Planet seukuran Jupiter, yang dikenal sebagai HD 189733b, terlalu panas untuk mendukung kehidupan. Namun observasi Hubble mengajukan bukti terhadap konsep bahwa komponen kimia dasar untuk kehidupan dapat dideksi pada planet yang mengorbit bintang lain. Kandungan organik dapat juga merupakan produk dari proses kehidupan dan keberadaannya di planet yang mirip Bumi suatu saat dapat menyediakan bukti pertama mengenai keberadaan kehidupan di luar Bumi.

Observasi sebelumnya terhadap HD 189733b oleh Hubble dan teleskop antariksa Spitzer telah mendeteksi adanya uap air, sementara di awal tahun ini Hubble telah menemukan metana pada atmosfer planet tersebut.

“Hal ini menarik karena Hubble telah memungkinkan kita melihat molekul-molekul yang menjejak kondisi, kandungan kima, dan komposisi atmosfer di planet lain,” jelas Mark Swain dari Jet Propulsion Laboratory di Pasadena, AS. “Berkat Hubble, kini kita telah memasuki era dimana kita akan melaju pesat dalam upaya menambah jumlah molekul yang kita ketahui di planet lain.”

Swain dan timnya menggunakan perangkat Near Infrared Camera dan Multi-Object Spectrometer (NICMOS) pada Hubble untuk mempelajari berkas cahaya inframerah yang dipancarkan oleh planet tersebut, yang terletak sejauh 63 tahun cahaya. Gas pada atmosfer planet menyerap cahaya dengan panjang gelombang tertentu dari interior planet yang berpijar panas. Mereka mengidentifikasi tidak hanya karbon dioksida, namun juga karbon monoksida. Molekul-molekul tersebut meninggalkan sidik jari spektralnya yang unik dalam radiasi dari planet yang mencapai Bumi. Ini adalah untuk pertama kalinya emisi spektrum near-infrared berhasil didapat dari sebuah planet ekstrasolar.

“Karbon dioksida adalah salah satu fokus yang menggairahkan, karena ini adalah molekul yang apabila berada pada kondisi yang sesuai dapat berhubungan dengan aktifitas biologis seperti yang terjadi di Bumi,” tambah Swain. “Fakta bahwa kami dapat mendeteksinya, dan memperkirakan kelimpahannya, adalah hal yang signifikan dalam upaya jangka panjang untuk mengkarakterisasi planet-planet, baik untuk menentukan bagaimana terbentuknya, maupun apakah planet tersebut dapat menyimpan suatu bentuk kehidupan.”

Co-researcher dari dari University College, London, Dr. Giovanna Tinetti menerangkan bahwa, “Pada planet-planet terestrial di tata surya kita, CO2 memainkan peranan penting dalam stabilitas iklim. Di Bumi, CO2 adalah salah satu bahan baku fotosintesis dan elemen kunci dalam siklus karbon. Observasi kami merepresentasikan kesempatan besar untuk memahami peranan CO2 di atmosfer planet bergas-panas dan beradiasi tinggi.

Observasi jenis ini paling baik dilakukan planet yang mengorbit tegak lurus terhadap Bumi. Planet-planet tersebut secara teratur melintas di depan dan kemudian di belakang bintang induknya (disebut sebagai gerhana). Planet HD 189733b melintas di belakang bintang induknya sekali setiap 2.2 hari. Ini menyediakan kesempatan untuk meneliti berkas cahaya bintang secara tersendiri (saat planet tertutupi) dan dari bintang dan planet secara bersamaan setelah gerhana. Dengan demikian, para astronom dapat mengisolasi emisi dari planet dan membuat analisis kimia yang mungkin dari atmosfer “siang hari” disana.

Dengan cara ini, Swain menjelaskan bahwa ia menggunakan saat gerhana, dimana planet berada dibelakan bintangnya untuk menjejak kondisi planet pada siang hari, yang mengandung bagian terpanas di atmiosfernya. “Kami mulai mencari molekul-molekul dan menentukan seberapa banyak diantaranya yang terlihat berubah antara sisi siang dan sisi malam,” tambah Swain.

Demonstrasi yang sukses terhadap pengamatan dengan panjang gelombang near-infrared yang dipancarkan dari sebuah planet tersebut telah membawa para astronom untuk merencanakan pemakaian teleskop antariksa James Webb (James Webb Space Telescope, JWST) yang akan diluncurkan pada tahun 2013 mendatang. Seperti diketahui, penanda biologis (biomarker) terlihat paling jelas dalam panjang gelombang near-infrared.

Para astronom berencana untuk menggunakan JWST untuk secara spektroskopis melihat keberadaan biomarker di planet terestrial seukuran Bumi, atau “Bumi Super” yang bermassa beberapa kali lebih besar dari Bumi. “Teleskop Webb akan mampu melakukan pengukuran yang lebih sensitif terhadap peristiwa gerhana primer dan sekunder,” tambah Swain.

