Komet yang (Hampir) Seterang Merkurius

30 September 2011 jelang pukul 22:00 WIB, sebuah titik putih dengan magnitudo semu sekitar +1 terekam di sudut kanan bawah citra LASCO C3 SOHO (Solar and Heliospheric Observatory), sang veteran pemantau Matahari yang telah bertengger di orbitnya selama hampir 16 tahun. Berselang setengah jam kemudian, titik cahaya tersebut telah beringsut sedikit menuju sebelah kiri atas, berlawanan dengan gerak bintang–bintang yang ada di latar belakang citra yang sama. Dan yang membuatnya unik dibanding titik–titik cahaya lainnya, nampak bentuk ekor memancar dari titik cahaya ini. Tak pelak lagi, titik cahaya tersebut adalah komet yang sedang bergerak dalam lintasannya mendekati perihelionnya (titik terdekat terhadap Matahari). Komet ini tidak pernah tercatat dalam katalog sehingga jelas merupakan komet baru.

Komet SOHO (dalam lingkaran putus-putus) pada awal terdeteksi instrumen LASCO C3, 2 September 2011 jelang pukul 22:00 WIB. Kredit : NASA

Meski tak dikenal, namun berdasarkan pola lintasannya dapat diperkirakan komet ini adalah keluarga komet Kreutz. Keluarga komet Kreutz berasal dari sebuah komet raksasa (diameter inti +/– 100 km) yang lebih dari 20 abad silam terlihat di langit. Demikian besar ukurannya sehingga komet Kreutz bahkan sangat mudah dilihat meski di siang bolong dengan Matahari terang benderang. Karena perihelion demikian dekat, komet menderita tekanan angin Matahari dan gravitasi sekaligus sehingga terjadi fragmentasi tidal dan non–tidal, yang mengubahnya menjadi fragmen–fragmen beragam ukuran namun tanpa kehilangan sifat kometnya. Kala fragmen–fragmen ini kembali mendekati perihelionnya di kemudian hari, fragmentasi tidal dan non–tidal yang sama kembali bekerja sehingga kian banyak terbentuk fragmen komet dalam beragam ukuran yang semuanya membentuk keluarga besar komet Kreutz.

Komet SOHO pada 1 Oktober 2011 pukul 15:00 WIB yang telah demikian cemerlang hingga hampir menyamai kecerlangan Merkurius. Kredit : NASA, 2011

Sedikit berbeda dengan keluarga komet Kreutz lainnya yang telah teramati satelit SOHO sebelumnya dan rata–rata memiliki estimasi diameter inti hanya beberapa puluh meter, komet SOHO kali ini nampaknya lebih besar. Indikasinya nampak dari kecerlangannya yang hampir menyamai Merkurius, yakni pada magnitudo semu sekitar –1. Indikasi lainnya, komet terlihat mengalami fragmentasi non–tidal yang brutal yang membuatnya mulai remuk tatkala jaraknya dengan Matahari masih lebih jauh dibanding remuknya komet–komet keluarga Kreutz yang pernah teramati sebelumnya. Remuknya komet ini sudah terpantau di instrumen LASCO C3 yang memiliki medan pandang lebar dan nampak lebih jelas lagi dalam LASCO C yang medan pandangnya lebih sempit.

Seperti komet keluarga Kreutz lainnya yang pernah teramati, komet SOHO kali juga hanya mampu sekali mendekati perihelionnya untuk kemudian lenyap sepenuhnya karena fragmentasi non–tidal yang brutal membuatnya teruapkan habis. Mengutip kata–kata Chairil Anwar, komet ini “..sekali berarti, setelah itu mati…” Peristiwa spektakuler itu terjadi pada Minggu 2 Oktober 2011 di kala fajar untuk zona waktu Indonesia bagian barat (WIB).

Indikasi fragmentasi non–tidal yang brutal pada komet SOHO (tanda panah) seperti teramati dalam LASCO C3 (kiri) dan C2 (kanan), masing–masing pada pukul 20:30 WIB dan 22:48 WIB. Kredit : NASA, 2011

Komet dan Samudera, Sebuah Benang Merah

Bumi adalah sebuah keajaiban semesta. Pada masa awal tata surya, Matahari berada dalam fase T–Tauri yang dramatis sehingga membuat senyawa–senyawa gampang menguap seperti air, hidrogen, helium, metana, amoniak, nitrogen, karbon monoksida dan karbondioksida terusir dari permukaan planet–planet terestrial bersama sisa gas dan debu yang membentuk tata surya. Fase T–Tauri menyebabkan Matahari meradiasikan angin Matahari jauh lebih intens dan melepaskan panas dengan intensitas lebih besar, sehingga pada orbit Bumi saja suhunya diestimasikan sebesar 2.000° Celcius atau 100 kali lebih panas dibanding sekarang.

