Temuan baru astronom: banyak bulan di luar Tata Surya, di mana letaknya?

Impresi seniman tentang planet di luar tata surya Kepler-1625b dengan bulan besarnya. Dan Durda

Temuan baru astronom: banyak bulan di luar Tata Surya, di mana letaknya?

Dalam film Star Wars VI penonton pertama kali dikenalkan dengan Ewoks yang tinggal di Bulan Hutan Endor. Planet Endor sendiri adalah gas raksasa, tapi Bulan Hutan adalah dunia yang dapat ditinggali, oleh mahluk berbulu kecil. Meski kita tidak hidup di semesta Star Wars, para astronom kini menemukan bukti pertama sebuah bulan yang mengorbit planet gas besar dalam sebuah sistem bintang di luar milik kita.

Studi baru, yang diterbitkan di Science Advances, melaporkan tanda-tanda seperti “bulan luar tata surya (exomoon)” yang mengorbit pada Kepler-1625b, yang merupakan planet di luar tata surya (exoplanet) berukuran Jupiter. Planet ini mengelilingi bintang induk kuning setiap 287 hari pada jarak yang sama dengan Bumi mengorbit matahari. Karenanya, planet dan bulan tersebut mungkin berada di “zona layak huni” dari bintang itu, dengan suhu ekuilibrium mungkin mencapai 300-350 Kelvin (27-227°C).

Namun, sebelum terlalu semangat mengenai prospek menemukan Ewok, perlu dicatat bahwa exomoon (secara resmi bernama Kepler-1625b-i) memiliki radius sekitar empat kali lipat dari Bumi dan massa sekitar 16 kali dari planet kita. Jadi sebenarnya sama dalam ukuran dan massa dengan planet Neptunus. Oleh karena itu tidak mungkin untuk memiliki permukaan padat dan kemungkinan memiliki tubuh yang sangat penuh dengan gas, seperti planet yang ia kelilingi setiap 22 hari.

Exoplanet ini awalnya ditemukan oleh teknik transit, di mana saat sebuah planet melintas di depan bintang induknya, di sepanjang garis pandang peneliti, kecerahan bintang meredup sedikit (sekitar 1% untuk planet seukuran Jupiter yang mengorbit sebuah bintang berukuran matahari) setiap orbit. Jadi penurunan kecerahan bintang merupakan “pertanda” dari planet di luar tata surya.

Jelas, sebuah bulan di luar tata surya dapat menyumbangkan sinyal transit tambahan sendiri, tapi untuk sebuah objek yang sebanding dengan ukuran bulan Bumi, peredupan tambahan hanya akan berjumlah sekitar sepuluh bagian per satu juta–membuatnya sulit untuk dideteksi. Hal ini semakin dipersulit oleh fakta bahwa sinyal bulan juga akan berada di lokasi yang berbeda sehubungan dengan planet tuan rumah pada setiap waktu, sehingga transit bulan tidak akan terulang secara ketat, dan beberapa bulan di sekitar satu planet dapat mengaburkan sinyal.

Jupiter sendiri memiliki lebih dari 70 bulan yang diketahui, dan empat di antaranya sebanding dengan ukuran bulan kita, sehingga bukan hal aneh jika terdapat sinyal dari beberapa bulan dari luar tata surya.

Petunjuk pertama adanya exomoon dalam sistem Kepler-1625 muncul dari penelitian oleh penulis yang sama pada 2017. Dalam studi ini, mereka menganalisis 284 kurva cahaya dari satelit Kepler dari bintang yang menjadi induk beberapa planet sebagai kandidat yang masuk akal untuk sistem yang mengandung banyak exomoon. Mereka tidak menemukan bukti untuk banyak exomoon di sebagian besar sistem itu, tapi Kepler-1625 menunjukkan tanda-tanda cahaya kecil dalam kecerahan yang merupakan tanda sebuah exomoon.

Mendeteksi exomoon

Dalam upaya untuk melakukan konfirmasi deteksi awal mereka, kelompok peneliti studi baru menjadwalkan pengukuran dengan presisi tinggi Kepler-1625 dengan Hubble Space Telescope, pada Oktober 2017. Mereka mengamati sistem di seluruh transit Kepler-1625b selama 40 jam.