Rencana Swain berikutnya adalah untuk mencari molekul-molekul di atmosfer planet ekstrasolar lainnya, dan mencoba meningkatkan jumlah molekul yang terdeteksi pada atmosfer planet ekstrasolar. Ia juga berencana akan memanfaatkan molekul-molekul tersebut untuk mempelajari perubahan yang terjadi pada atmosfer planet ekstrasolar guna mempelajari hal-hal terkait kondisi cuaca di dunia yang jauh itu. (www.scitech.ac.uk)

Tata surya tersebut mengorbit sebuah bintang muda berdebu yang dinamai HR8799, berjarak 140 tahun cahaya dengan ukuran 1,5 kali Matahari kita. Tiga planet, berukuran berturut-turut sekitar 10, 10, dan 7 kali massa Jupiter mengedari bintang tersebut. Ukuran planet-planet tersebut berkurang sesuai jarak dari bintang induknya, sebagaimana halnya planet-planet raksasa di tata surya kita. Diperkirakan masih ada sejumlah planet lagi yang masih belum dapat teramati.

“Setiap planet ekstrasolar yang telah dideteksi sejauh ini hanya teramati dalam bentuk gerak osilasi (wobble) dalam sebuah grafik. Ini adalah citra pertama dari keseluruhan sistem” jelas Bruce Macintosh, astrofisikawan dari Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), dan salah seorang penulis utama dalam makalah yang diterbitkan pada jurnal Science Express, 13 November lalu. “Kami telah berusaha selama delapan tahun tanpa hasil, dan kini kita telah memperoleh citra dari tiga planet sekaligus.”

Memanfaatkan observasi near-infrared kontras-tinggi dengan teleskop Keck dan Gemini, kelompok peneliti dari LLNL, NRC Herzberg Institute of Astrophysics di Canada, Lowell Observatory, University of California Los Angeles, dan sejumlah institusi lainnya berhasil mengamati ketiga planet yang mengorbit bintang HR8799.

Sejak satu dekade belakangan, para astronom telah mengetahui melalui teknik tidak langsung bahwa Matahari bukanlah satu-satunya bintang dengan planet yang mengorbit.

“Namun kami akhirnya berhasil memperoleh citra sebenarnya dari keseluruhan sistem,” kata Macintosh. “Ini adalah pencapaian penting dalam pencarian dan karakterisasi dari sistem planeter di sekeliling bintang-bintang.”

Citra false-color near-infrared yang diambil oleh teleskop W.M. Keck II dan perangkat optik adaptif. Ketiga planet ditandai sebagai b, c, dan d. Titik-titik berwarna-warni di tengah adalah sisa-sisa dari cahaya terang dari bintang induk setelah citra diproses. (Gambar: LLNL)

“Selama 10 tahun terakhir, beragam teknik pendeteksian planet telah dipakai untuk menemukan lebih dari 200 eksoplanet. Namun semua metode itu memiliki keterbatasan. Kebanyakan teknik dapat mengenali keberadaan sebuah planet berdasarkan pengaruhnya terhadap bintang yang diorbitinya, namun tidak memberikan informasi apapun terhadap planet bersangkutan selain massa dan orbitnya. Selain itu, teknik-teknik yang ada hanya mampu mendeteksi keberadaan planet dengan separasi kecil hingga menengah terhadap bintang induknya — biasanya kurang dari sekitar 5 AU (Astronomical Unit, jarak rata-rata Bumi ke Matahari).

Dalam penemuan baru ini, planet-planet tersebut memiliki separasi 24, 37, dan 67 kali separasi Bumi-Matahari dari bintang induknya. Planet terjauh di sistem tersebut mengorbit di dalam cakram reruntuhan (debris) debu yang serupa dengan yang dihasilkan oleh komet-komet pada daerah Sabuk Kuiper di tata surya kita (diluar garis orbit Neptunus, pada jarak sekitar 30 kali jarak Bumi-Matahari).

“Cakram debu HR8799 adalah salah satu yang paling masif yang mengorbit sebuah bintang berjarak kurang dari 300 tahun cahaya dari Bumi,” demikian menurut Ben Zuckerman dari UCLA.

Dalam beberapa hal, sistem planeter ini terlihat sebagai versi dalam skala yang diperbesar dari sistem tata surya kita dengan bintang induk yang lebih besar dan lebih cemerlang,” Macintosh menambahkan.

Bintang induk dari sistem ini adalah bintang biru cemerlang dari tipe-A. Bintang dari tipe ini biasanya diabaikan dalam survey pencitraan langsung, baik yang berbasis darat maupun antariksa, karena memiliki kontras yang rendah antara bintang yang cemerlang dan planet yang redup. Namun bintang jenis ini memiliki kelebihan dibandingkan Matahari kita: Pada masa-masa awal hidupnya, bintang tersebut dapat menahan cakram material pembentuk planet dalam jumlah besar dan dengan demikian dapat membentuk planet-planet yang lebih masif dengan separasi yang lebih lebar sehingga lebih mudah untuk dideteksi. Berdasarkan studi terkini, bintang tersebut juga diketahui berusia muda – kurang dari 100 juta tahun – yang berarti planet-planetnya masih berpendar akibat panas dari proses formasinya.

“Dengan melihat planet-planet itu secara langsung – memisahkan cahayanya dari cahaya bintang induknya – kita dapat mempelajarinya secara individual dan menggunakan spektroskopi untuk mempelajari sifat-sifat, seperti suhu dan komposisinya,” jelas Macintosh.

“Perbandingan terperinci dengan model teoretis dari atmosfer mengkonfirmasi bahwa ketiga planet tersbut memilki atmosfer yang kompleks dengan awan debu yang memerangkap sebagian panas dan mereradiasikan panas yang lolos,” timpal astronom dari Lowell Observatory, Travis Barman.