Maka menjadi sebuah pertanyaan besar, mengapa kini Bumi demikian berlimpah dengan air? Sebab ganasnya lingkungan tata surya purba pada saat Matahari menjalani fase T–Tauri hanya akan menyisakan senyawa–senyawa silikat saja di Bumi. Sementara air terusir jauh–jauh sampai ke jarak 600 hingga 750 juta km dari Matahari. Dan dibandingkan planet–planet terestrial tetangganya, hanya di Bumi air berada dalam wujud cair dan berlimpah. Sangat berbeda dengan Mars, yang hanya bisa dijumpai adanya jejak–jejak aliran air purba di permukaannya dengan siklus pembasahan sekitar setengah hingga sejuta tahun sekali. Pun demikian Merkurius, dimana air bahkan hanya bisa dijumpai pada kawasan sangat terbatas di kedua kutubnya sebagai bekuan abadi (permafrost).

Darimana air di Bumi berasal menjadi pertanyaan besar yang terus menggayuti benak astronomi. Air diketahui tersedia berlimpah di kawasan pinggiran tata surya, tersimpan sebagai bekuan (es) pada kometisimal–kometisimal yang menghuni awan komet Opik–Oort maupun sabuk Kuiper–Edgeworth. Satu–satunya mekanisme yang memungkinkan mengangkut air dari kawasan ini ke bagian dalam tata surya, khususnya ke planet–planet terestrial dan lebih khusus lagi ke Bumi hanyalah tumbukan benda langit. Dalam hal ini adalah tumbukan komet dengan Bumi. Meski tumbukan komet selalu diikuti pelepasan energi sangat besar yang ditandai munculnya bola api tumbukan bersuhu sangat tinggi, namun distribusi suhunya tidaklah homogen sehingga hanya sebagian kecil saja air dalam komet yang terurai menjadi hidrogen dan oksigen. Sisanya tetap berupa air meski dalam wujud uap. Jejak kawah di Bulan menyajikan bukti telanjang bahwa Bumi purba pernah mengalami periode paling riuh dalam tumbukan dengan komet, yang dikenal sebagai Periode Hantaman Besar. Hantaman Besar berlangsung 4,2–3,8 milyar tahun silam, dengan jumlah tumbukan komet per satuan waktu adalah sangat besar hingga sejuta kali lipat dari nilai sekarang.

Inti komet Hartley 2 dari jarak 700 km. Sumber : NASA, 2010

Namun komet dari mana yang berperan mengguyurkan air ke Bumi? Kini teka–teki itu mulai sedikit terkuak seiring publikasi hasil observasi terhadap komet Hartley 2 oleh para astronom Eropa yang bersenjatakan teleskop landas bumi Herschel. Komet yang melintas di dekat Bumi pada November 2010 lalu ternyata memiliki sidik jari nyaris identik dengan air di Bumi.

Berbeda dengan observasi in–situ seperti yang dilakukan NASA lewat misi EPOXI (Extrasolar Planet Observation and Deep Impact Extended Investigation) yang bertulangpunggungkan wahana antariksa veteran Deep Impact, observasi Herschel lebih menekankan pada komposisi air khususnya rasio air berat terhadap air ringan (air normal) dalam coma Hartley 2. Air berat merupakan istilah populer bagi D₂O, yakni molekul identik air yang atom–atom hidrogennya digantikan oleh atom deuterium, yakni atom hidrogen yang inti atomnya berupa 1 proton + 1 neutron. Sementara air ringan adalah air biasa atau H₂O. Rasio antara air berat terhadap air ringan, atau lebih spesifik lagi antara atom deuterium terhadap atom hidrogen, merupakan sidik jari bagi air.

Air di Bumi mengandung 1.558 atom deuterium dalam setiap 10 juta atom hidrogen. Sidik jari ini sangat berbeda dibandingkan air pada enam komet yang telah diobservasi sebelumnya dan diyakini berasal dari awan komet Opik–Oort, salah satunya komet Halley. Air pada komet–komet tersebut mengandung atom deuterium lebih besar yakni 2.960 atom deuterium per 10 juta atom hidrogen. Angka ini nyaris dua kali lipat sidik jari air di Bumi, sehingga jelas air di Bumi tidak berasal dari kometisimal–kometisimal awan komet Opik–Oort.

