Es laut Arktik mencapai titik terendah bersejarah musim dingin ini, menyusut sampai tingkat terkecil yang pernah dicatat pada puncak musimannya. NASA dan NSIDC mengungkapkan bahwa udara yang lebih hangat, suhu laut, dan pola angin yang persisten telah membatasi pembentukan es laut baru dan kelangsungan hidup es yang lebih tua. Ilmuwan, menggunakan data satelit puluhan tahun, (…)

RisalahPos.com Network

Sebuah planet ekstrasunyaOrbitnya yang memanjang dan terbalik menyimpan petunjuk mengenai sejarah pembentukan dan lintasan masa depan raksasa gas bermassa tinggi.

Para astronom telah mengamati sebuah eksoplanet dengan orbit yang sangat eksentrik dan mundur menggunakan teleskop WIYN. Eksoplanet ini, yang diberi nama TIC 241249530 b, dapat secara signifikan memajukan pemahaman kita tentang pembentukan dan migrasi Jupiter panas, yang biasanya merupakan raksasa gas yang lebih besar yang bermigrasi ke orbit yang sangat dekat di sekitar bintang-bintangnya.

Penemuan Exoplanet dengan Orbit Ekstrem

Menggunakan teleskop WIYN 3,5 meter di Observatorium Nasional Kitt Peak milik Yayasan Sains Nasional AS, sebuah Program NSF NOIRLabpara astronom telah menemukan orbit ekstrem sebuah exoplanet yang sedang dalam perjalanan menjadi planet panas JupiterPlanet ekstrasurya ini tidak hanya mengikuti salah satu orbit paling memanjang dari semua eksoplanet transit yang diketahui, tetapi juga mengorbit bintangnya secara terbalik, memberikan wawasan tentang misteri bagaimana panasnya Jupiter berevolusi.

Saat ini, terdapat lebih dari 5.600 eksoplanet yang dikonfirmasi di lebih dari 4.000 sistem bintang. Dalam populasi ini, sekitar 300–500 eksoplanet termasuk dalam kelas aneh yang dikenal sebagai Jupiter panas — eksoplanet besar seperti Jupiter yang mengorbit sangat dekat dengan bintangnya, beberapa bahkan sedekat Merkurius dengan Matahari kita. Bagaimana Jupiter panas berakhir di orbit yang begitu dekat adalah sebuah misteri, tetapi para astronom menduga bahwa mereka mulai di orbit yang jauh dari bintangnya dan kemudian bermigrasi ke dalam seiring waktu. Tahap awal dari proses ini jarang diamati, tetapi dengan analisis baru dari sebuah eksoplanet dengan orbit yang tidak biasa ini, para astronom selangkah lebih dekat untuk mengungkap misteri Jupiter panas.

Teknik dan Temuan Observasi Tingkat Lanjut

Penemuan eksoplanet ini, yang diberi nama TIC 241249530 b, bermula dari deteksi oleh Satelit Survei Eksoplanet Transit (TESS) NASA pada bulan Januari 2020 terhadap penurunan kecerahan bintang yang konsisten dengan satu planet seukuran Jupiter yang melintas di depannya, atau melintasinya. Untuk mengonfirmasi sifat fluktuasi ini dan menghilangkan kemungkinan penyebab lainnya, tim astronom menggunakan dua instrumen pada Teleskop WIYN 3,5 meter di Observatorium Nasional Kitt Peak (KPNO) Yayasan Sains Nasional AS, sebuah Program NSF NOIRLab.

Tim pertama kali memanfaatkan NASA-mendanai NN-EXPLORE Exoplanet and Stellar Speckle Imager (NESSI) dalam sebuah teknik yang membantu ‘membekukan’ kerlipan atmosfer dan menghilangkan sumber-sumber asing yang mungkin membingungkan sumber sinyal. Kemudian, menggunakan spektrograf NEID yang didanai NASA, tim mengukur kecepatan radial TIC 241249530 b dengan mengamati secara cermat bagaimana spektrum bintang induknya, atau panjang gelombang cahaya yang dipancarkannya, bergeser akibat eksoplanet yang mengorbitnya.