Planet-planet tersebut telah dipelajari secara ekstensif memanfaatkan perangkat optik adaptif (adaptive optics) pada teleskop raksasa Keck dan Gemini di Mauna Kea, Hawaii. Optik adaptif memungkinkan para astronom untuk meminimalisasi efek pengaburan (blurring) dari atmosfir Bumi guna menghasilkan citra dengan detail dan resolusi tinggi. LLNL telah membantu membangun sitem adaptif optik generasi awal pada teleskop Keck, teleskop optik terbesar di dunia. Christian Marois, mantan peneliti postdoktoral di LLNL dan penulis utama makalah yang kini bekerja di NRC, mengembangkan teknik pemrosesan komputer tingkat lanjut yang membantu memunculkan planet-planet tersebut dari cahaya terang bintang induknya.

Sementara itu, suatu tim yang dipimpin oleh Macintosh membangun sistem optik adaptif yang lebih canggih yang didesain dari awal untuk menghalangi cahaya dari bintang yang terang dan menampakkan planet yang paling redup sekalipun. Dikenal sebagai Gemini Planet Imager (http://gpi.berkley.edu), sistem ini akan 100 kali lebih sensitif dari instrumen yang ada sekarang dan dapat mengambil citra dari planet serupa Jupiter yang mengorbit bintang dekat.

“Saya kira ada kemungkinan yang sangat besar bahwa ada lebih banyak planet dalam sistem yang sekarang belum dapat kita deteksi,” kata Macintosh. “Satu hal yang membedakan sistem ini daripada kebanyakan planet ekstrasolar yang telah diketahui adalah bahwa HR8799 memiliki planet raksasa di di bagian luar – seperti halnya tata surya kita – dan dengan demikian memiliki ‘ruang’ unntuk planet terrestrial (batuan) yang lebih kecil, yang jauh diluar kemampuan kita untuk melihat, pada bagian dalamnya.” (publicaffairs.llnl.gov)

Objek kerdil coklat tersebut dinamai CFBDS J005910.83-011401.3 (untuk selanjutnya disebut sebagai CFBDS0059 saja). Suhunya diperkirakan berkisar 350°C dengan massa sekitar 15-30 kali massa Jupiter, planet terbesar di tata surya kita. Terletak sejauh 40 tahun cahaya dari tata surya sebagai objek terisolasi, dalam artian tidak mengorbit bintang lain.

Objek ini pertama kali teridentifikasi pada citra dari kamera bidang lebar (wide-field) “Megacam” yang terpasang pada teleskop Canada France Hawaii (CFHT). Selanjutnya, citra inframerah diambil menggunakan teleskop NTT dan mengkonfirmasi rendahnya suhu objek tersebut. Akhirnya, spektrum yang menunjukkan keberadaan amonia didapat dengan menggunakan teskop Gemini North.

Kerdil coklat adalah calon bintang (protostar) yang gagal membentuk bintang karena massanya masih terlalu kecil untuk memicu fusi nuklir pada intinya. Objek tersebut biasanya memiliki massa kurang dari 70 kali massa Jupiter. Tidak seperti bintang pada umumnya, yang menghabiskan usianya dengan membakar hidrogen hingga memiliki temperatur internal yang konstan, kerdill coklat akan terus mendingin seteleh terbentuk.

Kerdil coklat pertama kali dikenal pada 1995. Sejak saat itu, sejumlah objek sejenis telah pula ditemukan dengan berbagai karakteristik. Sebagian memiliki karakteristik yang hampir sama dengan sebuah planet raksasa, namun masih menyisakan beberapa perbedaan. Sebagai contoh, kabut debu dan aerosol, bersama dengan sejumlah besar metana terdeteksi dalam atmosfer kerdil coklat dari jenis yang lebih dingin, seperti halnya pada Jupiter dan Saturnus. Namun demikian, masih ada dua perbedaan utama diantara keduanya. Pada atmosfer kerdil coklat, air selalu berada dalam bentuk gas, sementara di planet raksasa, air membeku membentuk es. Amonia tidak pernah terdeteksi pada pada spektrum near-infrared kerdil coklat, sementara di planet semacam Jupiter, sebagian besar komponennya terdiri atas amonia. CFBDS0059, kerdil coklat yang baru ditemukan ini lebih banyak memiliki ciri sebagai planet ketimbang yang pernah didapati pada objek sejenis, baik dari segi temperaturnya yang rendah, maupun dari keberadaan amonia.

Saat ini, kerdil coklat digolongkan menjadi dua kelas berdasarkan suhunya: L dwarfs (1200-2000°C), yang memiliki awan debu dan aerosol pada atmosfir bagian atasnya, dan T dwarfs (lebih kecil dari 1200°C), yang memiliki spektrum yang sangat berbeda karena keberadaan metana yang terbentuk pada atmosfernya. Karena kandungan amonianya, dan suhunya yang lebih rendah daripada kelompok L dan T dwarfs, CFBDS0059 mungkin merupakan prototipe dari kelas baru yang disebut Y dwarfs, yang mungkin akan mengisi “missing link” dari urut-urutan antar bintang terpanas ke planet raksasa dengan suhu kurang dari -100°C.