Yang mengejutkan, justru sidik jari air di meteorit karbon kondritik yang lebih mendekati sidik jari air di Bumi, yakni dengan komposisi sekitar 1.400 atom deuterium dalam setiap 10 juta atom hidrogen. Namun meteorit tipe ini merupakan pecahan asteroid, khususnya asteroid kelas M yang terletak di Sabuk Asteroid Utama. Asteroid M terdistribusi pada jarak antara 300 hingga 600 juta km dari Matahari dengan konsentrasi terbanyak pada jarak sekitar 450 juta km. Meskipun air pada masa tata surya purba, khususnya saat Matahari menjalani fase T–Tauri, berada pada jarak antara 600 hingga 750 juta km dari Matahari sehingga sebagian populasi asteroid M tercakup didalamnya, namun jumlahnya cukup kecil sehingga tidak memungkinkan mencukupi suplai air ke Bumi.

Sidik jari air di komet Hartley 2 berdasarkan observasi teleskop landas bumi Herschel. Sumber : Space.com, 2011

Observasi teleskop landas bumi Herschel dengan memanfaatkan instrumen Heterodyne Instrument for the Far Infrared menyajikan fakta : air di komet Hartley 2 mengandung 1.610 atom deuterium per 10 juta atom hidrogen. Sidik jari ini nyaris identik dengan sidik jari air di Bumi. Dan dengan fakta bahwa komet Hartley 2 berasal dari kometisimal sabuk Kuiper–Edgeworth, maka untuk sementara dapat disimpulkan bahwa air di Bumi memang datang dari kawasan ini. Inilah benang merah itu.

Dengan data terbaru ini maka kita mampu merekonstruksikan datangnya air ke Bumi dengan sedikit lebih baik. Peristiwa tersebut terjadi pada saat Periode Hantaman Besar, yang disebabkan oleh migrasi planet–planet gas. Saturnus, Uranus dan Neptunus purba bergerak lebih menjauh terhadap Matahari dibanding lokasi pembentukannya, sementara Jupiter purba justru sebaliknya yakni lebih mendekat ke Matahari. Migrasi ini menyebabkan planetisimal–planetisimal mini yang berada di antaranya dipaksa hengkang dari lokasi pembentukannya. Sebagian dihentakkan keluar menjauhi Matahari hingga menyusun sabuk Kuiper–Edgeworth. Namun sebagian lainnya dipaksa melesat menuju kawasan tata surya bagian dalam sehingga menghujani planet–planet terestrial.

Pada periode ini, Bumi diperkirakan menerima sedikitnya 70 trilyun ton air, yang memungkinkan untuk menciptakan samudera pertama. Planet–planet terestrial lainnya pun mengalami hal serupa. Hanya saja baik Mars, Venus maupun Merkurius tidaklah seberuntung Bumi sehingga air tak dapat bertahan lama di permukaan planet–planet tersebut.

Perbandingan Ukuran Bintang-Bintang dan Obyek Antariksa Lainya

Supernova Tipe Ia dari Galaksi Pinwheel

Seperti apa bintang yang meledak? Manusia di Bumi saat ini mungkin bisa menjadi saksi dari ledakan bintang yang dikenal sebagai supernova itu. Tapi, sayangnya supernova ini bukan sesuatu yang bisa dilihat begitu saja dengan mata telanjang.

Ledakan Bintang Langka

SN 2011fe atau PTF 11kly yang berada di galaksi Pinwheel. Kredit : Credit: BJ Fulton, LCOGT

Supernova PTF 11kly atau SN 2011fe merupakan ledakan bintang yang baru ditemukan oleh Andy Howell dari UC Santa Barbara dan para peneliti dari Las Cumbres Observatory Global Telescope Network (LCOGT).  SN 2011fe yang dilihat di Galaksi Pinwheel (M101) tersebut berada dekat dengan Bumi yaitu sekitar 21 juta tahun cahaya, jika dibanding dengan supernova sejenis dalam satu generasi.  Galaksi Pinwheel yang menjadi galaksi induk bagi SN 2011fe merupakan galaksi spiral dengan massa 10 kali galaksi Bima Sakti.

Kalau dekat apakah ledakan bintang ini berbahaya atau berpengaruh bagi Bumi? Jawabannya jelas tidak berbahaya dan tidak akan mempengaruhi Bumi.  Yang menarik dari penemuan pada tanggal 24 Agustus lalu tersebut adalah, SN 2011fe diyakini merupakan supernova yang baru meledak dalam beberapa jam. Tak pelak ini menjadi kejadian langka yang dapat disaksikan para pengamat langit.

