Cikal Bakal Exobulan dalam Piringan Debu Exoplanet

Sistem exoplanet PDS 70 tampaknya sedang menunggu kelahiran satelit atau exobulan dalam piringan debu di sekeliling planet PDS 70c

Pengamatan teleskop radio Atacama Large Millimetre/submillimeter Array (ALMA) memperlihatkan bukti kehadiran piringan materi di sekeliling planet yang mengitari bintang PDS 70. Yang menarik materi di dalam piringan debu tersebut cukup untuk membentuk beberapa satelit seukuran Bulan!

Yang dilihat ini bisa kita sebut sebagai cikal bakal exobulan atau protobulan!

Exobulan

Seperti halnya satelit yang menemani planet di Tata Surya, para astronom menduga kalau exoplanet juga ditemani oleh satelit atau yang disebut exobulan. Dugaan ini tentu membutuhkan konfirmasi. Tapi, mendeteksi exobulan bukan hal mudah terutama dengan teknik yang ada saat ini. 

Meskipun sulit, sampai saat ini ada 18 kandidat exobulan yang berhasil ditemukan baik dengan metode transit maupun metode lensa mikrogravitasi. Kandidat berarti, exobulan yang ditemukan ini belum bisa dikonfirmasi sebagai satelit dari planet yang dikitarinya. Sampai saat ini, kandidat exobulan ditemukan mengitari planet raksasa dan di antaranya ada yang merupakan kandidat satelit laik huni. Itu artinya, planet yang dikitari berada pada jarak yang temperaturnya hangat sehingga air di permukaan bisa tetap cair.

Pembuktiannya, tentu perlu pengamatan lain untuk mengkonfirmasi satelit-satelit tersebut. Selain konfirmasi kehadiran exobulan, ada pertanyaan menarik lain yang juga ingin diketahui. Bagaimana satelit terbentuk di sekeliling planet.

Para astronom memang sudah punya teori bagaimana satelit terbentuk. Apakah dari akresi atau penggabungan materi di sekeliling planet ataukah dari hasil tangkapan gravitasi planet. Untuk Tata Surya, Bulan dan satelit lainnya sudah terbentuk selama miliaran tahun dan stabil mengelilingi planet-planet. 

Bintang Muda PDS 70

Cikal bakal bulan a.k.a satelit pada piringan materi itu berada pada sistem bintang muda PDS 70 yang sejauh ini diketahui memiliki dua buah planet.  PDS 70 merupakan bintang T Tauri yang cahayanya berubah-ubah tak teratur dan anggota kelompok Centaurus-Lupus.

Bintang PDS 70 merupakan bintang katai oranye massa rendah di rasi Centaurus yang jaraknya “hanya” 370 tahun cahaya dari Bumi. Usia PDS 70 baru 5 juta tahun dengan massa 0,8 massa Matahari dengan jumlah energi yang dipancarkan hanya 0,35 luminositas matahari.

PDS 70 memang masih muda. Jangan bandingkan dengan kala hidup manusia yang pendek. Bandingkan dengan Matahari yang saat ini usianya 4,6 miliar tahun.

Baru berusia 5 juta tahun, PDS 70 seperti anak-anak yang masih bertumbuh. Di sekelilingnya masih ada piringan protoplanet atau cakram gas dan debu sisa pembentukan bintang. Materi pada piringan inilah yang jadi bahan untuk membentuk planet. 

Dua exoplanet yang mengitari PDS 70 memang ditemukan pada celah antara bintang dan piringan protoplanet. Materi yang hilang pada celah tersebut merupakan bahan yang diakresi untuk membentuk kedua planet yang berada pada jarak 22 AU dan 34 AU. Exoplanet 70 PDS b dan c merupakan planet raksasa dengan massa kurang dari 10 massa Jupiter. 

Ketika planet menarik materi untuk bergabung, ada cincin materi yang terbentuk di sekitar planet. Cincin ini kita kenal sebagai piringan sirkumplanet. Materi dalam cincin juga bisa saling berinteraksi dan bergabung membentuk satelit bagi planet. 