Penemuan ini juga mempunyai implikasi penting dalam studi planet ekstrasolar. Atmosfer kerdil coklat kelihatan sangat mirip dengan planet raksasa, dengan demikian, permodelan yang sama dapat digunakan untuk mereproduksi kondisi fisiknya. Permodelan tersebut perlu diuji untuk dicocokkan dengan hasil pengamatan. Mengamati atmosfer planet ekstrasolar adalah hal yang sagat sulit karena berkas cahaya dari planet yang diamati telah terkaburkan oleh cahaya bintang induknya yang jauh lebih kuat. Karena kerdil coklat adalah objek terisolasi, maka akan lebih mudah diamati. Dengan demikian, mengamati kerdil coklat dengan suhu mendekati planet raksasa akan membantu para astronom dalam menguji permodelan atmosfer planet ekstrasolar. (www.aanda.org)

Ben R. Oppenheimer, asisten kurator pada Departemen Astrofisika di museum tersebut, beserta para koleganya memanfaatkan perangkat kronograf “Lyot Project” yang terpasang pada teleskop milik Angkatan Udara Amerika Serikat di Maui, Hawaii, untuk merekonstruksi citra material yang nampaknya bergabung membentuk suatu objek dari awan gas dan debu yang melingkupi AB Aurigae, sebuah bintang yang telah cukup dikenal oleh para astronom. Objek itu, bisa jadi berupa planet ataupun kerdil coklat (brown dwarf) — objek dengan massa diantara massa bintang dan planet. Kerdil coklat telah ditemukan mengitari sejumlah bintang sejak Oppenheimer pertama kali menemukan objek semacam ini pada 1995.

Hasil penelitian mereka, yang telah diterima untuk diterbitkan pada Astrophysical Journal pada bulan Juni mendatang, merepresentasikan langkah kedepan yang signifikan dalam pencitraan langsung (direct imaging) dan studi terhadap planet ekstrasolar, yang mengorbit bintang selain Matahari, dan akan membantu menyempurnakan teori mengenai pembentukan planet dan objek kerdil coklat.

Objek yang terlihat membentuk dari gas dan debu di sekeliling bintang AB Aurigae (Gambar: The Lyot Project)

Menurut manajer program NSF, Julian Christou, riset ini dikembangkan berdasarkan sukses Oppenheimer sebelumnya dalam mendeteksi kerdil coklat dan sejumlah cakram material sisa keruntuhan bintang (debris), dengan memanfaatkan cermin sekunder yang telah dikembangkan dan dipasang pada fasilitas teleskop pada 2006. Citra yang diperoleh dapat memberikan jawaban dari pertanyaan terbesar yang belum terpecahkan: bagaimana cakram tebal dari debris dan gas berevolusi menjadi daerah berdebu yang tipis dengan planet-planetnya. Bintang muda biasanya menyimpan material yang berlimpah yang terperangkap oleh tarikan gravitasinya. Material ini dari waktu ke waktu mengumpul dan akhirnya membentuk diri menjadi cakram. Para astronom meyakini bahwa planet-planet terbentuk dari cakram semacam ini.

Citra yang dibuat oleh tim Oppenheimer menunjukkan ruang kosong berbentuk tapal kuda dengan sesuatu yang cemerlang yang tampak sebagai sebuah titik pada ruang kosong tersebut.

“Sedikitnya material disana bisa jadi dikarenakan pembentukan suatu planet yang menghisap material kedalamnya, lantas bergabung membentuk apa yang terlihat sebagai titik kecil pada citra, dan membersihkan material yang melingkupinya,” jelas Oppenheimer. Hal ini bisa dipandang sebagai indikasi pembentukan suatu objek, entah planet ataukan kerdil coklat.

AB Aurigae telah dipelajari secara cukup baik karena merupakan sebuah bintang muda, dengan usia antara 1 hingga 3 juta tahun, dan dengan demikian dapat menyediakan informasi mengenai bagaimana cakram debris yang tebal yang kaya akan gas berevolusi menjadi daerah berdebu yang tipis dengan planet-planet. Pengamatan terhadap bintang-bintang yang sedikit lebih tua dari AB Aurigae menunjukkan bahwa pada satu titik, gas telah menghilang, namun tidak ada yang mengetahui bagaimana hal itu terjadi. AB Aurigae berada pada fase menengah, dimana gas mulai menghilang dari pusatnya, dengan meninggalkan sisa berupa debu.

“Observasi yang lebih rinci terhadap bintang ini dapat membantu menjawab pertanyaan mengenai bagaimana suatu planet terbentuk, dan membuka kemungkinan untuk menguji teori-teori yang ada,” demikian Oppenheimer. Apabila objek itu adalah kerdil coklat, maka pemahaman kita terhadapnya mesti diperbarui, kerdil coklat selama ini diyakini tidak dapat membentuk dalam material sirkumstellar. (www.nsf.gov/news)

Astronom dari University of Arizona, Michael Meyer, memimpin riset dengan Teleskop Antariksa Spitzer untuk menentukan apakah sistem planet seperti tata surya di galaksi kita adalah umum ataukah lebih langka. Meyer dan para koleganya menemukan bahwa setidaknya 20 persen, dan kemungkinan hingga 60 persen dari bintang yang sejenis dengan matahari adalah kandidat untuk membentuk planet batuan.