Kesempatan ini tak disia-siakan. Bagaimana tidak, para pengamat langit bisa mendapatkan segudang informasi dari supernova yang baru berusia muda aka baru beberapa jam terjadi. Para astronom di seluruh dunia kemudian mengarahkan teleskopnya ke SN 2011fe tersebut. Tak ketinggalan juga Teleskop Hubble dan Teleskop milik UCSB yang berafiliasi dengan LCOGT.

Pengamatan PTF 11kly dari tanggal 22, 23, dan 24 Agustus. Tanggal 22 Agustus, SN 2011fe tersebut belum nampak. Ditemukan 23 Agustus dan tampak cerlang tanggal 24 Agustus. Kredit : Peter Nugent & Palomar Transient Factory

Supernova yang juga diberi identifikasi PTF 11kly mengindikasikan kalau ia ditemukan oleh Palomar Transient Factory (PTF) dan diamati menggunakan teleskop Palomar 48 inchi. Dalam pengamatan dari tanggal 22 – 24 Agustus, SN 2011fe tidak tampak pada tanggal 22 dan dilihat tanggal 23 kemudian tampak cerlang di tanggal 24 Agustus. Untuk Supernova Tipe Ia pada jarak ini akan memiliki kecerlangan puncak pada kisaran 10 magnitudo jika cahayanya tidak diserap oleh materi antar bintang di M101.  Dari pengamatan semenjak tanggal 24 Agustus, kecerlangan SN 2011fe terus meningkat yakni dari magnitudo 17,2 pada tanggal 24 Agustus dan pada tanggal 6 September lalu kecerlangannya mencapai magnitudo 9,7.

Supernova Tipe Ia

Transfer massa dalam sistem bintang ganda yang menyebabkan bintang katai putih meledak sebagai supernova tipe Ia. kredit : Harvard

Supernova PTF 11kly diklasifikasikan sebagai supernova tipe Ia yang merupakan ledakan bintang tua dengan massa kecil. Setelah meledak, ia akan mencapai kecerlangan lebih dari milyaran Matahari dalam 3 minggu pertama, karena proses ledakan itu menciptakan elemen radioaktif energetik yang kemudian meluruh dan memancarkan cahaya. Normalnya, ledakan bintang tersebut tidak dapat langsung dilihat setelah terjadi ledakan karena kecerlangannya sangat redup.

Supernova Ia terjadi bila ada bintang katai putih memiliki massa hampir sama dengan batas Chandrasekar (1,44 massa Matahari) berpasangan dengan bintang lain dalam sistem bintang ganda dekat. Bintang katai putih sendiri merupakan akhir kehidupan bintang-bintang bermassa Matahari.

Seperti halnya dalam bintang ganda, ada transfer massa antara kedua bintang. Ketika terjadi aliran materi ke bintang katai putih, massanya akan meningkat dan melampaui batas Chandrasekar. Akibatnya bintang runtuh atau mengerut dengan cepat disertai pembebasan energi yang besar yang mampu melontarkan bagian luar bintang. Terjadilah ledakan bintang yang sangat cerlang dan bersinar luar biasa terang di dalam galaksi induknya. Akibatnya, supernova jenis ini gampang dikenali dari jarak yang jauh.

Supernova tipe Ia biasanya digunakan sebagai lilin penentu jarak yang menentukan jarak pengamat dengan galaksi induknya. Ia juga digunakan untuk mengukur pengembangan alam semesta. Bisa melihat supernova jenis ini dari dekat artinya astronom bisa mendapatkan datang yang lebih banyak lagi. Karena itulah semua teleskop kemudian diarahkan ke supernova PTF 11kly.

Selain itu, bisa menyaksikan supernova yang masih muda akan memberi petunjuk mengenai lapisan terluar bintang yang terlontar keluar sehingga bisa diketahui bintang apa yang meledak sehingga dapat diketahui asal mula supernova tipe Ia.

Bagaimana Mengamati SN 2011fe ?
Kehadiran supernova PTF 11kly memberi kesempatan bagi astronom amatir untuk turut menyaksikannya dalam beberapa minggu ke depan. Waktu terbaik untuk melihat supernova ini adalah kala senja di di Bumi belahan utara pada lokasi yang tidak terkena polusi cahaya dengan sepasang binokular atau lebih baik lagi sebuah teleskop kecil. Galaksi Pinwheel dapat ditemukan tak jauh dari area ekor beruang besar atau rasi Ursa Mayor. Artinya, para pengamat di langit selatan tidak akan dapat melihat supernova tersebut.

Merah vs Biru

Ruang Angkasa adalah tempat yang berwarna warni! Contohnya, foto cantik dari gugus bintang terang yang dikelilingi awan gas berwarna biru dan merah.

NGC 2011 di Awan Magellan Besar. Kredit : ESO

Terpisahrnya kedua warna itu tampak seperti ada perlombaan antara merah dan biru. Di sudut merah, terdapat sebagian besar gas yang menyusun Matahari : gas hidrogen! Dan di sudut bitru, ada  si jago O yang kita butuhkan untuk bernafas : gas oksigen!

Mengapa gas tersebut terpisah jadi dua kelompok? Semua itu bermuara dari berapa banyak gas yang dipanaskan oleh bintang – tapi bukan oleh bintang dalam gugus bintang yang ditunjukkan disini. Ada gugus bintang lainnya di di luar dan tampak di tepi kanan bagian tengah foto, yang terdiri dari bintang-bintang muda dan panas.

Bintang muda yang panas dari gugus bintang tetangga itu cukup kuat untuk membuat gas oksigen di dekat mereka bersinar (pada bagian atas foto). Tapi semakin jauh dari gugus, bintang yang ada di gugus itu tidak dapat memanaskan oksigen untuk membuat mereka bersinar.  Hanya hidrogen yang bersinar di bagian bawah foto, karena mereka membutuhkan energi yang lebih sedikit untuk membuat dirinya bersinar dibanding oksigen.

Jadi, gas tidak benar-benar terpisah menjadi dua tim. Hidrogen dan oksigen sebenarnya berbaur, tapi gas apa yang kita lihat bersinar tergantung oleh seberapa dekat ia dengan bintang yang panas.

Fakta Menarik : Dua per tiga tubuh manusia tersusun oleh oksigen.

Kilatan Cahaya dari Masa Lalu

Ada satu hal yang bisa dilakukan oleh astronom dan tidak bisa dilakukan oleh orang lain. Astronom bisa melihat ke masa lalu ketika alam semesta masih muda. Tapi tidak seperti di film-film dimana seseorang harus memiliki mesin waktu untuk menjelajah waktu. Para astronom tidak membutuhkan mesin waktu. Yang dibutuhkan hanya teleskop canggih yang bisa melihat benda yang sangat jauh di alam semesta.

Mengapa demikian? Ketika kita melihat benda di angkasa, kita sedang melihat ke masa lalu!.

Cahaya bergerak lebih cepat dari apapun di alam semesta. Meskipun demikian cahaya tetap butuh waktu untuk bergerak melintasi angkasa. Sebagai contoh, cahaya dari Matahari membutuhkan waktu 8 menit untuk bergerak dari Matahari ke Bumi.  Bagaimanapun Matahari berada cukup dekat dengan Bumi. Tapi untuk benda yang jauh di kosmos seperti bintang atau galaksi maka cahaya dari benda-benda tersebut membutuhkan waktu jutaan bahkan milyaran tahun untuk sampai ke Bumi. Jadi ketika kita melihat benda tersebut, sama seperti kita sedang melihat benda itu jutaan atau milyaran tahun lalu!

Ilustrasi quasar, benda langit yang sangat jauh dari masa lalu. Kredit ESO

Astronom mencari benda jauh di kosmos karena benda-benda (bintang, galaksi) itu bisa memberi informasi bagaimana sebenarnya alam semesta ketika masih muda. Cotohnya Quasar, galaksi spesial yang berada sangat jauh yang ketika kita melihatnya maka kita sedang melihat alam semesta ketika masih bayi. Quasar juga sangat terang laksana 100 galaksi normal digabung jadi satu. Karena kecerlangan quasar itulah maka para astronom bisa melihat galaksi jauh dengan teleskop. Tapi karena lokasinya sangat jauh, astronom hanya bisa melihat galaksi jauh tersebut sebagai sebuah titik cahaya dalam foto.

Saat ini, para astronom telah berhasil menemukan quasar yang paling jauh dibanding yang sudah pernah ditemukan. Cahaya quasar ini datang dari waktu 13 milyar tahun lalu.  Para astronom melakukan pencarian dengan seksama untuk bisa menemukan galaksi paling jauh tersebut. Dan semua usaha tidak sia-sia karena mereka berhasil menyingkap sebagian misteri dari alam semesta dini (alam semesta ketika masih bayi).

Tahukah kamu? Ketika kamu meihat ke angkasa, bisa saja kamu sedang melihat bintang yang sebenarnya sudah tidak ada! Kita bisa melihat bintang itu karena kita baru saja menerima cahaya yang berkelana dari bintang tersebut di masa lalu dan baru tiba sekarang.