Setelah menganalisis data mereka, mereka menemukan bahwa transit planet itu dimulai 77,8 menit lebih awal dari yang diperkirakan. Hal ini ditafsirkan sebagai apa yang disebut variasi waktu transit, yang disebabkan oleh tarikan gravitasi yang tidak diketahui asalnya.

Teknik yang sama sebelumnya telah digunakan untuk menentukan massa planet dalam sistem dengan banyak planet yang transit, di mana setiap planet menarik yang lain, sehingga menimbulkan variasi waktu seperti itu. Misalnya, sistem Trappist-1 dari tujuh planet transit menunjukkan variasi waktu transit yang kuat. Ini memungkinkan para astronom untuk menentukan massa planet secara langsung dari kurva cahaya transit.

Impresi seniman tentang exoplanet dan exomoon yang melintasi bintang. Dan Durda

Variasi waktu transit yang terlihat dalam data Kepler-1625b bisa juga disebabkan oleh keberadaan planet luar yang tak terlihat, mengganggu orbit gas raksasa. Atau, hal itu bisa disebabkan oleh sebuah exomoon.

Bukti kuat variasi transit tersebut disebabkan oleh exomoon untuk datang ketika mereka melihat sedikit transit–peredupan dalam kecerahan sekitar 0,05%–terjadi tepat setelah transit exoplanet. Selain itu, transit tambahan ini terjadi tepat di lokasi yang diharapkan untuk memperhitungkan ukuran variasi waktu transit yang diamati. Seperti yang para penulis tunjukkan, kombinasi dari dua hal ini “menunjukkan bahwa exomoon adalah penjelasan terbaik”.

Ini benar-benar bulan?

Dengan menerima bahwa data bahwa ada sebuah massa lain yang mengorbit bintang bersama-sama dengan planet Kepler-1425b, muncul pertanyaan–apakah itu benar-benar sebuah bulan? Dengan radius sekitar sepertiga dari planet induknya, objek ini tidak seperti bulan sebuah planet raksasa pada umumnya di tata surya.

Bahkan bulan terbesar Saturnus, Titan, memiliki radius kurang dari 5% dari planet induknya, dan meski benar bahwa bumi dan bulan memiliki rasio ukuran sekitar empat banding satu, keduanya adalah tubuh berbatu. Sistem Bumi-Bulan terbentuk sebagai hasil dari tumbukan raksasa di awal pembentukan tata surya. Bulan-bulan Jupiter dan Saturnus di sisi lain bersatu dari puing-puing yang tertinggal setelah planet terbentuk. Bulan lain, seperti bulan Triton, Neptunus terbesar, mungkin diambil dari sabuk Kuiper. Teori-teori yang ada saat ini tidak dapat menjelaskan bagaimana bulan serukuran Neptunus bisa terbentuk di orbit di sekitar planet seukuran Jupiter.

Salah satu penulis di balik penelitian ini–David Kipping dari Columbia University di Amrika Serikat–telah berspekulasi tentang kemungkinan keberadaan banyak exomoon, dan menjelaskan bagaimana mereka dapat dideteksi, selama sepuluh tahun terakhir.

Dia telah melakukan penelitian dalam bidang ini begitu lama, jadi saya senang bahwa kegigihannya telah terbayar. Seperti kebanyakan penemuan “pertama”, deteksi exomoon pertama ini belum sepenuhnya konklusif, karena sinyal berada pada batas dari apa yang saat ini dapat diukur, tapi saya berharap bahwa keberadaannya akan dikonfirmasikan dengan pengamatan berikutnya.

Bulan memang berlimpah di tata surya kita–empat planet raksasa menjadi tuan rumah lebih dari 200 bulan di antara mereka–sehingga sangat masuk akal bahwa banyak (atau bahkan sebagian besar) dari banyak exoplanet yang sekarang diketahui–hampir 4.000–memiliki banyak exomoon.

Beberapa bulan di sekitar planet raksasa di tata surya kita, termasuk Europa, Enceladus], dan Titan–saat ini adalah taruhan terbaik kita untuk menemukan kehidupan di luar planet kita sendiri (atau mungkin di Mars).

Sudah ada banyak antisipasi tentang prospek menemukan kehidupan di exoplanet. Jika kita juga dapat mendeteksi banyak exomoon dengan baik, kemungkinan akan meningkat secara dramatis. Sungguh menggetarkan untuk menyadari bahwa bab berikutnya dari penemuan exoplanet telah mulai.

This article was originally published in English