Meyer mempresentasikan temuannya pada pertemuan tahunan American Association for the Advancement of Science pada 18 Februari 2008. Penelitiannya telah dimuat pada Astrophysical Journal Letters terbitan 1 Februari 2008.

Anggota tim Meyer termasuk John Carpenter dari California Institute of Technology, Eric Mamajek dari Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, dan 11 astronom lainnya dari Amerika Serikat dan Jerman. Mereka mensurvey 6 kelompok bintang yang massanya sebanding dengan matahari menggunakan teleskop Spitzer. Bintang-bintang tersebut dikelompokkan berdasarkan umurnya, berkisar antara 3 – 10 juta tahun, 10 – 30 juta tahun, 30 – 100 juta tahun, 100 – 300 juta tahun, 300 juta – 1 miliar tahun, dan 1 – 3 miliar tahun.

Mereka mempelajari evolusi gas dan debu di sekeliling bintang yang serupa dengan matahari dan membandingkan hasilnya dengan gambaran tata surya pada masa awal terbentuknya. Matahari kita sendiri berusia sekitar 4,6 miliar tahun.

Teleskop Spitzer mendeteksi debu dalam kisaran panjang gelombang inframerah. Debu terpanas, dengan suhu 2000 derajat Fahrenheit, terdeteksi pada panjang gelombang terpendek, antara 3,6 mikron dan 8 mikron. Debu yang lebih dingin, sekitar minus 380 derajat Fahrenheit, terdeteksi pada gelombang terpanjang, antara 70 hingga 160 mikron. Debu hangat, antara minus 280 dan 80 derajat Fahrenheit, terdeteksi pada panjang gelombang 24 mikron.

Meyer menemukan bahwa sekitar 10 hingga 20 persen bintang pada setiap dari 4 kelompok termuda menunjukkan emisi 24 mikron. Namun mereka tidak menemukan debu hangat di sekeliling bintang yang lebih tua dari 300 juta tahun. Hal ini sebanding dengan skala waktu bagi pembentukan dan evolusi dinamis pada tata surya kita. Model teoretis dan data meteoritik menunjukkan bahwa Bumi kita terbentuk pada 10 hingga 50 juta tahun dari saat tubrukan antara objek-objek yang lebih kecil.

Dalam studi terpisah, Thayne Currie dan Scott Kenyon dari Astrophysical Observatory, Cambridge, Massachussets beserta timnya juga menemukan bukti keberadaan debu dari planet terrestrial di sekitar bintang berusia 10 hinga 30 juta tahun. Menurut Meyer, observasi yang dilakukan tersebut menunjukan bahwa pembentukan Bumi kemungkinan besar terjadi di sekitar bintang berusia antara 3 hingga 300 juta tahun.

Hasil pemodelan yang dilakukan Kenyon dan Ben Broomley dari University of Utah, Salt Lake City, menujukan debu yang hangat bisa dideteksi pada panjang gelombang 24 mikron saat objek kecil saling bertabrakan dan bergabung membentuk sebuah planet. Menurut Kenyon, debu hangat yang dideteksi oleh Meyer dan timnya merupakan hasil alami dalam pembentukan planet batuan.

Jumlah bintang yang bisa membentuk planet batuan memang masih belum dapat ditentukan secara pasti, karena ada lebih dari satu cara untuk menginterpretasi data dari Spitzer. Salah satu interpretasi lainnya adalah, sebagian besar piringan masif akan mengalami proses tabrakan diawal dan kemudian membentuk planet dengan cepat. Inilah yang mungkin dilihat oleh Meyer dan timnya pada bintang muda. Piringannya akan mati muda, bersinar terang di masa awal dan kemudian musnah. Namun piringan yang kurang masif akan bercahaya lebih lambat, sehingga pembentukan planet pada kasus piringan yang kurang masif akan berjalan terlambat karena sedikitnya partikel yang saling bertabrakan.

Jika teori ini benar, maka piringan yang sangat masif akan membentuk planetnya di awal masa hidupnya sementara piringan yang tidak masif membutuhkan waktu 10 hingga 100 kali lebih lama. Dengan demikian akan ada lebih dari 62% bintang yang diurvei telah membentuk atau sedang membentuk planet. Jawaban yang sesungguhnya berada di antara rentang 20-60% tersebut. (uanews.org)

Penemuan tersebut dicapai dengan memanfaatkan metode variasi kecepatan radial. Metode ini mendeteksi perubahan kecepatan gaya gravitasi dari eksoplanet (yang tak terlihat) saat ia mengorbit bintang induknya. Tim astronom dari MPIA telah memonitor variasi kecepatan radial dari sekitar 200 bintang dalam pencarian sistem ekstrasolar. Salah satu diantaranya adalah bintang TW Hydrae, yang berusia 8 – 10 juta tahun (sekitar 1/500 umur Matahari). Sama seperti bintang yang masih muda, TW Hydrae juga masih dikelilingi piringan debu dan gas antar bintang, yang diyakini sebagai tempat lahirnya planet-planet.

Tim ini berhasil menemukan planet yang mengorbit bintang TW Hydrae di bagian dalam piringan tersebut. Menurut Johnny, planet tersebut ditemukan saat mereka memantau kecepatan radial TW Hydrae. Saat itu mereka mendeteksi adanya variasi periodik yang bukan ditimbulkan oleh aktivitas bintang, namun mengarah pada keberadaan planet. Deteksi dilakukan dengan menggunakan spektograf FEROS pada teleskop 2,2 meter milik Max-Planck Institute dan ESO di La Silla, Chille.

