Spektra Pertama dari Exoplanet

Teleskop Antariksa Spitzer milik NASA untuk pertama kalinya berhasil menangkap cukup cahaya dari planet diluar tata surya — dikenal sebagai exoplanet (extrasolar planets) — untuk mengenali molekul-molekul di atmosfernya. Spitzer, teleskop infra-merah berbasis antariksa, memperoleh data rinci yang disebut spektra dari dua exoplanet gas: HD 189733b, sejauh 595 triliun kilometer di rasi Vulcepula, dan HD 209458b, dengan jarak 1.454 truliun kilometer di rasi Pegasus.

Seperti halnya sebuah prisma yang memecah cahaya matahari menjadi warna-warni pelangi, Spitzer menggunakan sebuah instrumen yang disebut spektrograf untuk memisahkan cahaya dari suatu objek dan menampilkan spektrum dengan panjang gelombang yang beragam. Proses ini menyingkap “sidik jari” kimiawi yang menujukkan elemen-elemen yang menyusun objek itu. Exoplanet yang diobservasi oleh Spitzer dikenal sebagai “hot jupiter” karena terdiri dari gas seperti halnya Jupiter, namun mengorbit lebih dekat ke bintang induknya.

Data yang diperoleh mengindikasikan bahwa kedua planet tersebut lebih kering dan berawan daripada perkiraan sebelumnya. Secara teori, hot Jupiter mungkin menyimpan air dalam jumlah banyak di atmosfernya, namun yang mengejutkan, tidak ditemukan tanda-tanda keberadaan air pada HD 209458b maupun HD 189733b. Sementara itu, salah satu diantaranya, HD 209458b. menunjukkan tanda-tanda keberadaan butiran pasir kecil yang disebut silikat di atmosfer. Ini bisa berarti bahwa air ada di atmosfer planet, namun tersembunyi dibawah awan tinggi yang berdebu yang tidak mirip dengan apapun yang terlihat di sekitar planet-planet di tata surya kita.

Data ini cukup membingungkan bagi para teoretikus. “Adalah tidak mungkin apabila air, dalam bentuk uap, sampai tidak ditemui di planet itu. Jadi, air tersebut pastilah tersembunyi, mungkin oleh lapisan awan berdebu yang terdeteksi melalui spektrum yang kami dapatkan,” demikian dikatakan Jeremy Richardson darui Goddard Space Flight Center, NASA. Richardson adalah penulis utama dari makalah yang membahas spektrum dari HD 209458b yang muncul di jurnal Nature edisi 22 Februari lalu.

Suatu tim yang dipimpin oleh Carl Grillmair dari NASA’s Spitzer Science Center di California Institute of Technology menangkap spektrum dari HD 189733b. Tim lainnya yang dipimpin oleh Mark R. Swain dari JPL berfokus pada planet yang sama seperti yang diteliti Richardson dan memperoleh hasil serupa. Hasil penelitian kelompok Grillmair akan diterbitkan dalam Astrophysical Journal Letters sementara penemuan kelompok Swain juga telah dikirimkan ke jurnal yang sama.

“Dengan observasi baru ini, kita telah memperbarui alat bantu yang suatu saat akan kita gunakan untuk menemukan suatu bentuk kehidupan di suatu tempat, apabila memang ada,” jelas Swain.

Spitzer memperoleh spektrum dari cahaya redup kedua planet itu melalui teknik “gerhana sekunder”. Dalam metode ini, teleskop memonitor suatu planet saat transit, atau berada di belakang bintang induknya sehingga menghilang sementara dari pandangan. Dengan mengukur naik-turunnya intensitas sinar inframerah saat planet menghilang dari pandangan, spektrograf Spitzer dapat memperoleh spektra dari planet tersebut. Teknik ini bekerja hanya pada panjang gelombang inframerah, dimana planet terlihat lebih cemerlang daripada panjang gelombang kasatmata, sehingga dapat mengimbangi terangnya cahaya bintang induknya.

Observasi sebelumnya terhadap HD 209458b dengan menggunakan Teleskop Antariksa Hubble mengungkap keberadaan elemen-elemen seperti sodium, oksigen, karbon, dan hidrogen pada lapisan teratas planet tersebut — di daerah yang lebih tinggi daripada yang telah dideteksi oleh Spitzer, dimana molekul air disana akan segera pecah. Untuk melakukan hal ini, Hubble mengukur perubahan pada cahaya bintang, bukannya planet, saat sebuah planet melintas didepannya. Observasi ini mengindikasikan kandungan sodium yang lebih sedikit ketimbang yang diprediksi, yang sekali lagi mendukung gagasan bahwa planet ini dilingkupi oleh lapisan awan tinggi.

Para astronom berharap untuk dapat memanfaatkan Spitzer untuk mempelajari lebih lanjut exoplanet yang mengalami transit. Diantara sekitar 200 exoplanet yang telah dikenal saat ini, 14 diantaranya mengalami transit, dan setidaknya tiga diantaranya, selain HD 209458b dan HD 189733b, adalah kandidat kuat untuk memperoleh spektra. Studi lanjutan terhadap spektra kedua planet tersebut diharapkan dapat mengungkap lebih banyak infomasi mengenai atmosfernya

Saat pertama kali melakukan observasi ini, “banyak orang meragukan bahwa ini akan berhasil,” jelas Grillmair. “Namun Spitzer telah didesain dengan sangat baik dan lebih dari mencukupi untuk melakukan tugas ini.” (www.nasa.gov/spitzer)