Dua teleskop angkasa milik NASA bekerjasama untuk mengidentifikasi secara lebih detail, untuk pertama kalinya, karakteristik kimia dari sebuah eksoplanet yang memiliki karakteristik gabungan antara planet Bumi dan Neptunus.
Planet ini, dikenal sebagai Gliese 3470 b yang memiliki inti planet yang terdiri dari bebatuan dan dikelilingi oleh atmosfer yang terdiri dari hidrogen dan helium. Karakteristik seperti ini tidak ditemukan pada planet-planet yang ada di dalam sistem tata surya kita.
Planet ini mengorbit pada sebuah bintang katai merah yang diberi nama Gliese 3470, berada di gugusan Cancer. GJ 3470 b mempunyai massa 12,6 kali bumi, artinya berada di sekitar massa Bumi dan Neptunus. (Massa Neptunus 17 kali massa bumi).
Begitu banyak planet-planet sejenis yang telah berhasil ditemukan oleh observatorium Kepler milik NASA. Dan faktanya, 80% dari planet-planet yang ada di galaksi kita memiliki massa diantara massa planet Bumi dan Neptunus. Sebelumnya, para astronom belum bisa memahami karakteristik kimia dari planet-planet tersebut, hingga sekarang.
Teleskop angkasa Hubble dan Spitzer berkerja sama untuk mengamati dari dekat terhadap atmosfer dari GJ 3470 b, dan untuk pertama kalinya para astronom bisa mengidentifikasi karakteristik kimia dari atmosfer planet tersebut.
Apa yang mereka temukan adalah planet tersebut memiliki lapisan atmosfer yang terdiri dari hidrogen dan helium murni, tidak ditemukan keberadaan unsur-unsur lain yang lebih berat dari kedua unsur tersebut. Dan keberadaan kedua unsur ini masih menjadi misteri.
GJ 3470 b, dengan keunikan atmosfernya, lebih mirip dengan sebuah bintang daripada planet. Mengingat matahari kita yang memiliki komposisi 73 persen hidrogen dan hampir dari sisanya adalah gas helium.
Hanya sedikit sekali dari keseluruhan komposisi matahari, ditemukan unsur lain yang lebih berat, seperti oksigen, neon, besi dan karbon. Planet gas besar Jupiter dan Saturnus juga memiliki komposisi yang sebagian besar adalah hidrogen dan helium, tetapi juga terdapat senyawa lainnya seperti metana dan amonia, dan unsur-unsur lebih berat lainnya. Senyawa-senyawa tersebut nyaris tidak ada di GJ 3470 b.
“Ini adalah penemuan terbesar bila dilihat dari perspektif formasi planet. Orbit dari planet ini sangat dekat dengan bintang dan sangat kecil bila dibandingkan dengan Jupiter — 318 kali massa bumi —tetapi mampu mengakresi komposisi atmosfer yang terdiri dari helium dan hidrogen tanpa adanya “polusi” dari unsur-unsur lain yang lebih berat,” kata Bjorn Benneke dari University of Montreal, Canada. “Kami tidak pernah menemukan hal semacam ini di sistem tata surya kita, dan menurut kami itu adalah luar biasa.”
Para astronom menggabungkan kemampuan teleskop angkasa Hubble dan Splitzer dengan cakupan panjang gelombang yang luas untuk melakukan pengamatan untuk pertama kalinya terhadap atmosfer GJ 3470 b.
Mereka berhasil mengukur serapan dari cahaya bintang ketika planet melewati bintangnya (transit) dan berapa pantulan cahaya yang hilang ketika planet bergerak di balik bintangnya (gerhana). Dan secara total, teleskop angkasa telah mengamati 12 kali transit dan 20 kali gerhana.
Para astronom menggunakan metoda spektroskopi untuk mengidentifikasi karakteristik kimia dari hidrogen dan helium di atmosfer, dan kondisi dari atmosfer planet ini memudahkan pengamatan mereka.