Dalam potret resolusi tinggi, piringan sirkumbintang atau protoplanet tampak jelas. Dari pengamatan diketahui kalau tepi dalam piringan berada pada jarak 6,8 miliar km dari bintang dan merentang sampai jarak 15 miliar km.

Mengingat usia PDS 70 yang masih muda dan masih ada piringan protoplanet di sekelilingnya, tak pelak masih akan ada planet-planet lain yang terbentuk. 

Bulan Yang Sedang Terbentuk….

Dalam pengamatan kali ini, ALMA memotret cincin materi yang ada di sistem PDS 70. Ada beberapa cincin materi yang terdeteksi. Yang tampak sangat jelas dalam potret adalah cincin materi di bagian dalam dan luar bintang. Selain itu ada juga piringan sirkumplanet di sekeliling planet.

Hasil potret ALMA memperlihatkan tepi dalam cincin protoplanet tampak sangat dekat dengan exoplanet PDS 70c.  Akibatnya, gravitasi planet menarik gas dan debu pada tepi dalam ke arah bintang. 

Pada pengamatan sebelumnya ada cahaya berlebih yang diterima dari planet PDS 70c pada panjang gelombang 855 mikron. Jadi, seharusnya pada panjang gelombang tersebut exoplanet PDS 70c tampak redup. Dengan demikian, cahaya yang diterima tentu tidak banyak. Akan tetapi, PDS 70c justru tampak terang. Nah, dari mana asal cahaya berlebih ini. Dugaan awal, cahaya berasal dari debu di piringan sirkumplanet. 

Inilah cincin materi lain yang dilihat ALMA. Diameter cincin atau piringan di sekeliling PDS 70c sekitar 360 juta km, dan dari terangnya, ukurannya tidak lebih kecil dari 180 juta km. Karena ukurannya termasuk kecil, piringan sirkumplanet hanya tampak seperti titik pada citra. 

Dalam pengamatan terbaru, para astronom berhasil memisahkan tepi dalam piringan sirkumbintang dari tepi luar piringan protoplanet! Dari sini para astronom menemukan kalau cahaya berlebih yang dilihat pada panjang gelombang 855 mikron memang berasal dari area di sekeliling planet. 

Kalau ditilik dari jarak, planet PDS 70c berada 34 AU dari bintang atau setara dengan jarak Neptunus dari Matahari.  Pada jarak sedemikian jauh, PDS 70c bisa dikategorikan sebagai planet beku dan debu pada piringan sirkumplanet juga sangat dingin dengan suhu -245º C. Dari perhitungan, diperkirakan juga kalau massa piringan sirkumplanet berkisar antara 0,5 – 2,5 massa Bulan.  

Implikasinya, materi di piringan sirkumplanet cukup untuk membentuk setidaknya tiga satelit seukuran Bulan.

Piringan yang sama tampaknya dimiliki oleh exoplanet PDS 70b. Hal ini diketahui dari pancaran cahaya berlebih pada panjang gelombang 85 mikron. Tapi, keberadaan planet di dekat bintang tentunya membuat materi yang ada di sekeliling planet lebih mudah lepas akibat gravitasi bintang. Hasilnya, cincin sirkumplanet jadi lebih kecil dan materi lebih sedikit. Akan tetapi tidak berarti satelit tidak mungkin terbentuk.

Planet di Cincin Sirkumbintang 

Pengamatan ALMA juga memperlihatkan keberadaan cincin pada area dalam sistem yang merentang sampai jarak 2,5 miliar km dari bintang. Piring ini tampak redup dengan massa sekitar satu per tiga massa Bumi. Sepertinya, ada planet yang sedang terbentuk di piringan ini. Akan tetapi, keberadaan planet sulit diamati karena lokasi yang dekat dengan bintang.

Sementara itu, piringan sirkumbintang terluar juga memperlihatkan area yang sangat terang dan diperkirakan ada bintang yang sedang terbentuk di piringan tersebut.