Kepler 51, Misteri Manis Sistem Planet “Permen Kapas”

“Super-Puffs” mungkin lebih terdengar seperti merk produk sereal untuk sarapan pagi terbaru, tetapi, istilah ini sebenarnya merujuk ke kelas eksoplanet muda dan langka dengan masa jenis atau tingkat kerapatan seperti permen kapas. Tak ada planet seperti ini di tata surya kita.

Ilustrasi Kepler 51, sebuah bintang mirip Matahari yang diorbit tiga planet raksasa. Mereka ditemukan oleh teleskop antariksa Kepler NASA pada tahun 2012 hingga 2014.
Ukuran ketiga planet ini kira-kira sebesar Jupiter, tetapi massanya sangat rendah. Hal ini berarti massa jenis planet sangat rendah, lebih mirip styrofoam daripada batu atau air, berdasarkan observasi terbaru oleh Teleskop Antariksa Hubble NASA.
Ketiga planet Kepler 51 diperkirakan terbentuk lebih jauh dari bintang induk, kemudian bermigrasi ke dalam seiring waktu. Saat ini astmosfer hidrogen/helium mereka mengembung ke luar angkasa. Pada akhirnya, mereka akan berevolusi menjadi planet yang ukurannya jauh lebih kecil.
Latar belakang bintang-bintang diatur sedemikian rupa hingga mirip aslinya. Karena seperti itulah yang akan terlihat jika seseorang menatap ke arah Matahari kita dari Kepler 51 yang terletak sekitar 2.600 tahun cahaya di sepanjang lengan spiral Orion galaksi Bima Sakti kita. Namun, Matahari terlalu redup untuk dilihat dengan mata telanjang dalam simulasi ini.
Kredit: NASA, ESA, dan L. Hustak, J. Olmsted, D. Player dan F. Summers (STScI)

Data terbaru dari teleskop antariksa Hubble NASA telah memberikan petunjuk tentang unsur kimiawi dari dua planet yang dijuluki “super-puffy” di sekitar bintang Kepler 51. Sistem eksoplanet ini sebenarnya menawarkan tiga planet “kembung” yang mengorbit bintang muda mirip Matahari. Mereka ditemukan oleh Teleskop Antariksa Kepler NASA pada tahun 2012, namun, baru pada tahun 2014 mengejutkan para ilmuwan setelah masa jenisnya diketahui.

Observasi terbaru Hubble memungkinkan tim astronom untuk mengoreksi perkiraan massa dan ukuran planet-planet Kepler 51, yang secara independen mengkonfirmasi sifat “kembung” mereka. Meskipun tidak melampaui beberapa kali massa planet Bumi, membengkaknya atmosfer hidrogen/helium planet, membuat ukuran mereka hampir sebesar Jupiter. Dengan kata lain, ukuran planet-planet ini setara Jupiter, namun seratus kali lebih ringan dari segi massa.

Bagaimana dan mengapa atmosfer mereka bisa membengkak masih belum diketahui, tetapi fitur unik super-puff mereka menjadi sasaran empuk bagi studi atmosfer. Menggunakan Hubble, tim astronom mencari bukti komponen, terutama air, di atmosfer planet yang diberi nama Kepler-51 b dan 51 d. Hubble menatap mereka berdua saat melintas di depan bintang induk, untuk meneliti warna inframerah bintang. Para astronom berupaya menyimpulkan jumlah cahaya yang diserap oleh atmosfer pada panjang gelombang inframerah untuk mencari tanda-tanda penting unsur kimiawi penyusun planet, seperti air.

Yang membuat tim astronom heran, mereka tidak menjumpai tanda unsur kimiawi pada spektra kedua planet. Tim kemudian mengaitkan hasil observasi dengan awan partikel di lapisan atmosfer. “Sungguh tak terduga,” kata Jessica Libby-Roberts dari Universitas Colorado di Boulder. “Kami merencanakan observasi fitur penyerapan air skala besar dan ternyata hasilnya nihil.” Namun, tidak seperti awan air Bumi, awan di kedua planet ini barangkali terdiri dari kristal garam atau kabut fotokimia, seperti yang ditemukan di Titan, bulan terbesar Saturnus.

Ilustrasi perbandingan tiga planet raksasa sistem Kepler 51 dengan beberapa planet di tata surya kita.
Kredit: NASA, ESA, dan L. Hustak dan J. Olmsted (STScI)

Awan partikel memberikan tim wawasan tentang perbandingan antara Kepler-51 b dan 51 d dengan planet gas bermassa rendah lain di luar tata surya kita. Ketika spektra datar Kepler-51 b dan 51 d dibandingkan dengan planet-planet lain, tim berhasil mendukung hipotesis tentang pembentukan awan/kabut yang sangat terkait dengan suhu sebuah planet, semakin dingin suhu planet, maka semakin banyak awan terbentuk.

Tim juga mengeksplorasi kemungkinan bahwa mereka sama sekali bukanlah planet super-puffs. Gaya tarik gravitasi di antara planet, dapat menimbulkan sedikit perubahan pada periode orbital, dan dari efek ini massa planet bisa menyusut. Dengan menggabungkan variasi waktu ketika sebuah planet melintas di depan bintang induk (sebuah fenomena yang disebut transit), dengan transit yang diamati oleh Kepler, tim bisa menetapkan batas massa planet dan dinamika sistem. Hasil pengukuran Kepler-51 b oleh tim menguatkan pengukuran-pengukuran sebelumnya, namun tim menemukan bahwa Kepler-51 d sedikit kurang masif (atau bahkan lebih kembung) daripada yang diperkirakan sebelumnya.

Pada akhirnya, tim menyimpulkan rendahnya massa jenis planet-planet ini, sebagian merupakan konsekuensi dari sistem yang berusia muda, hanya 500 juta tahun, dibandingkan Matahari yang telah mencapai usia 4,6 miliar tahun. Model komputer menggagas planet-planet ini terbentuk di luar “garis salju” bintang, wilayah orbit yang tidak menguapkan material es. Planet-planet kemudian bermigrasi ke dalam, seperti rangkaian gerbong kereta api.

Tentunya atmosfer dengan massa jenis rendah yang berada begitu dekat dengan bintang akan mengalami penguapan selama beberapa miliar tahun ke depan. Dengan menggunakan simulasi evolusi planet, tim memprediksi Kepler-51b, planet terdekat dari bintang induk, dalam waktu satu miliar tahun akan berevolusi menjadi Neptunus kecil yang lebih panas, tipe planet yang tergolong umum di seluruh galaksi Bima Sakti. Namun Kepler-51 d yang berada lebih jauh dari bintang induk, akan terus bertahan menjadi planet eksentrik dengan massa jenis rendah, meskipun tetap akan menyusut dan kehilangan sejumlah kecil atmosfer. “Sistem Kepler 51 menawarkan laboratorium unik untuk menguji teori evolusi awal planet,” pungkas Zach Berta-Thompson dari Universitas Colorado di Boulder.

Kabar baiknya, Teleskop Antariksa James Webb NASA yang akan segera diluncurkan, sensitif terhadap  panjang gelombang inframerah dan mungkin dapat mengintip melalui lapisan awan untuk menentukan komposisi atmosfer kedua planet. Observasi masa depan menggunakan Webb, dapat memberikan wawasan tentang dari apa sebenarnya planet permen kapas terbuat. Sampai saat itu, mereka tetap menjadi misteri yang manis.

Ditulis oleh: Staf www.nasa.gov, editor: Rob Garner

Sumber: 'Cotton Candy' Planet Mysteries Unravel in New Hubble Observations

#terimakasihgoogle dan #terimakasihnasa