Planet yang baru ditemukan tersebut cukup masif dengan massa sekitar 10 kali massa Jupiter, dan mengelilingi bintang induknya hanya dalam waktu 3,56 hari pada jarak 6 juta km, atau sekitar 4% dari jarak Bumi-Matahari.

Kesan artis tentang TW-Hydrae b — planet gas raksasa yang mengorbit bintang induk didalam cakram gas dan debu yang melingkupi bintang. (Gambar: Max Planck Institute for Astronomy)

Ralf Launhardt, seorang anggota tim yang juga adalah koordinator program penelitian eksoplanet di sekeliling bintang-bintang muda menjelaskan bahwa mereka telah menginvestigasi seluruh aktivitas yang mengindikasikan keberadaan TW Hydrae b. Namun karakteristik planet baru tersebut sangat berbeda dari perputaran gas di lingkaran utama bintang baru itu. Mereka lebih stabil dan memiliki periode yang pendek

Jika didasarkan pada studi statistik, masa hidup piringan antar bintang rata-rata sekitar 10 – 30 juta tahun. Ini menunjukan, kalau waktu maksimum yang tersedia untuk terbentuknya planet di dalam piringan hanya sampai 30 juta tahun. Dengan demikian TW Hydra b, planet gas yang 10 kali lebih masif dari jupiter tersebut, terbentuk dalam waktu yang sangat singkat, hanya pada kisaran 8 – 10 juta tahun.

Teori yang diyakini selama ini menyatakan bahwa planet-planet terbentuk dari gas dan debu dalam sebuah cakram yang berputar pendek setelah kelahiran sebuah bintang. Namun proses pembentukannya sendiri masih belum sepenuhnya dipahami oleh para astronom. Penemuan TW Hydrae b akan memberi informasi penting dalam hal waktu pembentukan planet, dan memberikan kunci penting dalam memahami bagaimana dan dimana planet terbentuk.

“Ini merupakan penemuan paling luar biasa dan spektakuler dalam studi planet-planet ekstrasolar. Untuk pertama kali, kita telah menemukan langsung bahwa planet-planet terbentuk dalam lingkaran cakram. Penemuan TW Hydrae b membuka jalan untuk mengaitkan evaluasi lingkaran cakram dengan proses pembentukan dan migrasi planet,” demikian diungkapkan Thomas Henning, direktur Planet and Star Formation Department di MPIA.

Para peneliti di MPIA saat ini juga tengah mengembangkan instrumen generasi baru untuk mendeteksi planet ekstrasolar dengan teknik lainnya, seperti direct imaging, pengukuran gerak refleks yang sangat halus dari bintang pada bidang langit (astrometri), maupun untuk transit fotometri. Diharapkan di masa depan intrumen ini dapat mendeteksi planet-planet yang tidak dapat terdeteksi oleh metode kecepatan radial.

Penemuan ini telah dipublikasikan melalui Jurnal Nature terbitan 2 Januari 2008 lalu dalam makalah berjudul “A Young Massive Planet in A Star-Disk System” oleh Johny Setiawan dkk. (www.mpia.de)

Georgi Mendushev, astronom dari observatorium Lowell menegaskan bahwa TrES-4 adalah planet ekstrasolar terbesar yang pernah ditemukan. Dengan ukuran sekitar 70 persen lebih besar daripada Jupiter, planet terbesar di tata surya, namun dengan massa yang lebih kecil, menjadikan planet ini memiliki kerapatan (densitas) yang sangat kecil, yakni sekitar 0,2 gram per centimeter kubik, atau setara dengan kerapatan kayu balsa (kayu paling ringan di dunia, -red). Dengan massa yang sedemikian kecil, gravitasinya tidak akan cukup untuk menahan lapisan terluar atmosfirnya, sehingga diperkirakan sebagian atmosfir planet ini akan terlepas ke angkasa dalam bentuk “ekor” yang serupa dengan ekor komet.

Planet ini pertama kali ditemukan dengan perangkat Planet Search Survey Telescope di observatorium Lowell. Perangkat ini dipasang dan dioperasikan oleh Mandushev dan Edward Dunham, ahli instrumentasi pada observatorium Lowell. Sementara itu, teleskop Sleuth di observatorium Mount Palomar mengamati transit TrES-4 sekaligus mengkonfirmasi keberadaannya. Planet tersebut berjarak 1.400 tahun cahaya dan mengorbit bintang induknya setiap tiga setengah hari. Dengan jarak sekitar 4,5 juta mil (sekitar 7,24 juta kilometer) dari bintang induknya, planet ini memiliki temperatur yang sangat tinggi, sekitar 1.600 derajat kelvin.

“TrES-4 kelihatannya akan menjadi sebuah problem teoritis,” jelas Dunham. “Ukurannya lebih besar relatif terhadap massanya daripada model planet raksasa superpanas yang dipahami saat ini”. Namun, menurut Francis O’Donovan, mahasiswa pasca sarjana California Institute of Technology (CALTECH) yang mengoperasikan salah satu teleskop TrES, apabila kita dapat memperoleh penjelasan tentang ukuran planet yang sedemikian besar dalam lingkungan yang kurang mendukung, ini akan membantu kita memahami planet-planet di tata surya kita berikut proses pembentukannya.