Arvind Gupta, peneliti postdoctoral NOIRLab dan penulis utama makalah yang diterbitkan di Alammemuji NESSI dan NEID karena sangat penting bagi upaya tim untuk mengkarakterisasi dan mengonfirmasi sinyal eksoplanet tersebut. “NESSI memberi kami pandangan yang lebih tajam terhadap bintang tersebut daripada yang mungkin terjadi jika tidak demikian, dan NEID mengukur spektrum bintang secara tepat untuk mendeteksi pergeseran sebagai respons terhadap eksoplanet yang mengorbit,” jelas Gupta. Gupta secara khusus mencatat fleksibilitas unik dari kerangka kerja penjadwalan observasi NEID karena memungkinkan adaptasi cepat rencana observasi tim sebagai respons terhadap data baru.

“Teleskop WIYN memainkan peran penting dalam membantu kita memahami mengapa planet-planet yang ditemukan di tata surya lain bisa sangat berbeda dari satu sistem ke sistem lainnya,” kata Chris Davis dari NSF, direktur program untuk NSF NOIRLab. “Kolaborasi antara NSF dan NASA pada program NN-EXPLORE terus menghasilkan hasil yang mengesankan dalam penelitian eksoplanet.”

Animasi ini menunjukkan orbit eksoplanet mirip Jupiter yang baru ditemukan bernama TIC 241249530 b, yang ditunjukkan dalam perbandingan dengan orbit Merkurius dan Bumi di Tata Surya kita sendiri. TIC 241249530 b mengikuti salah satu orbit terentang dari semua eksoplanet transit yang diketahui dan juga mengorbit bintang induknya secara terbalik, artinya dalam arah yang berlawanan dengan rotasi bintang. Jika planet ini adalah bagian dari Tata Surya kita, orbitnya akan membentang dari jarak terdekatnya sepuluh kali lebih dekat ke Matahari daripada Merkurius hingga jarak terjauhnya di jarak Bumi. Orbit ekstrem ini akan menyebabkan suhu di planet tersebut bervariasi antara suhu hari musim panas hingga cukup panas untuk melelehkan titanium. Kredit: NOIRLab/NSF/AURA/R. Proctor

Implikasi Orbit Eksentrik dan Retrograde

Analisis terperinci spektrum tersebut mengonfirmasi bahwa eksoplanet tersebut kira-kira lima kali lebih masif daripada Jupiter. Spektrum tersebut juga mengungkapkan bahwa eksoplanet tersebut mengorbit sepanjang lintasan yang sangat eksentrik, atau memanjang. Eksentrisitas orbit planet diukur pada skala 0 hingga 1, dengan 0 sebagai orbit yang melingkar sempurna dan 1 sebagai orbit yang sangat elips. Eksoplanet ini memiliki eksentrisitas orbit sebesar 0,94, yang membuatnya lebih eksentrik daripada orbit eksoplanet lain yang pernah ditemukan melalui metode transit (1). Sebagai perbandingan, PlutoOrbit elips Bumi mengelilingi Matahari memiliki eksentrisitas 0,25; eksentrisitas Bumi adalah 0,02.

Jika planet ini merupakan bagian dari Tata Surya kita, orbitnya akan membentang dari jarak terdekatnya yang sepuluh kali lebih dekat ke Matahari daripada Merkurius hingga jarak terjauhnya dari Bumi. Orbit ekstrem ini akan menyebabkan suhu di planet ini bervariasi antara suhu di musim panas hingga cukup panas untuk melelehkan titanium.

Untuk menambah sifat orbit eksoplanet yang tidak biasa, tim tersebut juga menemukan bahwa planet tersebut mengorbit secara terbalik, artinya dalam arah yang berlawanan dengan rotasi bintang induknya. Ini bukanlah sesuatu yang dilihat para astronom di sebagian besar eksoplanet lain, maupun di Tata Surya kita sendiri, dan hal ini membantu menginformasikan interpretasi tim tentang sejarah pembentukan eksoplanet tersebut.

Karakteristik orbit eksoplanet yang unik juga mengisyaratkan lintasan masa depannya. Diperkirakan bahwa orbit awalnya yang sangat eksentrik dan pendekatan yang sangat dekat dengan bintang induknya akan ‘mengelilingi’ orbit planet tersebut, karena gaya pasang surut di planet tersebut menyedot energi dari orbit dan menyebabkannya menyusut dan mengeliling secara bertahap. Menemukan eksoplanet ini sebelum migrasi ini terjadi sangatlah berharga karena hal ini memberikan wawasan penting tentang bagaimana Jupiter panas terbentuk, stabil, dan berevolusi dari waktu ke waktu.

