Evolusi Planet: Migrasi Planet Awal Ini Menjelaskan Planet yang Hilang

Wawan Setiawan - Sabtu, 12 November 2022 | 07:00 WIB

NASA/JPL-Caltech

Ilustrasi variasi di antara lebih dari 5.000 exoplanet yang diketahui ditemukan sejak 1990-an.

Nationalgeographic.co.id—Sebuah model penelitian baru yang menjelaskan interaksi gaya yang bekerja pada planet yang baru lahir dapat menjelaskan dua pengamatan membingungkan yang telah muncul berulang kali. Pengamatan tersebut ditemukan di antara lebih dari 3.800 sistem planet yang dikatalogkan hingga saat ini.

Satu teka-teki yang dikenal sebagai "lembah radius" mengacu pada kelangkaan planet ekstrasurya dengan radius sekitar 1,8 kali Bumi. Pesawat ruang angkasa Kepler NASA mengamati planet-planet dengan ukuran ini sekitar 2 hingga 3 kali lebih jarang daripada mengamati Bumi-super dengan jari-jari sekitar 1,4 kali Bumi dan Neptunus mini dengan jari-jari sekitar 2,5 kali Bumi. Misteri kedua, yang dikenal sebagai "kacang polong", mengacu pada planet tetangga dengan ukuran yang sama yang telah ditemukan di ratusan sistem planet. Itu termasuk TRAPPIST-1 dan Kepler-223, yang juga menampilkan orbit planet yang mendekati harmoni musik.

"Saya percaya kami adalah yang pertama menjelaskan lembah radius menggunakan model pembentukan planet dan evolusi dinamis yang secara konsisten menjelaskan berbagai kendala pengamatan," kata André Izidoro dari Rice University, penulis korespondensi studi tersebut. "Kami juga dapat menunjukkan bahwa model pembentukan planet yang menggabungkan dampak raksasa konsisten dengan fitur kacang polong dari planet ekstrasurya."

Hasil studi ini telah dipublikasikan di Astrophysical Journal Letters pada 2 November. Makalah tersebut diberi judul “The Exoplanet Radius Valley from Gas-driven Planet Migration and Breaking of Resonant Chains.”

Izidoro, seorang Welch Postdoctoral Fellow di proyek Planet CLEVER yang didanai NASA, dan rekan penulis menggunakan superkomputer untuk mensimulasikan 50 juta tahun pertama pengembangan sistem planet menggunakan model migrasi planet. Dalam model tersebut, piringan gas dan debu protoplanet yang memunculkan planet muda juga berinteraksi dengan mereka. Menariknya lebih dekat ke bintang induknya dan menguncinya dalam rantai orbit resonansi. Rantai terputus dalam beberapa juta tahun, ketika hilangnya piringan protoplanet menyebabkan ketidakstabilan orbit yang menyebabkan dua atau lebih planet saling menabrak.

A. Izidoro/Rice University

Sebuah ilustrasi yang menggambarkan kelangkaan planet ekstrasurya sekitar 1,8 kali ukuran Bumi yang diamati oleh pesawat ruang angkasa Kepler NASA.

Model migrasi planet ini telah digunakan untuk mempelajari sistem planet yang mempertahankan rantai orbit resonansinya. Misalnya, rekan Izidoro dan CLEVER Planets menggunakan model migrasi ini pada tahun 2021 untuk menghitung jumlah gangguan maksimum yang dapat dialami sistem tujuh planet TRAPPIST-1 selama pemboman. Yang mana masih mempertahankan struktur orbitnya yang harmonis.

Dalam studi baru, Izidoro bermitra dengan peneliti CLEVER Planets bernama Rajdeep Dasgupta dan Andrea Isella, keduanya dari Rice. Ia juga bekerja sama dengan Hilke Schlichting dari University of California, Los Angeles. Juga Christian Zimmermann dan Bertram Bitsch dari Max Planck Institute for Astronomy di Heidelberg, Jerman.

"Migrasi planet-planet muda ini menuju bintang induknya menciptakan kepadatan yang berlebihan dan sering mengakibatkan tabrakan dahsyat yang melucuti planet-planet dari atmosfer yang kaya hidrogen," kata Izidoro. "Itu berarti dampak raksasa, seperti yang membentuk bulan kita, mungkin merupakan hasil umum dari pembentukan planet."

Penelitian ini menunjukkan planet datang dalam dua "rasa," super-Bumi yang kering, berbatu dan 50% lebih besar dari Bumi, serta mini-Neptunus yang kaya air es dan sekitar 2,5 kali lebih besar dari Bumi. Izidoro mengatakan pengamatan baru tampaknya mendukung hasil yang bertentangan dengan pandangan tradisional bahwa baik super-Bumi dan mini-Neptunus secara eksklusif adalah dunia yang kering dan berbatu.

Berdasarkan temuan mereka itu, para peneliti membuat prediksi yang dapat diuji oleh Teleskop Luar Angkasa James Webb NASA. Mereka mengutarakan bahwa sebagian kecil dari planet yang berukuran sekitar dua kali ukuran Bumi akan mempertahankan atmosfer primordialnya yang kaya hidrogen dan kaya akan air.