Tidak hanya planet TrES-4 yang mengandung sejumlah tanda tanya. Bintang induknya, yang dikatalogkan sebagai GSC 02620-00648 juga tidak kalah misteriusnya. Menurut Mandushev, “Bintang induk dari TrES-4 kelihatannya seusia dengan Matahari kita, namun karena bintang tersebut lebih masif, ia berevolusi lebih cepat.” Bintang tersebut kini berada pada fasa sub-raksasa (subgiant), yakni bintang yang telah menghabiskan seluruh bahan bakar hidrogen pada intinya, dan sedang menuju tahapan berikutnya sebagai bintang “raksasa merah”, bintang besar dan dingin berwarna kemerahan sebagaimana halnya Arcturus atau Aldebaran.

Untuk meyakinkan bahwa objek yang ditemukan ini benar-benar adalah sebuah planet, G. Bakos dari Hungarian Automated Telescope Network (HATNet) dan Guillermo Torres dari Harvard University beralih dari teleskop 10 cm TrES ke salah satu dari teleskop kembar berdiameter 10 meter milik observatorium W.M. Keck di puncak gunung Mauna Kea, Hawaii. Dengan teleskop raksasa ini, mereka berhasil mengkonfirmasi bahwa tim TrES memang telah menemukan sebuah planet. Selanjutnya, untuik mengetahui secara akurat ukuran dan parameter fisik lainnya, para astronom menggunakan teleskop-teleskop berukuran besar di observatorium Lowell dan observatorium Fred L. Whipple di Arizona. (www.astronomy.com)

Objek tersebut sekitar 12 kali lebih masif daripada Jupiter, planet terbesar di tata surya kita. Ia mengorbit bintang induknya dengan periode 3,2 hari dengan orbit memanjang dan sempit. Sejauh ini, para astronom telah menemukan sejumlah planet “hot Jupiter” (planet sekelas Jupiter yang mengorbit bintang induknya dalam jarak dekat), namun XO-3b sejauh ini adalah yang paling masif.

Objek ini ditemukan oleh XO-Project, sebuah kolaborasi dari para astronom profesional dan amatir yang disponsori oleh NASA dengan memanfaatkan kamera bidang lebar (wide field) untuk memonitor kecerlangan sejumlah besar bintang dan mengamati perubahan kecerlangan yang disebabkan oleh adanya planet yang sewaktu-waktu melintas didepannya.

Anggota tim, Christopher Johns-Krull dari Rice University yang mempresentasikan temuan ini minggu lalu pada pertemuan American Astronomical Society di Hawaii mencatat bahwa XO-3b berada pada di tepi garis batas antara planet dengan kerdil coklat. Seperti kita ketahui, kerdil coklat adalah calon bintang (protostar) yang gagal membentuk bintang karena massanya masih terlalu kecil untuk memicu fusi nuklir pada intinya. Sebaliknya, suatu planet sama sekali tidak menjalankan reaksi fusi dalam bentuk apapun.

Namun XO-3b kelihatannya terbentuk dari cakram debu yang melingkupi bintang induknya, sebagaimana terbentuknya sebuah planet. Di sisi lain, kerdil coklat biasanya merupakan sebuah objek yang berdiri sendiri, dan dipercaya terbentuk sebagaimana halnya bintang-bintang lain, dari keruntuhan gravitasional dari kabut gas antar bintang. Apapun juga klasifikasi yang nantinya diberikan untuk XO-3b, objek ini tetap merupakan suatu penyimpangan.

Sebagian astronom meyakini bahwa sejarah pembentukan sebuah objek harus dipakai sebagai dasar untuk membedakan antara planet dan kerdil coklat. Hal ini dapat mengatasi kebingungan apabila suatu objek berada pada rentang massa yang sama antara planet dan kerdil coklat. Masalahnya adalah sejarah pembentukan sebuah objek mungkin tidak akan pernah diketahui. (skyandtelescope.com)

Planet tersebut, yang dinamai Gliese 581 C, adalah planet ekstrasolar, atau “eksoplanet”, yang terkecil yang pernah ditemukan hingga kini. Planet seukuran sekitar 50 persen lebih besar dari Bumi, dan lima kali lebih masif ini mengorbot bintang Gliese 581, sebuah bintang kerdil merah (red dwarf) yang berjarak 20,5 tahun cahaya dengan massa hanya sepertiga massa Matahari.

Gliese 581 C mengorbit bintang induknya dalam jarak 15 kali lebih dekat daripada jarak antara Bumi dan Matahari. Dengan demikian, satu tahun di planet tersebut setara dengan 13 hari di Bumi. Karena bintang induknya sekitar 50 kali lebih redup daripada Matahari kita, dan juga jauh lebih dingin, planet yang mengorbit bintang itu dalam jarak yang lebih dekat dapat memiliki temperatur yang sesuai dimana air dalam bentuk cair dapat eksis di permukaannya.