“Meskipun kita tidak dapat memutar balik dan menyaksikan proses migrasi planet secara langsung, eksoplanet ini berfungsi sebagai semacam cuplikan proses migrasi,” kata Gupta. “Planet seperti ini sangat langka dan sulit ditemukan, dan kami berharap ini dapat membantu kita mengungkap kisah pembentukan Jupiter panas.”

Prospek Masa Depan dan Arah Penelitian

“Kami khususnya tertarik dengan apa yang dapat kami pelajari tentang dinamika atmosfer planet ini setelah planet ini melakukan salah satu lintasan terdekatnya dengan bintangnya,” kata Jason Wright, profesor astronomi dan astrofisika di Penn State yang mengawasi proyek tersebut saat Gupta menjadi mahasiswa doktoral di universitas tersebut. “Teleskop seperti milik NASA Teleskop Luar Angkasa James Webb memiliki kepekaan untuk menyelidiki perubahan atmosfer di eksoplanet yang baru ditemukan tersebut saat mengalami pemanasan cepat, jadi masih banyak hal yang harus dipelajari tim tentang eksoplanet tersebut.”

TIC 241249530 b merupakan eksoplanet kedua yang pernah ditemukan yang menunjukkan fase pra-migrasi Jupiter panas. Bersama-sama, kedua contoh ini secara observasional menegaskan gagasan bahwa raksasa gas bermassa lebih tinggi berevolusi menjadi Jupiter panas saat mereka bermigrasi dari orbit yang sangat eksentrik menuju orbit yang lebih rapat dan lebih melingkar.

“Para astronom telah mencari eksoplanet yang kemungkinan merupakan cikal bakal Jupiter panas, atau yang merupakan produk peralihan dari proses migrasi, selama lebih dari dua dekade, jadi saya sangat terkejut — dan gembira — saat menemukannya,” kata Gupta. “Itulah yang saya harapkan.”

Catatan

1. Satu eksoplanet telah ditemukan dengan eksentrisitas yang lebih tinggi. HD 20782 b memiliki eksentrisitas sebesar 0,956 tetapi tidak mengalami transit, sehingga orientasi orbitnya dibandingkan dengan bintang induknya tidak dapat ditentukan. Hal ini menekankan pentingnya penemuan TIC 241249530 b yang karakteristik orbitnya dapat ditentukan berkat transitnya terhadap bintangnya.

Referensi: “Seorang nenek moyang Jupiter panas pada orbit retrograde super-eksentrik” oleh Arvind F. Gupta, Sarah C. Millholland, Haedam Im, Jiayin Dong, Jonathan M. Jackson, Ilaria Carleo, Jessica Libby-Roberts, Megan Delamer, Mark R. Giovinazzi, Andrea SJ Lin, Shubham Kanodia, Xian-Yu Wang, Keivan Stassun, Thomas Masseron, Diana Dragomir, Suvrath Mahadevan, Jason Wright, Jaime A. Alvarado-Montes, Chad Bender, Cullen H. Blake, Douglas Caldwell, Caleb I. Cañas, William D. Cochran, Paul Dalba, Mark E. Everett, Pipa Fernandez, Eli Golub, Bruno Guillet, Samuel Halverson, Leslie Hebb, Jesus Higuera, Chelsea X. Huang, Jessica Klusmeyer, Rachel Knight, Liouba Leroux, Sarah E. Logsdon, Margaret Loose, Michael W. McElwain, Andrew Monson, Joe P. Ninan, Grzegorz Nowak, Enric Palle, Yatrik Patel, Joshua Pepper, Michael Primm, Jayadev Rajagopal, Paul Robertson, Arpita Roy, Donald P. Schneider, Christian Schwab, Heidi Schweiker, Lauren Sgro, Masao Shimizu, Georges Simard, Guðmundur Stefánsson, Daniel J. Stevens, Steven Villanueva, John Wisniewski, Stefan Will dan Carl Ziegler, 17 Juli 2024, Alam.
DOI: 10.1038/s41586-024-07688-3