“Atmosfer planet tersebut terlihat jernih dengan sedikit kabut, sehingga kami bisa melihat lebih jauh ke dalam atmosfernya. Untuk pertama kalinya, kami bisa mengukur secara spektroskopik komposisi dari planet semacam ini,” kata Benneke.
Ilustrasi yang menggambarkan secara teoritis struktur internal dari GJ 3470 b. (Credit: NASA/ESA/L.Hustak/STScl)
Dan dari pengukuran spektroskopi ditemukan hal lain yang tidak terduga; para astronom mengira mereka menemukan komposisi kimia yang mirip dengan planet Neptunus, dengan unsur-unsusr lain yang lebih berat seperti oksigen dan karbon. Tetapi yang mereka temukan adalah atmosfer yang mirip dengan matahari.
“Kami memperkirakan bahwa atmosfer planet tersebut kaya akan unsur-unsur yang berat, seperti oksigen dan karbon yang bisa membentuk uap air dan gas metana yang berlimpah, mirip dengan yang kita lihat di planet Neptunus,” kata Benneke.
Yang kami dapati malah lapisan atmosfer yang tidak memiliki kandungan unsur-unsur berat, hanya terdapat hidrogen dan helium, mirip seperti matahari.”
Eksoplanet lain yang pernah ditemukan, disebut dengan “Jupiter panas” diperkirakan terbentuk jauh dari bintangnya, dan lama kelamaan bergerak semakin mendekat. Tetapi pada GJ 3470 b sepertinya memang terbentuk di posisi sekarang ini, kata Benneke.
Penjelasan yang paling masuk akal, menurut Benneke, bahwa J 3470 b terbentuk sangat dekat dengan bintang katai merah-nya, sedekat posisinya sekarang ini. Dia berhipotesa bahwa awalnya planet ini hanya berbentuk obyek bebatuan, yang terjebak di tengah cakram protoplanet, pada saat yang bersamaan ketika bintang terbentuk. Dan atmosfer yang kemudian terbentuk dari material primodial yang sama pada cakram yang juga membentuk bintang. Dan hal ini bisa menjelaskan mengapa komposis planet ini hanya terdiri dari hidrogen / helium, dan mengapa tidak ditemui unsur-unsur berat di dalamnya.
“Kami melihat sebuah obyek yang mampu mengakresi hidrogen dari cakram protoplanet dan tidak bergerak menjauh dari bintangnya untuk menjadi sebuah Jupiter panas,” kata Benneke.
Apa yang mungkin telah terjadi adalah planet tersebut masih mengakresi materi dari cakram, tetapi bintang tumbuh cepat dan cakram akhirnya menghilang. Hal ini menyebabkan GJ 3470 b tidak bisa tumbuh menjadi lebih besar lagi dan menjadi sebuah bentuk yang seperti gas raksasa di tata surya kita, dengan unsur yang berat di atmosfernya.
Untuk sekarang, sampai di sini pemahaman kita tentang eksoplanet GJ 3470 b. Dan nantinya, ketika teleskop angkasa James Webb telah siap dan beroperasi, diharapkan akan memberikan pemahaman yang lebih luas lagi.
The James Webb Space Telescope (JWST) – teleskop angkasa James Webb — adalah teleskop angkasa yang sangat canggih, yang bisa mengamati hingga panjang gelombang infra merah dengan teknologi sensitifitas yang belum pernah ada sebelumnya. Diharapkan nantinya, teleskop ini bisa mengamati transit dan gerhana dari planet GJ 3470 b dan exoplanet lainnya dan bisa mengungkap berbagai hal yang belum pernah bisa dilihat. Secara khusus, mampu mengamati dalam panjang gelombang yang memungkinkannya untuk bisa mengamati obyek-obyek yang sekarang ini masih terlihat kabur, menjadi lebih jelas.
