Kenali Bintangnya, Kenali Planetnya

Apel tidak hanya jatuh di dekat pohon, tetapi sejarah pohon dapat sangat memengaruhi rasa apel.

Hal serupa dapat dikatakan untuk planet. Jika Anda ingin mengenal planet yang jauh lebih baik, misalnya dunia kecil berbatu yang berjarak puluhan atau ratusan tahun cahaya, sebaiknya Anda mulai dengan mengenal bintangnya.

Pada kenyataannya, kita bahkan tidak dapat menemukan sebagian besar planet di luar tata surya kita – exoplanet – tanpa bantuan bintangnya. Setiap metode pendeteksian planet yang diketahui memerlukan dokumen rinci tentang bintang tersebut, dengan sedikit pengecualian: menemukan “planet jahat” yang secara misterius mengembara di galaksi tanpa rekan bintang, dan planet yang secara langsung dicitrakan – menangkap piksel cahaya dari planet itu sendiri. Planet yang dicitrakan secara langsung ini hanya mewakili sebagian kecil dari ribuan exoplanet yang ditemukan di galaksi kita sejauh ini – dan bahkan mereka memerlukan, pertama, deteksi bintang itu sendiri.

“Kita sekarang memasuki era ini untuk benar-benar mencoba memahami struktur dan komposisi planet, mencoba memahami jenis sistem planet yang bisa ada,” kata astronom David Ciardi dari Exoplanet Science Institute (NExScI) NASA di Caltech. “Bintang adalah bagian paling dominan dari tata surya; ia memiliki massa paling besar, pengaruh energi paling besar. Kami mempelajari sistem ini secara holistik – bukan hanya satu batu “.

Jika Anda mengajukan pertanyaan kepada Karl Stapelfeldt, kepala ilmuwan untuk Program Eksplorasi Planet Eksoplanet NASA, dia hanya akan menuliskan daftar metode deteksi planet ekstrasurya yang membutuhkan pengetahuan mendalam tentang bintang induknya:

Kecepatan radial - mengukur goyangan dalam pergerakan bintang yang disebabkan oleh tarikan gravitasi dari planet yang mengorbit - dapat mengungkapkan massa, atau bobot, dari exoplanet target. Tapi itu hanya berhasil jika Anda tahu, dengan akurasi tinggi, massa bintang.
Metode transit - mencari kemiringan kecil dalam cahaya bintang saat sebuah planet melintasi muka bintangnya - dapat memberi tahu Anda panjang tahun planet, atau sekali mengelilingi bintang, dengan mengamati seberapa sering penurunan tersebut berulang. Tetapi mengetahui ukuran orbit itu, atau jarak planet dari bintang, membutuhkan pengukuran massa bintang. Diameter bintang juga dibutuhkan; maka ukuran penurunan cahaya bintang akan menunjukkan ukuran planet tersebut.
Ini adalah cerita yang sama untuk metode deteksi lainnya, termasuk microlensing gravitasi - menggunakan perbesaran cahaya dari bintang latar belakang untuk mengungkap bintang dan exoplanetnya di latar depan - dan astrometri, cara lain untuk menemukan exoplanet dengan melacak gerakan bintang.

Melihat dengan cahaya bintang

Pengukuran bintang seperti itu sangat diperlukan untuk pemburu planet berbasis antariksa terbaru NASA, TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite). Mereka dapat mengungkap lebih banyak lagi tentang planet jika digabungkan dengan asteroseismologi, atau pengukuran “gempa bintang”.

“[Pengukuran cahaya bintang] yang kami dapatkan dari TESS dapat membantu memberikan radius bintang yang tepat untuk bintang paling terang melalui asteroseismologi,” kata Knicole Colón, astrofisikawan di Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA di Greenbelt, Maryland, dan anggota tim TESS. “Mengetahui ukuran bintang memungkinkan kami mengukur ukuran planet dengan tepat. Data TESS juga dapat membantu kami mengukur usia bintang, yang pada gilirannya memberikan perkiraan usia planet. ”

Ingin tahu suhu planet ekstrasurya? Kecuali jika terlalu panas sehingga memancarkan cahayanya sendiri, Anda harus mengetahui jarak orbitnya dari bintang (lihat metode transit) dan luminositas bintang, atau seberapa besar daya yang dipancarkan bintang (pikirkan watt bola lampu) .

