Simulasi baru menunjukkan bahwa Teleskop Luar Angkasa Nancy Grace Roman NASA akan dapat mengungkap banyak sekali planet jahat – benda yang mengambang bebas yang melayang melalui galaksi kita tanpa terikat ke bintang. Mempelajari dunia pulau ini akan membantu kita lebih memahami tentang bagaimana sistem planet terbentuk, berevolusi, dan pecah.
Para astronom menemukan planet di luar tata surya kita, yang dikenal sebagai exoplanet, pada 1990-an. Kami dengan cepat beralih dari hanya mengetahui sistem planet kita sendiri menjadi menyadari bahwa jumlah planet mungkin melebihi jumlah ratusan miliar bintang di galaksi kita. Sekarang, tim ilmuwan menemukan cara untuk meningkatkan pemahaman kita tentang demografi planet dengan mencari dunia jahat.
“Saat pandangan kami tentang alam semesta telah meluas, kami menyadari bahwa tata surya kami mungkin tidak biasa,” kata Samson Johnson, seorang mahasiswa pascasarjana di Ohio State University di Columbus yang memimpin upaya penelitian. “Roman akan membantu kita mempelajari lebih lanjut tentang bagaimana kita menyesuaikan diri dalam skema kosmik dengan mempelajari planet-planet jahat.”
Penemuan yang dipublikasikan di Jurnal Astronomi, berpusat pada kemampuan Teleskop Luar Angkasa Romawi untuk menemukan dan mengkarakterisasi planet yang terisolasi. Sejauh ini, para astronom hanya menemukan beberapa dari dunia nomad ini untuk sementara karena mereka sangat sulit dideteksi.
Menemukan pengembara galaksi
Roman akan menemukan planet jahat dengan melakukan survei pelensaan mikro besar-besaran. Pelensaan gravitasi adalah efek pengamatan yang terjadi karena keberadaan massa melengkungkan struktur ruang-waktu. Efeknya sangat ekstrem di sekitar objek yang sangat masif, seperti lubang hitam dan seluruh galaksi. Bahkan planet soliter menyebabkan derajat kelengkungan yang dapat dideteksi, yang disebut pelensaan mikro.
Animasi ini menunjukkan bagaimana pelensaan mikro gravitasi dapat mengungkap planet jahat. Ketika sebuah planet jahat yang tak terlihat lewat di depan bintang yang lebih jauh dari sudut pandang kita, cahaya dari bintang itu membelok saat melewati ruang-waktu yang melengkung di sekitar planet. Planet ini bertindak sebagai kaca pembesar kosmik, memperkuat kecerahan bintang latar.
Jika planet jahat sejajar dengan bintang yang lebih jauh dari sudut pandang kita, cahaya bintang akan membelok saat bergerak melalui lengkungan ruang-waktu di sekitar planet. Hasilnya adalah planet ini bertindak seperti kaca pembesar alami, yang memperkuat cahaya dari latar belakang bintang. Para astronom melihat efeknya sebagai lonjakan kecerahan bintang saat bintang dan planet menjadi sejajar. Mengukur bagaimana lonjakan berubah dari waktu ke waktu mengungkapkan petunjuk tentang massa planet jahat tersebut.
“Sinyal microlensing dari planet jahat hanya berlangsung antara beberapa jam dan beberapa hari dan kemudian hilang selamanya,” kata rekan penulis Matthew Penny, asisten profesor fisika dan astronomi di Louisiana State University di Baton Rouge. “Ini membuat mereka sulit diamati dari Bumi, bahkan dengan banyak teleskop. Roman adalah pengubah permainan untuk penelusuran planet jahat. ”
Pelensaan mikro menawarkan cara terbaik untuk mencari planet jahat secara sistematis – terutama yang bermassa rendah. Mereka tidak bersinar seperti bintang dan seringkali merupakan objek yang sangat dingin, memancarkan terlalu sedikit panas untuk dilihat oleh teleskop inframerah. Dunia pengembara ini pada dasarnya tidak terlihat, tetapi Roman akan menemukannya secara tidak langsung berkat efek gravitasi mereka pada cahaya bintang yang lebih jauh.
Pelajaran dari orang terbuang kosmik
Johnson dan rekan penulisnya menunjukkan bahwa Roman akan dapat mendeteksi planet jahat dengan massa sekecil Mars. Mempelajari planet-planet ini akan membantu mempersempit model persaingan pembentukan planet.
Proses pembangunan planet bisa jadi kacau, karena benda-benda yang lebih kecil bertabrakan satu sama lain dan terkadang saling menempel untuk membentuk benda yang lebih besar. Ini mirip dengan menggunakan sepotong adonan untuk mengambil potongan lainnya. Tapi kadang-kadang tabrakan dan pertemuan dekat bisa begitu dahsyat sehingga mereka melemparkan planet keluar dari cengkeraman gravitasi bintang induknya. Kecuali ia berhasil menyeret bulan bersamanya, dunia yatim piatu ditakdirkan untuk berkeliaran di galaksi sendirian.
Planet jahat juga dapat terbentuk dalam isolasi dari awan gas dan debu, mirip dengan bagaimana bintang tumbuh. Awan kecil gas dan debu bisa runtuh untuk membentuk planet pusat, bukan bintang, dengan bulan, bukan planet yang mengelilinginya.
Roman akan menguji formasi planet dan model evolusi yang memprediksi jumlah berbeda dari dunia yang terisolasi ini. Menentukan kelimpahan dan massa planet jahat akan memberikan wawasan tentang fisika yang mendorong pembentukannya. Tim peneliti menemukan bahwa misi tersebut akan memberikan jumlah planet jahat yang setidaknya 10 kali lebih tepat dari perkiraan saat ini, yang berkisar dari puluhan miliar hingga triliunan di galaksi kita. Perkiraan ini terutama berasal dari pengamatan teleskop berbasis darat.
Karena Roman akan mengamati di atas atmosfer, hampir satu juta mil jauhnya dari Bumi ke arah yang berlawanan dengan Matahari, itu akan menghasilkan hasil pelensaan mikro yang jauh lebih unggul. Selain memberikan tampilan yang lebih tajam, perspektif Roman akan memungkinkannya untuk menatap langit yang sama terus menerus selama berbulan-bulan pada suatu waktu. Johnson dan koleganya menunjukkan bahwa survei pelensaan mikro Roman akan mendeteksi ratusan planet jahat, meskipun hanya akan mencari di bagian galaksi yang relatif sempit.
Bagian dari studi tersebut melibatkan penentuan cara menganalisis data misi di masa mendatang untuk mendapatkan sensus yang lebih akurat. Para ilmuwan akan dapat mengekstrapolasi dari jumlah planet jahat Romawi untuk memperkirakan seberapa umum benda-benda ini di seluruh galaksi.
“Alam semesta mungkin penuh dengan planet-planet jahat dan kita bahkan tidak akan menyadarinya,” kata Scott Gaudi, seorang profesor astronomi di Ohio State University dan salah satu penulis makalah tersebut. “Kami tidak akan pernah tahu tanpa melakukan survei pelensaan mikro berbasis ruang angkasa yang menyeluruh seperti yang akan dilakukan Roman.”
Teleskop Luar Angkasa Nancy Grace Roman dikelola di Goddard, dengan partisipasi dari Jet Propulsion Laboratory NASA dan Caltech / IPAC di Pasadena, Institut Sains Teleskop Luar Angkasa di Baltimore, dan tim sains yang terdiri dari ilmuwan dari lembaga penelitian di seluruh Amerika Serikat.