Sepasang Lubang Hitam Yang Tersembunyi

Atmosfer Bumi selalu jadi pelindung bagi manusia di dalamnya. Ia menghalangi masuknya radiasi dari luar angkasa seperti sinar-X agar tidak mencapai Bumi. Bagus bukan? Tanpa atmosfer, manusia tidak akan bisa selamat! Tapi, para astronom senang sekali mempelajari radiasi karena bisa memberikan informasi yang sangat berguna tentang sebuah benda di alam semesta seperti bintang dan galaksi. Apa yag mereka lakukan?

Foto sinar-X dari NGC 3393 yang memiliki sepasang lubang hitam. Kredit: NASA/CXC/SAO/G.Fabbiano

Para astronom meluncurkan beberapa teleskop ke luar angkasa, tepatnya ke luar dari lapisan atmosfer yang melindungi Bumi. Salah satu teleskop itu adalah Chandra X-ray Observatory, yang dibuat untuk mendeteksi radiasi sinar-X yang melintas alam semesta. Informasi yang dikumpulkan oleh teleskop kemudian diteruskan kepada astronom di Bumi untuk dipelajari dan kemudian dibuat foto yang indah, seperti foto sinar-X yang ada di atas.

Dengan menggunakan Chandra X-ray Observatory, para astronom membuat sebuah penemuan luar biasa. Tidak hanya satu tapi ia menemukan 2 obyek luar biasa di pusat galaksi dekat. Kedua obyek itu memiliki banyak sekali materi yang dikemas ke dalam satu area kecil yang bahkan cahaya pun tidak bisa lepas dari tarikan gravitasinya! Obyek ini disebut lubang hitam super masif.

Para astronom yang menemukan kedua lubang hitam itu sangat terkejut melihat betapa dekatnya kedua galaksi itu dengan Bima Sakti. Kalau kata astronom Pepi Fabiano, “Kedua galaksi itu ada depan batang hidung kita dan ini membuat kita berpikir ada berapa banyak pasangan lubang hitam yang hilang?”.

Tapi… harus diingat definisi dekat oleh para astronom bukan berarti benar-benar dekat seperti rumah tetangga sebelah rumah.  Jaraknya 160 juta tahun cahaya.

Fakta Menarik : Dengan ukuran panjang 14 meter, Chandra X-ray Observatory milik NASA merupakan teleskop terbesar yang pernah diluncurkan ke angkasa!

Menonaktifkan Jubah Tembus Pandang

Ambil waktu beberapa saat untuk melihat detil yang ada di foto bayi bintang yang berada di dalam awan gas yang berkilau di bawah ini. Apakah kamu sudah melihat semuanya dari dekat? Sesungguhnya, ini adalah pertanyaan menjebak karena di foto itu ada obyek yang tidak terlihat!

Nebula Lambda Centaury yang berada di rasi centaurus pada jarak 6500 tahun cahaya. kredit : ESO

Apakah kamu melihat tanda hitam di sudut kanan atas foto? Di area itu, awan gas tidak dapat difoto karena ada awan gelap bernama “Bok Globules” (Bola Bok) yang menghalangi pandangan.  Bola Bok ini menyerap cahaya dari awan gas terang di belakanganya dan menciptakan ilusi seakan-akan disana tidak ada apapun.

Sama seperti bayi bintang yang tampak bersinar terang di foto, Bola Bok juga punya bintang yang baru lahir dan tersembunyi di dalamnya. Mengapa tersembunyi? Ini karena gas dan debu yang ada di dalam Bola Bok sangat rapat dan menjadi jubah gaib yang menyembunyikan bintang-bintang tersebut. Ingat jubah tembus pandang milik Harry Potter? Seperti itulah gas dan debu di Bola Bok.

Jubah tembus pandang di Bola Bok itu juga punya kelemahan. Ia gagal menjadi jubah yang menyembunyikan bintang di dalamnya ketika astronom melihat Bola Bok menggunakan teleskop khusus yang bisa mendeteksi cahaya inframerah.  Mata manusia memang tidak bisa meihat cahaya inframerah, tapi tiap hari kita menggunakannya di rumah untuk mengganti saluran TV dengan pengendali jarak jauh. Sinar inframerah ini juga bisa menembus debu di dalam Bola Bok.

Jadi, meskipun debu di Bola Bok sudah melakukan yang terbaik untuk merahasiakan keberadaan sebagian bintang, jubah tembus pandangnya bukan lawan sepadan untuk teleskop inframerah yang digunakan astronom!

Fakta menarik : Astronom yang menemukan Bola Bok ini bernama Bart Bok. Ia menemukan Bola Bok di tahun 1940-an dan menduga kalau di dalam awan gelap tersebut ada bintang yang dilahirkan. Butuh waktu 50 tahun sampai idenya dapat dibuktikan menggunakan teleskop inframerah!

