Petunjuk Baru untuk Komposisi Planet TRAPPIST-1

Ketujuh planet yang ditemukan mengorbit di sekitar sebuah bintang katai merah bernama TRAPPIST-1, akan dengan mudah muat di orbit Merkurius, planet terdalam di Tata Surya kita. Proporsi sistem TRAPPIST-1 lebih mirip dengan sistem Jupiter beserta bulan-bulannya.
Kredit gambar: NASA/JPL-Caltech

Komposisi ketujuh planet seukuran Bumi dalam sistem keplanetan TRAPPIST-1 didominasi oleh batu-batuan, dan beberapa di antaranya berpotensi untuk menampung kandungan air dalam jumlah yang lebih banyak daripada Bumi, menurut sebuah penelitian baru yang diterbitkan dalam jurnal Astronomy and Astrophysics. Kepadatan planet-planet ini, sekarang dapat diketahui secara lebih tepat daripada sebelumnya, yang memperkirakan bahwa 5 persen dari massa beberapa planet bisa berupa kandungan air, yang berarti 250 kali lipat lebih banyak daripada lautan di Bumi.

Bentuk kandungan air yang ada pada planet-planet TRAPPIST-1 akan bergantung pada jumlah panas yang diterima dari bintang induk mereka, yang massanya hanya 9 persen dari Matahari kita. Planet-planet yang paling dekat dengan bintang lebih cenderung memiliki air dalam bentuk kandungan uap atmosfer, sementara planet-planet yang lebih jauh kemungkinan memiliki air dalam bentuk beku di permukaannya seperti es. TRAPPIST-1e adalah planet paling berbatu dari planet-planet lainnya, namun diyakini masih memiliki potensi untuk menampung kandungan air dalam bentuk cair.

Para astronom yang menggunakan Teleskop Antariksa Hubble telah melakukan survei spektroskopi pertama terhadap planet-planet seukuran Bumi di zona layak huni sistem TRAPPIST-1. Hubble mengungkapkan bahwa setidaknya lima planet bagian dalam tampaknya tidak mengandung atmosfer yang sangat dalam maupun melimpah dengan unsur hidrogen mirip dengan planet gas seperti Neptunus. Hal ini berarti atmosfernya mungkin lebih dangkal dan kaya akan kandungan gas yang lebih berat seperti karbon dioksida, metana, dan oksigen.

“Kami sekarang memiliki lebih banyak informasi tentang TRAPPIST-1 daripada sistem keplanetan lain, selain dari sistem Tata Surya kita sendiri,” kata Sean Carey, manajer Pusat Sains Spitzer di Caltech/IPAC, Pasadena, California, dan rekan penulis dari studi baru ini. “Peningkatan informasi tentang faktor kepadatan dalam penelitian kami secara dramatis memperbaiki pemahaman kita tentang sifat dari dunia-dunia misterius ini.”

Sejak sistem TRAPPIST-1 ini diumumkan kepada publik pada bulan Februari 2017, para periset telah bekerja keras untuk secara lebih baik mengkarakterisasi planet-planet ini dan mengumpulkan lebih banyak informasi tentang mereka. Penelitian baru ini menawarkan perkiraan yang lebih baik daripada sebelumnya untuk faktor kepadatan planet.

Apa itu TRAPPIST-1?

TRAPPIST-1 diberi nama menurut teleskop penemunya, Planet Transiting dan Planetesimals Small Telescope (TRAPPIST) di Chili, yang menemukan dua dari ketujuh planet yang kita ketahu sekarang, dan mengumumkan penemuannya pada tahun 2016. Kemudian Teleskop Antariska Spitzer milik NASA, bekerja sama dengan teleskop-teleskop berbasis darat, mengkonfirmasi planet-planet ini dan menemukan lima planet lainnya yang ada di sistem tersebut.

Sejak saat itu, Teleskop Antariksa Kepler milik NASA juga mengamati sistem TRAPPIST-1, sedangkan Spitzer memulai sebuah program 500 jam ekstra pengamatan terhadap TRAPPIST-1, yang akan berakhir pada bulan Maret. Data-data terbaru ini telah membantu para penulis untuk mempelajari gambaran sistem secara lebih jelas daripada sebelumnya, walaupun masih banyak juga yang harus dipelajari tentang sistem TRAPPIST-1.