Mempelajari seberapa besar planet ini, terbuat dari apa, bahkan komposisi atmosfernya – Anda dapat menebaknya. Pengetahuan tentang bintang sangat penting. Planet umumnya terbentuk dari awan gas dan debu yang sama dengan bintang induknya. Jadi elemen yang ditemukan di atmosfer bintang memiliki pengaruh langsung pada planetnya.

“Sangat menarik untuk memiliki kelimpahan unsur bintang untuk menyertai planet, karena kombinasi tersebut menginformasikan teori pembentukan dan evolusi planet,” kata Stapelfeldt. “Dalam kedua kasus, kelimpahan berasal dari pengambilan spektrum” – yaitu, menganalisis spektrum cahaya dari bintang dan planet untuk mengungkap unsur-unsur di atmosfernya.

Penipu planet?

Atau kita dapat melihat sisi lain dari pertanyaan: Tanpa pengukuran yang diperlukan, dapatkah bintang menipu kita dengan berpikir bahwa ia memiliki planet yang sebenarnya tidak ada di sana?

Banyak bintang bergerak dalam duet orbital dengan bintang pendamping, yang sangat mirip dengan planet. Yang lainnya menjadi tuan rumah bagi benda-benda raksasa yang disebut katai coklat, semacam “bintang gagal” yang dianggap bukan sebagai bintang atau planet.

Dan kegagalan untuk memperhitungkan denyut bintang, kegugupan, dan variasi lain dengan tepat dapat menyebabkan masalah yang menjengkelkan: planet hantu.

“Bintang itu sendiri sering juga menunjukkan variabilitas yang dapat menyamar sebagai sinyal planet,” kata Jennifer Burt, peneliti eksoplanet postdoctoral di Jet Propulsion Laboratory NASA di Pasadena, California.

Di antara variasi ini: bintik bintang (versi Matahari kita disebut bintik matahari). “Periode rotasi bintang menentukan bagaimana bintik-bintik bintang berputar di dalam dan di luar sisi bintang yang dapat kita lihat dari Bumi,” kata Burt.

Terutama di hari-hari awal penemuan planet ekstrasurya, pemahaman yang tidak memadai tentang rotasi bintang menyebabkan “positif palsu” – sinyal yang pada awalnya tampak seperti planet, tetapi sebenarnya datang dari sumber lain setelah pemeriksaan lebih dekat. Pengumuman exoplanet tersebut kemudian ditarik.

Ini adalah masalah utama untuk salah satu kelas planet ekstrasurya yang paling menarik: dunia berbatu seukuran Bumi yang mengorbit dalam “zona layak huni” bintang katai merah, juga disebut katai-M. Jika planet seperti itu memiliki atmosfer, beberapa planet mungkin memiliki suhu yang tepat untuk air cair menggenang di permukaan. Ketujuh planet TRAPPIST-1 membentuk sistem dengan beberapa dunia seukuran Bumi di zona khusus ini.

Namun, periode rotasi bintang bisa serupa dengan periode orbit planet di zona layak huni, menurut Eric Mamajek, wakil ilmuwan program untuk Program Eksplorasi Planet Luar Angkasa NASA.

Setahun di planet seperti itu – sekali mengelilingi bintang – mungkin memakan waktu 10 hari, dan “10 hari bukanlah hal yang aneh untuk periode rotasi katai-M,” katanya.

Jika rotasi bintang memakan waktu yang hampir bersamaan dengan orbit planet, sulit untuk membedakan keduanya. Masih mungkin untuk memastikan bahwa planet itu ada; itu hanya membutuhkan lebih banyak pekerjaan.

Intinya: Bintang bertanggung jawab. Itu sebabnya, studi yang cermat tentang sttar kita, Matahari, dapat membantu kita lebih memahami exoplanet.

“Segala sesuatu yang kita peroleh berkenaan dengan karakteristik planet – ukuran planet, massa, atmosfer – semuanya dilakukan secara relatif terhadap bintang,” kata Ciardi. “Anda perlu mengetahui bintang untuk mengetahui planet ini.”

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *