksi gravitasi planet dan materi di sekeliling bisa menyebabkan gas menjauh dari orbitnya dan membentuk gelombang spiral yang mengubah pola kecepatan rotasi kepler. Atau dengan kata lain, gangguan itu mengubah pola aliran gas CO dalam piringan dan terbentuklah celah baru. Sementara itu, partikel gas dan debu dalam piringan membentuk struktur cincin.

Bayi Exoplanet di Bayi Bintang

Ilustrasi bayi exoplanet di sekitar bintang muda. Kredit: NRAO/AUI/NSF; S. Dagnello
Ilustrasi bayi exoplanet di sekitar bintang muda. Kredit: NRAO/AUI/NSF; S. Dagnello

Untuk membuktikan ide tersebut, secara terpisah kedua tim melakukan simulasi dari data ALMA dengan teknik yang serupa. Dalam simulasi, para astronom dari dua tim berbeda yang dipimpin oleh Richard D. Teague dari Universitas Michigan dan C. Pinte dari Universitas Monash, Australia, dan Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble di Perancis,  melakukan rekonstruksi posisi gas CO terhadap kecepatannya di tiap lapisan gas karbon monoksida yang ada pada cakram protoplanet.

Hasilnya, celah dan gerak spiral yang mengganggu rotasi Kepler memang disebabkan oleh interaksi gas dan objek masif. Anomali gas CO membuktikan keberadaan planet. Ada sedikit perbedaan dalam teknik penelusuran pola aliran gas CO.

Tim yang dipimpin Richard D. Teague melakukan pengukuran pada perubahan kecepatan gas yang pada akhirnya menghasilkan efek gangguan dari planet multipel pada gerak gas di sekitar bintang.

Tim kedua yang dipimpin Christophe Pinte melakukan pengukuran langsung pada kecepatan gas khususnya untuk area terluar piringan dan berhasil mengetahui lokasi objek yang berpotensi jadi planet. Hasil simulasi tim ini memperlihatkan terjadinya pola berpilin pada aliran gas akibat gangguan planet.

Ada 3 planet yang mengitari bintang HD 163296!

Hasil analisis dua tim berbeda menghasilkan 3 planet berbeda. Tim yang dipimpin Richard D. Teague berhasil mengidentifikasi dua planet pada jarak 80 au (12 miliar km) dan 140 au (21 miliar km) dari bintang. Sedangkan tim astronom yang dipimpin C. Pinte berhasil mengidentifikasi keberadaan planet pada jarak 260 au atau 39 miliar km dari bintang muda tersebut. Massa ketiga planet ini serupa dengan massa planet Saturnus.

Ketiga planet ini ditemukan mengorbit HD 163296, bintang muda yang baru berusia 4,4 juta tahun dan berada pada jarak 330 tahun cahaya di rasi Sagittarius. Bintang muda ini massanya 1,9 massa Matahari dengan kecerlangannya 25 luminositas Matahari. Temperaturnya melebihi Matahari yakni 9300 K.

Teknik baru ini bisa menjadi kunci penting untuk berburu planet di piringan protoplanet pada bintang-bintang muda lainnya. Dari penemuan ini, kita bisa memperoleh informasi untuk memahami pembentukan planet dalam Tata Surya. Untuk itu, kedua tim akan terus mempertajam teknik baru ini dan menerapkannya pada piringan protoplanet lainnya.

Kita tunggu hasilnya!

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.