Planet Batuan Lahir Dari Planet Gas Raksasa?

Awal 2011,  teleskop landas angkasa Kepler mengumumkan penemuan 1200 kandidat planet baru dengan satu per empat di antaranya merupakan planet Super Bumi.

Penemuan tersebut memicu keingintahuan para astronom terkait bagaimana planet super Bumi itu bisa terbentuk.  Diduga, planet batuan terbentuk dari kegagalan pembentukan obyek gas raksasa seukuran Jupiter.

Pembentukan Planet

Planet super Bumi diduga terbentuk dari planet Jupiter yang gagal terbentuk. kredit : NASA

Bagaimana planet terbentuk? Berdasarkan teori pembentukan planet yang diterima secara umum, planet terbentuk melalui sebuah metode yang dikenal sebagai akresi inti.

Berdasarkan teori akresi, bintang yang baru terbentuk akan memiliki selubung gas dan debu. Di dalam selubung tersebut butiran-butiran debu yang ada akan saling mengikat dan menyatu untuk membentuk obyek yang lebih besar dan dikenal dengan nama planetesimal.

Planetesimal yang ada terbentuk kemudian saling bertabrakan dan bersatu membentuk kumpulan materi yang lebih besar dan lebih besar lagi. Ketika gumpalan materi yang terbentuk itu mencapai massa kritis, gravitasinya akan menarik gas yang ada di piringan di sekitarnya untuk bergabung.

Teori Penyusutan Pasang Surut

Piringan gas dan debu lokasi pembentukan planetesimal. kredit : NASA/ JPL-Caltech/ T. Pyle (SSC)

Sergei Nayakshin dari Universitas Leichester di Inggris musim panas lalu mengajukan teori lain terkait pembentukan planet.  Ia menyebutnya “tidal downsizing” (penyusutan akibat pasang surut), yang bekerja pada kecepatan yang lebih cepat.

Dalam teori penyusutan pasang surut, pertama-tama piringan gas membentuk gumpalan gas masif lebih jauh dari lokasi ditemukannya planet-planet saat ini di Tata Surya. Gumpalan ini kemudian mengalami pendinginan dan mulai berkontraksi menjadi planet yang sangat masif (~10 massa Jupiter).  Selama kontraksi, butir-butir debu akan bertumbuh ke ukuran yang besar dan kemudian runtuh ke pusat gumpalan gas membentuk inti padat yang masif – protoplanet batuan yang sangat masif dalam kepompong gas.

Setelah inti terbentuk, ia akan mulai membentuk atmosfer di sekelilingnya dan didominasi oleh hidrogen tapi juga lebih kaya senyawa kimia dibanding materi debu primordial.  Semakin masif inti batuan planet yang terbentuk, atmosfer di sekelilingnya juga semakin masif dan terus bertumbuh seiring waktu. Dalam suatu rentang waktu perpaduan tersebut akan menghasilkan planet gas raksasa dengan inti padat di dalamnya dan membentuk super-Jupiter.

Setelah super-Jupiter terbentuk, piringan disekelilingnya akan mendorong si planet mendekati bintang dan pada saat itu lapisan terluar yang berupa selubung gas akan mulai terganggu dan kemudian dilahap oleh bintang induknya.

Jika menilik teori yang diajukan Nayakshin, planet super-Bumi dan planet batuan lainnya merupakan inti dari proto-planet masif yang tidak sempat berkembang dan sebagian besar gasnya  dikonsumsi bintang induk. Inti batuan dan atmosfer dekat bisa selamat dari proses makan-memakan dari si bintang induk karena memiliki kerapatan lebih tinggi.

Inti yang tersisa tersebut merupakan planet batuan dengan massa dari 0 – 10 massa Bumi. Dengan demikian, si planet batuan yang masif ini bisa berada dekat dengan bintang inti atau lebih jauh lagi di area yang dikenal sebagai area laik huni.

Zona laik huni merupakan area di sekitar bintang yang dapat mempertahankan air di permukaan planet tetap dalam wujud cair. Planet yang berada di wiayah tersebut diyakini memiliki kemampuan untuk mempertahankan kehidupan jika ada kehidupan yang tumbuh di dalamnya,

Penyusutan Pasang Surut di antara teori lainnya
Aaron Boley dari Universitas Florida yang melakukan penelitian mengenai pembentukan planet gas raksasa dan evolusi piringan pembentukan planet juga melakukan penelitian terkait teori serupa dengan Nayakshin.