Planet-planet TRAPPIST-1 berjubel begitu dekat satu sama lain sehingga seseorang yang berdiri di permukaan salah satu dunia ini akan memiliki pemandangan langit spektakuler dari planet-planet lainnya. Planet-planet tersebut kadang-kadang ukurannya akan tampak lebih besar daripada Bulan yang terlihat oleh seorang pengamat di Bumi. Mereka kemungkinan juga terkunci satu sisi, yang berarti sisi planet yang sama selalu menghadap bintang induk, sehingga masing-masing sisi akan mengalami siang atau malam secara permanen. Meskipun jarak ketujuh planet ini lebih dekat dengan bintang induk mereka daripada jarak Merkurius dengan Matahari, TRAPPIST-1 adalah bintang yang dingin, sehingga secara teori beberapa planetnya masih dapat berpotensi memiliki kandungan air dalam bentuk cair.

Dalam penelitian baru ini, para ilmuwan yang dipimpin oleh Simon Grimm dari Universitas Bern di Swiss membuat model komputer untuk mensimulasikan planet dengan lebih baik berdasarkan semua informasi yang ada. Untuk setiap planet, para periset harus membuat model berdasarkan pengukuran massa terbaru, periode orbital dan berbagai faktor lainnya, yang menjadi masalah terbesar dalam model 3 dimensi menggunakan komputer,” kata Grimm. Dibutuhkan sebagian besar waktu pada sepanjang tahun 2017 dalam menciptakan teknik baru dan menjalankan simulasi untuk mengkarakterisasi komposisi planet.

Bagan ini menunjukkan, di bagian atas, konsep artis tentang ketujuh planet TRAPPIST-1 beserta periode orbital, jarak dari bintang, radius, massa, kerapatan dan gravitasi permukaan dibandingkan dengan Bumi.
Kredit: NASA/JPL-Caltech

Seperti apa planet-planet ini?

Tidak mungkin untuk mengetahui secara tepat bagaimana setiap planet akan terlihat, mengingat jaraknya yang sangat jauh. Di Tata Surya kita sendiri, Bulan dan Mars memiliki kepadatan yang hampir sama, namun permukaannya tampak sama sekali berbeda.

“Faktor kepadatan untuk sementara merupakan petunjuk penting dalam mengetahui komposisi planet, jangan katakan apapun tentang habitabilitas (kelayakan huni). Namun, studi kita merupakan sebuah langkah maju karena kita terus mengeksplorasi apakah planet-planet ini dapat mendukung keberlangsungan kehidupan,” kata Brice-Olivier Demory, rekan penulis studi di Universitas Bern.

Berdasarkan data yang ada, berikut adalah dugaan terbaik para ilmuwan tentang penampilan planet-planet tersebut:

TRAPPIST-1b, planet terdalam, cenderung memiliki inti yang berbatu, dikelilingi oleh atmosfer yang jauh lebih tebal daripada Bumi. TRAPPIST-1c juga cenderung memiliki interior berbatu, tapi dengan atmosfer yang lebih tipis daripada planet b. TRAPPIST-1d adalah planet yang massanya paling kecil, hanya sekitar 30 persen massa Bumi. Para ilmuwan tidak yakin apakah TRAPPIST-1d memiliki lapisan atmosfer yang besar, samudra atau lapisan es, karena ketiganya akan memberikan planet ini sebuah “lapisan” unsur volatil, yang dirasa masuk akal menurut faktor kepadatan planet.

Para ilmuwan terkejut bahwa TRAPPIST-1e adalah satu-satunya planet di sistem tersebut yang sedikit lebih padat daripada Bumi, yang menunjukkan kemungkinan inti besi yang lebih padat daripada Bumi. Seperti TRAPPIST-1c, TRAPPIST-1e diperkirakan tidak memiliki lapisan atmosfer yang tebal, samudera atau es, yang membedakan kedua planet tersebut dalam sistem ini. Juga belum diketahui mengapa TRAPPIST-1e memiliki komposisi yang jauh lebih berbatu dibandingkan planet-planet lainnya. Dalam hal ukuran, kepadatan dan jumlah radiasi yang diterima dari bintangnya, TRAPPIST-1e adalah planet yang paling mirip dengan Bumi.