Kesan artis tentang sistem planeter di sekeliling bintang Gliese 581 (Gambar: ESO)

Selain Gliese 581 C, para astronom sebelumnya telah berhasil mengenali keberadaan dua planet lainnya yang mengorbit di sekitar bintang Gliese 581. Salah satunya adalah planet gas yang digolongkan sebagai “hot-Jupiter“, dengan massa 15 kali massa Bumi, yang ditemukan oleh tim yang sama dua tahun lalu. Sementara planet lainnya, dengan massa 8 kali massa Bumi ditemukan bersamaan dengan penemuan Gliese 581 C, namun planet tersebut terletak diluar daerah “habitable zone” dari bintang induknya.

Model komputer memprediksi Gliese 581 C sebagai planet batuan serupa Bumi, atau sebuah dunia air yang seluruhnya terdiri atas lautan. “Temperatur rata-rata di permukaannya diperkirakan antara 0 hingga 40 derajat Celcius, dan (dalam temperatur tersebut) air dapat bertahan dalam bentuk cair,” demikian diungkapkan oleh Stéphane Udry dari Geneva Observatory, Swiss, penulis utama dari paper yang melaporkan penemuan itu

Penemuan itu dicapai berkat penggunaan instrumen yang dinamai HARP (High Accuracy Radial Velocity for Planetary Searcher) pada teleskop 3,6 meter European Southern Observatory di La Sille, Chile. Teknik yang digunakan adalah dengan mengamati kecepatan gerak radial bintang — disebut sebagai “wobble” — dimana ukuran dan massa dari planet ditentukan berdasarkan gangguan kecil pada bintang induknya akibat gravitasi planet yang mengorbit.

Air dalam bentuk cair adalah komponen kunci yang diperlukan bagi keberadaan organisme hidup seperti yang kita kenal. Planet yang baru ditemukan ini terletak pada jarak yang diisitilahkan sebagai jarak “Goldilocks” (Goldilocks distance) — tidak terlampau dekat atau jauh dari bintang induknya agar air di permukaan planet tidak membeku atau menguap.

Walaupun saat ini para astronom masih belum dapat melihat tanda-tanda keberadaan organisme biologis di Gliese 581 C, penemuan ini tetap dianggap sebagai tonggak penting dalam upaya pencarian kehidupan diluar Bumi. (www.eso.org)

“Kita telah mengetahui bahwa uap air eksis pada salah satu planet ekstrasolar dan adalah hal yang masuk akal untuk meyakini bahwa planet ekstrasolar lainnya juga memiliki kandungan uap air,” demikian menurut Tavis Barman, astronom di Observatorium Lowell di Arizona, penemu planet HD209458b, yang juga dikenal baik diantara pemburu planet ekstrasolar. Pada 1999, planet temuannya menjadi planet ekstrasolar pertama yang pernah diamati secara langsung saat mengorbit bintang induknya, dan dalam beberapa tahun kemudian menjadi planet ekstrasolar pertama yang diketahui memiliki kandungan oksigen dan karbon pada atmosfernya.

HD209458b mengorbit dalam jarak 7 juta kilometer — sekitar 100 kali lebih dekat daripada jarak yang memisahkan Jupiter dengan Mahahari — dan dengan temperatur yang sedemikian panasnya sehingga menurut para ilmuwan, planet tersebut kehilangan sekitar 10.000 ton material setiap detiknya dalam bentuk gas yang terlepas. “Air sebenarnya dapat bertahan pada rentang suhu yang lebar,” jelas Barman. “Diperlukan suhu yang sangat tinggi agar molekul-molekul air dapat pecah dan tercerai-berai.”

Memanfaatkan kombinasi dari hasil pengukuran dari Teleskop Antariksa Hubble yang telah dipublikasikan sebelumnya dan model teoretis baru, Barman menemukan bukti kuat dari penyerapan air pada atmosfer planet ekstrasolar HD209458b. Barman diuntungkan oleh fakta bahwa HD209458b tergolong sebagai “transiting planet” yang artinya planet tersebut melintas tepat di depan bintang induknya apabila terlihat dari Bumi. Planet tersebut mengalami transit setiap tiga setengah hari.

Saat transit, uap air di atmosfer planet menyebabkan planet kelihatan sedikit lebih besar pada panjang gelombang inframerah ketimbang pada panjang gelombang kasatmata. Barman menemukan tanda-tanda keberadaan air setelah menerapkan model teoretis baru yang dikembangkannya pada citra inframerah maupun kasatmata dari Teleskop Antariksa Hubble yang dikumpulkan pada tahun lalu oleh seorang mahasiswa Harvard, Heather Knutsen, yang bertujuan memperoleh ukuran planet itu dalam berbagai rentang panjang gelombang.

“Saya mensimulasikan perlintasan cahaya bintang pada atmosfer planet tersebut, dan dapat mereproduksi variasi yang mereka lihat,” jelas Barman kepada SPACE.com. “Karena kita telah memahami aspek fisika dan kimia dalam simulasi ini maka kita juga dapat mengetahui secara tepat apa yang menyebabkan terjadinya variasi-variasi tersebut, dan itu semuanya berhubungan dengan keberadaan air atau molekul-molekul lainnya,” Barman melanjutkan. Penemuan ini tidak mungkin tercapai tanpa observasi yang dilakukan oleh tim Harvard. “Ini adalah contoh dimana permodelan teoretikal dan observasi bersama-sama dimanfaatkan untuk mengenali sesuatu yang baru dan menarik tentang planet ini,” demikian Barman.

Rincian dari penemuan ini akan dipublikasikan dalam Astrophysical Journal edisi mendatang. (space.com)