Menurut Aaron Boley, jika planet terbentuk menurut teori gangguan pasang surut, planet juga akan dapat terbentuk dalam sistem yang tidak cocok dengan mekanisme akresi seperti misalnya pada piringan dengan sejumlah kecil debu.  Ia meyakini kalau pembentukan planet itu melibatkan juga akresi yang memulai terbentuknya planet dan gangguan pasang surut yang mempengaruhi evolusinya. Menurut Boley, gangguan pasang surut menyebabkan planet bisa mendukung evolusi kehidupan di berbagai sistem bintang. Itu adalah salah satu cara alam untuk membentuk planet. Semakin banyak planet artinya semakin banyak kesempatan bagi kehidupan untuk tumbuh dan berkembang.

Sebagai teori baru, Nayakshin menyadari masih banyak detil perhitungan yang harus dilakukan. Karena itu ia membutuhkan bantuan dari astronom lainnya untuk menguji teorinya.  Teori yang diajukan Nayakshin juga merupakan tantangan bagi teori pembentukan planet dari ketidakstabilan gravitasi.

Teori ketidakstabilan gravitasi memperkenankan terjadinya pembentukan planetesimal dalam waktu yang sangat cepat pada jarak yang jauh dari bintang. Masalahnya, teori ini tidak dapat mengijinkan terjadinya migrasi planet ke dalam. Artinya, ia tidak dapat menjelaskan keberadaan planet-planet dekat yang ditemukan saat ini.

Model penyusutan pasang surut dan akresi inti merupakan dua mekanisme yang bisa membentuk berbagai macam planet dan bisa terjadi pada tahap yang berbeda di sepanjang masa hidup piringan proto-planet dan tidak eksklusif.

Model akresi inti mengalami masa sulit terkait pembentukan planet di orbit jauh dalam rentang waktu panjang.  Ketidakstabilan gravitasi akan menyebabkan planet-planet itu keluar dan mereka akan tetap diluar kecuali planet-planet itu bermigrasi ke dalam. Dengan teori penyusutan pasang surut planet-planet yang terbentuk jauh akan segera bermigrasi agar selubungnya bisa dikonsumsi oleh pasang surut si bintang menyisakan planet batuan.

Tapi untuk bisa diterima, teori penyusutan pasang surut akan melewati pengujian panjang dan harus bisa menjawab berbagai pertanyaan yang muncul dan harus berhadapan dengan teori lainnya.

Melihat Goyangan Untuk Menemukan Planet Baru

Tata Surya terdiri dari bermacam-macam planet: ada planet batuan dan kecil seperti Bumi dan Mars di bagian dalam, ada juga planet Gas Raksasa sepert Jupiter dan Saturnus yang berada lebih jauh. Para astronom juga mencari tahu apakah ada Tata Surya lain di alam semesta yang mirip milik kita. beberapa hari lalu, para astronom itu mengumumkan penemuan 50 planet disekeliling bintang jauh dan penemuan ini juga membantu memberi jawaban atas pertanyaan para astronom.

Ilustrasi Planet Super Bumi. Kredit : ESO/M. Kornmesser

Ke-50 obyek yang disebut “exo-planet” itu ditemukan menggunakan teleskop di Amerika Selatan. Karena exoplanet berada sangat jauh, mereka terlalu kecil dan gelap untuk bisa dipotret. Karena itu, teleskop yang ingin mencari keberadaan exoplanet menggunakan trik tertentu, yaitu melihat jika bintangnya bergoyang. Kok bisa?

Kalau sebuah bintang punya planet, ia akan merasakan sedikit gangguan dari gaya tarik si planet, yang membuat bintang sedikit bergoyang. Nah, dengan melihat goyangan bintang, astronom dapat mengetahui ada berapa exoplanet yang mengorbit bintang itu dan berapa massanya.

Setelah semua planet yang ditemukan itu dipelajari, astronom menemukan kalau setengah dari bintang yang mirip Matahari punya setidaknya 1 planet yang lebih ringan dari Saturnus. Dan dari ke-50 exoplanet yang baru ditemukan itu, 16 di antaranya disebut sebagai super-Bumi, yang artinya massanya antara satu sampai sepuluh kali Bumi.

Salah satu planet super- Bumi yang ditemukan itu paling menarik perhatian karena ia berada di jarak yang tepat dari bintang untuk punya air dalam wujud cair. Kalau terlalu jauh air akan membeku dan kalau terlalu dekat airnya akan mendidih dan menguap. Sepertinya sih, planet ini mungkin saja punya makhluk asing!

Fakta menarik : Dengan tambahan 50 planet baru, saat ini sudah lebih dari 650 exoplanet yang ditemukan! Tapi masih ada lebih banyak lagi yang menanti untuk ditemukan.