Reaksi Fotokimia di Atmosfer Exoplanet Bocaprins

Teleskop Antariksa James Webb menemukan senyawa dari hasil reaksi fotokimia di atmosfer exoplanet Bocaprins.

Ilustrasi planet WASP-39 b atau planet Bocaprins dengan bintang induknya yang diberi nama bintang Aruba. Kredit: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

Temuan ini merupakan hasil telaah data pengamatan JWST selama 40 jam. Tak pelak, Bocaprins menjadi planet pertama yang kita kenal lebih baik setelah planet-planet di Tata Surya. Tentu saja, di masa depan, akan ada lebih banyak planet di bintang lain yang kita peroleh informasinya dari pengamatan JWST maupun teleskop masa depan lainnya.

WASP-39 b atau Bocaprins merupakan planet Jupiter panas yang berada 700 tahun cahaya dari Bumi. Berada pada jarak 0,05 AU atau 7,2 juta dari bintang induknya atau delapan kali lebih dekat dari Merkurius ke Matahari!

Pada jarak yang sedemikian dekat, Bocaprins hanya butuh waktu empat hari untuk mengelilingi bintang WASP-39 a.k.a bintang Aruba. Berada sedemikian dekat, planet ini tentu sangat panas. Suhunya 900ºC! Implikasinya…. planet ini bukan planet yang ramah untuk dihuni oleh kehidupan yang kita kenal.

Kejutan Senyawa Kimia

Komposisi kimia hasil spektroskopi transmisi yang memperlihatkan keberadaan sulfur dioksida beserta senyawa kimia lainnya. Kredit: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

Belerang dioksida (SO₂). Yup. Inilah unsur kimia yang ditemukan di atmosfer planet Bocaprins atau WASP-39b. Tak hanya itu, JWST juga menyingkap keberadaan awan dan petunjuk terkait pembentukan unsur kimia yang ditemukan tersebut.

JWST menemukan belerang dioksida saat tiga instrumennya mengamati cahaya bintang WASP-39 atau bintang Aruba yang tersaring oleh atmosfer planet Bocaprins. Sebelumnya, JWST menemukan karbon dioksida di exoplanet Bocaprins. Selain itu, para astronom juga menemukan sekumpulan atom dan molekul natrium, kalium, air, karbon monoksida, sodium, potassium, dan unsur lainnya. Komposisi atmosfer seperti ini mirip dengan Saturnus di Tata Surya.

Yang pasti…. Bocaprins tidak punya cincin.

Penemuan belerang dioksida memang cukup mengejutkan karena awalnya, unsur ini hanya tampak seperti benjolan misterius dalam data pengamatan awal JWST.

Reaksi fotokimia yang terjadi di planet WASP-39 b. Kredit: NASA/JPL-Caltech/Robert Hurt; Center for Astrophysics-Harvard & Smithsonian/Melissa Weiss.

Keberadaan belerang dioksida ini membuat para astronom menduga ada reaksi fotokimia di atmosfer ketika cahaya bintang membombardir planet ini. Di Tata Surya, fotokimia merupakan reaksi kimia yang umum terjadi. Dan bahkan untuk Bumi, fotokimia ini penting untuk susunan atmosfer Bumi dalam hal ini pembentukan lapisan ozon. Selain itu, fotokimia di Bumi juga penting bagi kehidupan dalam hal ini pada proses fotosintesis.

Di WASP-39b, cahaya bintang justru memisahkan air di atmosfer Bocaprins menjadi hidrogen dan hidroksida, yang kemudian bereaksi dengan hidrogen sulfida dan cahaya ultraviolet energi tinggi. Hasilnya, terbentuklah belerang dioksida.

Apakah proses fotokimia di Bumi juga memegang peran penting pada exoplanet laik huni, masih belum diketahui. Yang pasti, reaksi fotokimia pada exoplanet bisa menjadi informasi penting bagi pemahaman sistem di bintang lain, yang bahkan bisa saja sangat berbeda dari fotokimia di Bumi.

Planet Yang Bermigrasi

Data JWST memperlihatkan rasio yang rendah dari karbon terhadap oksigen di planet Bocaprins. Data tersebut memberi indikasi kalau planet WASP-39 b atau Bocaprins menyerap sejumlah besar air dalam wujud es. Hal ini hanya bisa terjadi jika Bocaprins sebelumnya berada pada lokasi yang berbeda, atau lebih tepatnya berada pada lokasi yang cukup jauh dari bintang.

Lagi-lagi hal ini terkait dengan pembentukan Jupiter panas. Bagaimana planet gas raksasa bisa terbentuk di area yang sangat dekat dengan bintang.

Jawabannya…. planet gas raksasa ini terbentuk jauh dari bintang dan kemudian bermigrasi ke dekat bintang.

Para astronom menduga planet Bocaprins berada sangat jauh dari bintang atau setara jarak Jupiter dari Matahari. Bintang WASP-39 merupakan bintang katai merah yang lebih kecil dan lebih dingin dibanding Matahari. Pada jarak setara Jupiter ke Matahari, bisa disimpulkan kalau Bocaprins berada pada area yang sangat dingin dan tentunya unsur-unsur yang ada di area ini berwujud es, termasuk air. Jadi Bocaprins bisa menarik sejumlah besar air es sebagai materi penyusun planet.

Yang jadi pertanyaan, apakah proses ini berlangsung lambat selama puluhan juta tahun, atau justru proses yang sangat cepat dengan bantuan gravitasi planet atau bintang lain yang berpapasan.

Kuncinya ada pada komposisi planet. Dari komposisi inilah para astronom bisa mengetahui proses yang terjadi lambat atau cepat.

Tutupan Awan

Berada dekat dengan bintang, tak pelak membuat gravitasi bintang Aruba mengunci planet Bocaprins sehingga hanya satu sisi planet yang berhadapan dengan bintang. Para astronom menemukan tutupan awan yang tidak lengkap. Hasil ini juga belum pernah teramati pada exoplanet lainnya.

Pada perbatasan siang dan malam, tutupan awan hanya 60%. Para astronom menduga awan menguap saat mencapai sisi siang yang luar biasa panas dan berkondensasi saat mencapai sisi malam yang lebih dingin.