TRAPPIST-1f, g dan h, jaraknya cukup jauh dari bintang induk sehingga kandungan air akan beku seperti es di permukaan. Jika memiliki lapisan atmosfer yang tipis, mereka tidak mungkin mengandung molekul-molekul berat, seperti karbon dioksida.

“Sangat menarik bahwa planet terpadat bukanlah yang paling dekat dengan bintang induk, dan planet terdingin tidak dapat memiliki lapisan atmosfir yang tebal,” kata Caroline Dorn, rekan penulis studi di University of Zurich, Swiss.

Grafik ini menyajikan sifat-sifat yang diketahui dari ketujuh eksoplanet TRAPPIST-1 (berlabel b hingga h), yang menunjukkan bagaimana mereka dibandingkan dengan dunia-dunia berbatu di bagian dalam Tata Surya kita sendiri.
Kredit: NASA/JPL-Caltech

Bagaimana kita mengetahuinya?

Para ilmuwan dapat menghitung kepadatan planet-planet TRAPPIST-1 karena mereka kebetulan sejajar ketika melintas di depan bintang induk mereka, sehingga teleskop-teleskop berbasis Bumi dan antariksa dapat mendeteksi keredupan cahaya bintang induk. Hal ini disebut sebagai metode transit, yaitu jumlah keredupan cahaya bintang sehubungan dengan radius planet.

Untuk mendapatkan perkiraan kepadatan, para ilmuwan memanfaatkan apa yang disebut “variasi waktu transit”. Jika tidak ada gaya gravitasi lain yang mempengaruhi ketika transit, maka planet akan selalu melintas di depan bintang induknya dalam jumlah waktu yang sama, misalnya, Bumi mengorbit Matahari setiap 365 hari sekali, yang juga menjadi cara kita untuk mendefinisikan satu tahun. Tapi, karena planet TRAPPIST-1 tersusun begitu dekat, maka satu sama lain sedikit mempengaruhi waktu “tahun” (orbit) masing-masing. Variasi orbital tersebut digunakan untuk memperkirakan massa planet. Kemudian, massa dan radius digunakan untuk menghitung faktor kepadatan.

Ilustrasi ini menunjukkan ketujuh planet TRAPPIST-1 yang seukuran Bumi. Gambar tersebut tidak menunjukkan skala orbit planet, namun menyoroti kemungkinan bagaimana permukaan dunia yang menarik ini terlihat.
Kredit gambar: NASA/JPL-Caltech

Langkah selanjutnya

Langkah selanjutnya dalam eksplorasi TRAPPIST-1 adalah menggunakan Teleskop Antariksa James Webb milik NASA, yang akan mampu untuk mempelajari apakah planet-planet ini memiliki atmosfer, dan apabila memang ada, seperti apakah atmosfer tersebut. Sebuah penelitian yang dilakukan baru-baru ini menggunakan Teleskop Antariksa Hubble milik NASA tidak mendeteksi atmosfer yang didominasi oleh unsur hidrogen pada planet TRAPPIST-1d, e dan f, sebagai bukti lain untuk komposisi berbatu, meskipun atmosfer yang didominasi hidrogen tidak dapat dikesampingkan untuk TRAPPIST-1g.

Ilustrasi dunia-dunia ini akan berubah seiring dengan penyelidikan ilmiah terhadap sifat-sifat alamiah mereka.

“Konsep kami tentang seperti apa planet-planet ini terlihat saat ini, mungkin akan berubah secara dramatis dari waktu ke waktu,” kata Robert Hurt, seorang ilmuwan senior bidang visualisasi di Pusat Sains Spitzer. “Seiring dengan kita mempelajari planet-planet ini secara lebih jauh, gambar yang kita buat akan berubah sebagai respons terhadap pemahaman kita yang semakin baik.”

Ditulis oleh: Elizabeth Landau, Laboratorium Propulsi Jet, Pasadena, California, www.jpl.nasa.gov

Sumber: New Clues to Compositions of TRAPPIST-1 Planets

#terimakasihgoogle dan #terimakasihnasa

Share this post