Menelusuri Jejak Logam di Atmosfer Exoplanet KELT-9b

Untuk pertama kalinya jejak logam besi dan titanium ditemukan di atmosfer exoplanet KELT-9b, yang diklasifikasi sebagai planet Jupiter ultrapanas.

Ilustrasi exoplanet KELT-9b. Tampak bintang biru panas yang ukurannya 70 ukuran Matahari. Kredit: Denis Bajram.
Ilustrasi exoplanet KELT-9b. Tampak bintang biru panas yang ukurannya 70 ukuran Matahari. Kredit: Denis Bajram.

Planet Jupiter Ultrapanas KELT-9b

Exoplanet KELT-9b. Planet gas raksasa yang massanya 3 kali massa Jupiter dan ukuran 2 kali Jupiter, memang sangat panas karena berada sangat dekat dengan bintang induknya. Berada di rasi Cygnus si angsa, sistem ini jaraknya 670 tahun cahaya dari Bumi.

Jauh memang. Tapi, planet KELT-9b justru berada sangat dekat dengan bintang induknya. Hanya 4,5 juta km atau 33 kali lebih dekat dibanding Bumi ke Matahari. Bahkan jauh lebih dekat dibanding jarak Merkurius dan Matahari. Karena itu, KELT-9b hanya butuh 36 jam untuk menyelesaikan orbitnya mengelilingi sang bintang induk.

Pada jarak sedekat itu, tentu saja planet jadi sangat panas dan terkunci gravitasinya dengan bintang induk. Akibatnya, satu sisi planet akan selalu siang dengan temperatur 4300ºC dan sisi lainnya mengalami malam abadi.

Setelah sebelumnya diberi julukan exoplanet Jupiter panas terpanas, planet gas raksasa KELT-9b akhirnya dikelompokkan sebagai Jupiter ultrapanas yang temperaturnya lebih dari 2000º C. Pada temperatur yang sedemikian tinggi, Jupiter ultrapanas jadi tipe planet yang berada pada batas transisi bintang dan planet gas raksasa.

Jejak logam di Exoplanet KELT-9b

Untuk memahami sejarah pembentukan planet, kita perlu mengetahui komposisi kimianya. Exoplanet KELT-9b jadi kandidat untuk diamati karena temperatur kesetimbangannya yang cukup tinggi yakni 4050 K, setara dengan temperatur atmosfer bintang. Bahkan lebih panas dari bintang katai merah. Di sisi lain, ukuran dan massa KELT-9b menempatkan benda ini sebagai planet gas raksasa mirip Jupiter. Diduga atmosfer KELT-9b pada sisi siang, memiliki komposisi kimia mirip bintang.

Hasil pengamatan planet Jupiter ultrapanas lain memperlihatkan keberadaan gas hidrogen dalam bentuk atom dan tidak adanya awan pada sisi siang. Pada pengamatan tersebut disimpulkan bahwa atom hidrogen yang ada di sisi siang akan kembali berada dalam bentuk molekul di sisi malam. Keberadaan atom hidrogen pada sisi siang memberi indikasi molekul mengalami disosiasi termal pada temperatur yang tinggi. Disosiasi termal merupakan penguraian molekul jadi atom.

Jejak besi dan titanum ditemukan pada atmosfer KELT-9b. Keberadaan dua elemen kimia ini sudah diduga sejak lama. Bahkan titanium sudah pernah ditemukan sebelumnya dalam bentuk titanium dioksida (TiO2) di atmosfer Kepler-13A.

Unsur besi merupakan salah satu elemen logam yang melimpah di alam semesta. Akan tetapi, tidak mudah menemukan senyawa kimia tersebut pada planet yang dingin karena masih terikat dalam molekul. Atom justru tersembunyi dalam gas teroksidasi atau dalam partikel debu sehingga sulit dideteksi.

Pada suhu yang tinggi, atom besi dan titanium dalam bentuk gas akhirnya ditemukan di atmosfer exoplanet KELT-9b. Hal menarik lainnya, KELT-9b juga mengalami kehilangan atmosfer. Ini terjadi akibat interaksi gravitasi dengan bintang. Akibatnya ada aliran gas hidrogen dari planet ke bintang. Diduga, selain gas hidrogen, KELT-9b juga mengalami kehilangan gas logam yang ada di atmosfer.

Kelimpahan logam di atmosfer Jupiter ultrapanas bukan tolok ukur kelimpahan unsur yang sama di bagian dalam planet. Tapi, semakin banyak planet Jupiter ultrapanas yag ditemukan, itu artinya kita bisa membuat studi statistik untuk atmosfer planet tipe ini.

Ilustrasi sistem exoplanet KELT-9. Kredit: NASA/JPL-Caltech
Ilustrasi sistem exoplanet KELT-9. Kredit: NASA/JPL-Caltech

Menelisik Sidik Jari Logam

Untuk bisa memahami unsur apa saja yang ada di atmosfer planet, yang dipelajari adalah sidik jari yang datang dalam bentuk spektrum cahaya. Setiap molekul punya sidik jari berbeda pada spektrum.

Untuk memperoleh spektrum planet, para astronom melakukan pengamatan transit, ketika planet melintas di depan bintang atau di antara bintang dan pengamat. Pada saat itu, bintang akan mengalami peredupan sesaat karena planet yang melintas menutupi sebagian kecil permukaan bintang. Peristiwa transit ini mirip gerhana.

Saat planet lewat dan menutupi sebagian kecil permukaan bintang, masih ada cahaya bintang yang bisa melewati atmosfer planet. Cahaya ini akan membawa serta sidik jari unsur kimia yang ada di atmosfer planet. Inilah yang terjadi pada KELT-9b.

Spektrum exoplanet KELT-9b memperlihatkan garis serapan hidrogen yang sangat kuat. Selain itu, ada jejak besi dan titanium dalam bentuk gas pada spektrum planet. Dari spektrum inilah komposisi kimia atmosfer KELT-9b bisa diketahui.

Planet tipe Jupiter ultrapanas pada umumnya mengitari bintang yang juga lebih panas. Untuk KELT-9b, bintang induknya adalah bintang muda dengan temperatur lebih dari 10.000K. Pada umumnya, planet yang berada pada lingkungan yang luar biasa panas, planetnya sudah menguap. Exoplanet KELT-9b dan planet Kupiter ultrapanas lain seperti WASP-121b, WASP-103b, WASP-18b, dan HAT-P-7b masih bertahan karena planetnya sangat masif.

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.