Proses Awal Pembentukan Sistem Planet
Visualisasi proses awal pembentukan sistem planet.
Kredit: NASA/JPL-Caltech/D.Berry dan NASA Goddard Scientific Visualization Studio.
Cakram protoplanet muda yang mengitari bintang, didominasi oleh gas dan debu yang ukurannya tak lebih besar daripada butiran pasir. Bintang induk yang baru dilahirkan masih menghembuskan angin sangat panas, berupa partikel bermuatan positif yang disebut proton dan atom helium netral. Banyak material dari cakram yang jatuh ke bintang. Tetapi, kelompok-kelompok kecil partikel debu yang tidak jatuh ke bintang saling bertabrakan dan menggumpal menjadi objek yang lebih besar. Untuk membentuk planet, hanya dibutuhkan kurang dari 1% massa cakram gas dan debu.
“Bila mengamati tata surya kita saat ini, berarti kita melihat mereka yang bertahan menghadapi proses awal pembentukan sistem planet,“ kata Eric Mamajek, seorang pejabat di Exoplanet Exploration Program NASA. “Mungkin ada planet generasi awal yang bermigrasi ke dalam dan diserap oleh Matahari, hanya dalam beberapa juta tahun pertama sejarah tata surya.”
Molekul gas merekatkan partikel-partikel material padat, gumpalan debu menjadi kerikil, kerikil menjadi batu yang lebih besar. Seluruh material padat digiling menjadi satu untuk membentuk struktur yang lebih besar, meskipun ada yang hancur, tetapi yang lain mampu bertahan. Inilah building blocks planet, yang juga disebut “planetesimal.”
 |
| Eric Mamajek mempelajari eksoplanet di Laboratorium Propulsi Jet NASA. Kredit: NASA/JPL-Caltech |
Suhu Cakram
Daerah cakram yang lebih dingin karena berada cukup jauh dari bintang induk, memungkinkan molekul air untuk dapat membeku. Serpihan-serpihan kecil es bergabung dengan debu dan membentuk bola-bola salju yang bisa menjadi inti planet raksasa. Daerah yang lebih dingin juga memungkinkan putaran molekul gas melambat untuk ditarik oleh gravitasi sebuah planet. Seperti itulah Jupiter, Saturnus, Uranus dan Neptunus, planet-planet raksasa gas tata surya, diperkirakan terbentuk. Inti batu dan es menarik gas dari cakram yang membentuk lapisan gas (atmosfer) planet seperti yang kita lihat hari ini. Jupiter dan Saturnus adalah planet-planet pertama yang kemungkinan terbentuk relatif cepat, hanya dalam waktu 10 juta tahun pertama sejarah tata surya.
Di daerah cakram yang lebih hangat karena berada lebih dekat dari bintang, planet berbatu terbentuk setelah raksasa es terbentuk, dan jumlah molekul gas tak terlalu banyak untuk bisa ditarik oleh planet terestrial. Planet berbatu seperti Merkurius, Venus, Bumi dan Mars diperkirakan membutuhkan waktu puluhan juta tahun untuk terbentuk setelah kelahiran bintang. Detail lokasi pada cakram yang cenderung menjadi tempat planet terbentuk masih belum bisa dipastikan, dan studi yang membidanginya terus digelar.
“Kami ingin mengetahui lokasi pasti di mana segala sesuatunya runtuh dengan mudah, tetapi tidak terlalu jauh dari bintang sehingga materialnya begitu tersebar,” kata Joel Green, ilmuwan dari Space Telescope Science Institute.
Cara berbeda untuk membentuk planet disebut “ketidakstabilan gravitasi”. Ketika kantong-kantong gas pada cakram protoplanet menjadi terlalu padat, mereka dapat mendingin dan berkontraksi dengan cepat menjadi objek mulai dari komet hingga planet. Molekul gas yang memadat hanya bisa terjadi jika berada jauh dari bintang, sehingga gaya gravitasi bintang tidak mengoyaknya. Bukannya bermula dari butiran-butiran debu dan material yang terakumulasi selama jutaan tahun, objek yang lahir melalui ketidakstabilan gravitasi diperkirakan mencapai ukuran maksimal hanya dalam waktu beberapa ribu tahun.
Planet-planet raksasa tata surya kita pernah dianggap terbentuk dengan cara ini, melalui keruntuhan gas pada cakram. Namun, saat ini para ilmuwan menduga “ketidakstabilan gravitasi” hanya membentuk planet yang jauh lebih masif daripada Jupiter yang mengorbit bintang-bintang lain. Beberapa bintang katai coklat, objek yang terlalu besar untuk dianggap sebagai planet, namun terlalu kecil untuk melakukan fusi nuklir hidrogen dan menjadi bintang sejati, mungkin juga terlahir melalui cara ini.
Sementara di tata surya kita sendiri, objek-objek es kecil di Sabuk Kuiper, tempat Pluto mengorbit, diperkirakan terbentuk juga dari cakram protoplanet. Objek yang disebut “Cold Classical Belt” ini terbentuk dengan cepat dari keruntuhan batu dan es.
 |
| Raksasa gas muda PDS 70b di dalam cakram protoplanet yang mengelilingi bintang induk. Kredit: ESO/A. Müller dkk. |
Proses Pembentukan Planet
Para astronom hanya memiliki sedikit sampel bakal planet yang terbentuk di cakram protoplanet. Di antaranya adalah planet muda PDS 70b, yang dipelajari oleh dua tim ilmuwan dari Max Planck Institute for Astronomy di Jerman. Mereka menggunakan Very Large Telescope milik Southern Observatory di Paranal, Chili, untuk membidik gambar PDS 70b.
Planet raksasa gas ini ukurannya sudah melampaui Jupiter, namun masih tetap bertambah besar. Gaya gravitasi planet mengukir celah besar pada cakram dan mengorbit bintang induk dari jarak Uranus mengorbit Matahari. Karena terus mengakumulasi material dari cakram sembari melepaskan energi, PDS 70b lebih panas daripada planet mana pun di tata surya kita. Suhu PDS 70b mencapai 1.000 derajat Celcius.
Sistem bintang PDS 70 baru berusia 5 juta tahun, hanya 0,1 persen usia Bumi. Meskipun baru dilahirkan, André Müller, penanggung jawab tim studi dari Max Planck Institute for Astronomy, menganggap PDS 70b layaknya seorang anak berusia 14 tahun. “Belum sepenuhnya dewasa,” katanya. “Agak liar, tapi mulai mencapai tahap kedewasaan.”
Setelah terbentuk, planet-planet tak sekadar berdiam diri di tempat. Mereka bergerak dan berinteraksi satu sama lain, termasuk dengan gas di dalam cakram protoplanet. Pelajari mengapa seluruh sistem planet bisa terlempar ke dalam kekacauan, di artikel: Distribusi Orbit, Fase Kekacauan Evolusi Sistem Planet.
Ditulis oleh: Elizabeth Landau, exoplanets.nasa.gov
Sumber: Collisions, Collisions
Komentar
Posting Komentar