Astronom Gunakan James Webb Mengukur Suhu Planet Ekstrasurya Berbatu

Nationalgeographic.co.id - Tim peneliti internasional telah menggunakan Teleskop Antariksa James Webb NASA untuk mengukur suhu planet ekstrasurya berbatu TRAPPIST-1 b.

Pengukuran didasarkan pada emisi termal planet: energi panas yang dilepaskan dalam bentuk cahaya inframerah yang terdeteksi oleh Mid-Infrared Instrument (MIRI) Webb. Hasilnya menunjukkan bahwa siang hari planet tersebut memiliki suhu sekitar 226 derajat celcius dan menunjukkan bahwa planet tersebut tidak memiliki atmosfer yang signifikan.

Ini adalah pendeteksian pertama dari segala bentuk cahaya yang dipancarkan oleh planet ekstrasurya sekecil dan sedingin planet berbatu di tata surya kita sendiri. Hasilnya menandai langkah penting dalam menentukan apakah planet yang mengorbit bintang aktif kecil seperti TRAPPIST-1 dapat menopang atmosfer yang dibutuhkan untuk mendukung kehidupan.

Ini juga menjadi pertanda baik bagi kemampuan Webb untuk mengarakterisasi eksoplanet seukuran Bumi dengan iklim sedang menggunakan MIRI.

"Pengamatan ini benar-benar memanfaatkan kemampuan pertengahan inframerah Webb," kata Thomas Greene, astrofisikawan di Pusat Penelitian Ames NASA dan penulis utama studi yang diterbitkan di jurnal Nature. "Tidak ada teleskop sebelumnya yang memiliki kepekaan untuk mengukur cahaya redup mid-infrared seperti itu."

Pada awal 2017, para astronom melaporkan penemuan tujuh planet berbatu yang mengorbit bintang kerdil merah ultradingin (atau kerdil M) 40 tahun cahaya dari Bumi. Yang luar biasa tentang planet-planet ini adalah kesamaan ukuran dan massanya dengan planet-planet berbatu di dalam tata surya kita.

Meskipun mereka semua mengorbit lebih dekat ke bintangnya daripada planet kita mana pun yang mengorbit Matahari—semuanya bisa muat dengan nyaman di dalam orbit Merkurius—mereka menerima jumlah energi yang sebanding dari bintang kecilnya.

TRAPPIST-1 b, planet terdalam, memiliki jarak orbit sekitar seperseratus jarak orbit Bumi dan menerima sekitar empat kali jumlah energi yang didapat Bumi dari Matahari. Meskipun tidak berada dalam zona layak huni sistem, pengamatan planet dapat memberikan informasi penting tentang planet saudara kandungnya, serta sistem bintang kerdil M lainnya.

"Ada sepuluh kali lebih banyak dari bintang-bintang ini di Bimasakti daripada bintang seperti Matahari, dan mereka dua kali lebih mungkin memiliki planet berbatu daripada bintang seperti Matahari," jelas Greene. "Tapi mereka juga sangat aktif—mereka sangat terang saat masih muda, dan mereka mengeluarkan suar dan sinar-X yang dapat menghapus atmosfer."

Anggota tim penulis Elsa Ducrot dari French Alternative Energies and Atomic Energy Commission (CEA) di Prancis, yang berada di tim yang melakukan studi sebelumnya tentang sistem TRAPPIST-1, menambahkan, "Lebih mudah untuk mengarakterisasi planet terestrial di sekitar bintang yang lebih kecil dan lebih dingin. Jika kita ingin memahami kelayakhunian di sekitar bintang M, sistem TRAPPIST-1 adalah laboratorium yang hebat. Ini adalah target terbaik yang kita miliki untuk mengamati atmosfer planet berbatu."

Pengamatan sebelumnya terhadap TRAPPIST-1 b dengan teleskop ruang angkasa Hubble dan Spitzer tidak menemukan bukti adanya atmosfer yang menggembung, tetapi tidak dapat mengesampingkan atmosfer yang padat.

Salah satu cara untuk mengurangi ketidakpastian tersebut adalah dengan mengukur suhu planet. "Planet ini terkunci secara pasang surut, dengan satu sisi menghadap bintang sepanjang waktu dan sisi lainnya dalam kegelapan permanen," kata Pierre-Olivier Lagage dari CEA, anggota tim penulis makalah tersebut. "Jika memiliki atmosfer untuk bersirkulasi dan mendistribusikan panas, siang hari akan lebih sejuk dibandingkan jika tidak ada atmosfer."

Tim menggunakan teknik yang disebut fotometri gerhana sekunder, MIRI mengukur perubahan kecerahan dari sistem saat planet bergerak di belakang bintang. Meskipun TRAPPIST-1 b tidak cukup panas untuk mengeluarkan cahaya tampak sendiri, ia memiliki pancaran infra merah.

Baca Juga: Mengapa Tidak Ada yang Menemukan Kehidupan di Luar Planet Bumi?

Baca Juga: Planet Ini Ukurannya Hampir Sama dengan Bintang yang Dikitarinya

Baca Juga: Eksoplanet Aneh Seperti Neptunus Ini Mungkin Memiliki Awan Air

Dengan mengurangi kecerahan bintang itu sendiri (selama gerhana sekunder) dari gabungan kecerahan bintang dan planet, mereka berhasil menghitung berapa banyak cahaya inframerah yang dipancarkan oleh planet.

Deteksi Webb terhadap gerhana sekunder itu sendiri merupakan tonggak utama. Dengan bintang yang 1.000 kali lebih terang dari planetnya, perubahan kecerahannya kurang dari 0,1%.

"Ada juga beberapa ketakutan bahwa kita akan melewatkan gerhana. Semua planet saling tarik-menarik, sehingga orbitnya tidak sempurna," kata Taylor Bell, peneliti pasca-doktoral di Bay Area Environmental Research Institute yang menganalisis data tersebut. "Tapi itu luar biasa: Waktu gerhana yang kami lihat di data cocok dengan waktu yang diprediksi dalam beberapa menit."

"Ada satu target yang saya impikan," kata Lagage, yang bekerja pada pengembangan instrumen MIRI selama lebih dari dua dekade. "Dan itu yang ini. Ini adalah pertama kalinya kami dapat mendeteksi emisi dari planet berbatu dan beriklim sedang. Ini adalah langkah yang sangat penting dalam kisah penemuan planet ekstrasurya."

Penelitian ini dilakukan sebagai bagian dari program Webb Guaranteed Time Observation (GTO) 1177, yang merupakan salah satu dari delapan program dari tahun pertama ilmu Webb yang dirancang untuk membantu sepenuhnya mencirikan sistem TRAPPIST-1.

PROMOTED CONTENT