Gaia-4b: Eksoplanet Raksasa yang Menantang Batas Definisi Planet

SALAH satu eksoplanet terbesar yang ditemukan mengorbit bintang bermassa relatif rendah telah ditemukan, berkat cara gravitasi planet tersebut menarik bintangnya dalam perjalanan melalui luar angkasa.

Planet ini adalah dunia keempat yang ditemukan dalam data dari misi Gaia milik Badan Antariksa Eropa (ESA), yang dirancang untuk memetakan satu miliar bintang di galaksi Bima Sakti, mencatat massa, luminositas, suhu, dan pergerakan mereka di luar angkasa.

Karakteristik terakhir inilah yang mengarah pada penemuan eksoplanet raksasa Gaia-4b. Planet ini mengorbit sebuah bintang yang berjarak 244 tahun cahaya dari Bumi dan merupakan raksasa gas berukuran super dengan massa 11,8 kali lebih besar dari Jupiter.

Baca juga : Ilmuwan Tangkap Tanda Magnetik Pasang Surut Laut Bumi dengan Detail Terbaik

"Dengan periode orbit 570 hari, ini adalah planet gas raksasa yang relatif dingin," kata Guðmundur Stefánsson dari Universitas Amsterdam dalam sebuah pernyataan. 

Periode orbit ini menempatkan Gaia-4b sedikit lebih dekat ke bintangnya dibandingkan jarak Mars ke Matahari. Namun karena, bintangnya kurang masif dan kurang bercahaya dibandingkan Matahari kita, Gaia-4b kemungkinan tidak sepanas Mars.

Namun, karena massanya yang begitu besar, Gaia-4b memberikan tarikan gravitasi yang kuat pada bintangnya, yang merupakan bintang katai oranye kelas K yang memiliki hanya 64% massa Matahari kita. Saat Gaia memetakan pergerakan bintang ini di langit, ia mendeteksi jalurnya sedikit berayun, seolah-olah sedang ditarik sesuatu dalam pola gerakan seperti spiral di langit. 

Baca juga : Observatorium Gaia Akhiri Misi Sukses Setelah 10 Tahun Sumbang Data Penting untuk Astronomi

Para astronom menyebut teknik pendeteksian eksoplanet ini sebagai metode astrometri, karena melibatkan pelacakan posisi dan pergerakan bintang, bidang studi yang dikenal sebagai astrometri.

Faktanya, Gaia memperhatikan pola goyangan ini pada banyak bintang, sehingga Stefánsson memimpin tim astronom untuk menindaklanjuti sistem-sistem yang menunjukkan pola spiral ini.

"Namun, gerakan bintang-bintang ini belum tentu disebabkan oleh keberadaan planet," kata Stefánsson. "Sebaliknya, bintang tersebut mungkin merupakan sistem bintang ganda yang terlalu dekat satu sama lain sehingga Gaia tidak dapat mengenalinya sebagai objek terpisah."

Baca juga : Proba-3: Misi ESA Ciptakan Gerhana Matahari Buatan untuk Penelitian Korona Matahari

Untuk memastikan penyebab goyangan tersebut, tim Stefánsson menggunakan tiga instrumen: spektrograf NEID (dibaca ‘nu-id’) pada teleskop WIYN 3,5 meter di Observatorium Kitt Peak, Arizona; Habitable-zone Planet Finder pada teleskop Hobby Eberly 10 meter di Observatorium McDonald, Texas; dan spektrograf FIES pada teleskop Nordic Optical 2,6 meter di La Palma, Kepulauan Canary.

Instrumen-instrumen ini mampu mengukur kecepatan radial bintang—yaitu bagaimana bintang bergoyang pada porosnya saat mengorbit pusat massa yang dibagi dengan pendamping orbitnya. Semakin besar massa pendamping, semakin besar pula pergeseran Doppler pada cahaya bintang tersebut.

Tim Stefánsson telah mengidentifikasi 28 kandidat dalam data Gaia. Dari jumlah tersebut, 21 ternyata merupakan sistem bintang ganda. Lima masih belum dapat dikonfirmasi. Satu adalah bintang yang diorbit oleh katai coklat, objek yang berada di antara kategori planet dan bintang, yang kini dinamai Gaia-5b, dan satu lagi ternyata adalah planet, Gaia-4b.

Baca juga : BepiColombo Ungkap Permukaan Merkurius dengan Cahaya Inframerah Tengah

Beberapa astronom mungkin berpendapat Gaia-4b juga bisa dikategorikan sebagai katai coklat, karena batas antara planet dan katai coklat masih samar. Beberapa astronom membedakannya berdasarkan bagaimana objek itu terbentuk. 

Apakah terbentuk melalui akresi material berbatu hingga membentuk inti besar seukuran super-Bumi yang kemudian diselimuti gas dalam jumlah besar, seperti Jupiter dan Saturnus? Ataukah ia terbentuk seperti bintang, melalui runtuhnya awan gas akibat fragmentasi cakram gas yang mengelilingi dan memberi makan bintang induk?

Para peneliti lain membedakan planet dan katai coklat berdasarkan kemampuannya melakukan reaksi fusi nuklir terhadap deuterium dalam waktu singkat (bintang sejati melakukan reaksi nuklir dengan hidrogen). Namun, sebagaimana yang dicatat tim Stefánsson, sulit untuk mengetahui secara pasti apa yang terjadi di dalam objek-objek jauh ini.

Cara ketiga untuk membedakan planet dan katai coklat adalah berdasarkan massanya. Secara umum, objek dengan massa 13 kali lipat dari Jupiter biasanya dianggap sebagai batas bawah katai coklat, meskipun batas ini cukup arbitrer.

Gaia-5b, yang mengorbit bintang katai merah berjarak 134 tahun cahaya dari Bumi, memiliki massa 20,9 kali lipat dari Jupiter, sehingga tampaknya aman untuk menyebutnya sebagai katai coklat.

Gaia-4b lebih sulit dikategorikan. Jika hanya berdasarkan massanya, Gaia-4b masih masuk kategori planet. Namun, tim Stefánsson menganalisis kelimpahan unsur berat dalam komposisi bintang induknya dan menemukan komposisinya mirip dengan Matahari. 

Planet berbatu, atau inti berbatu dari planet gas raksasa, memerlukan pasokan unsur berat yang cukup untuk terbentuk. Matahari dan bintang Gaia-4 tampaknya memiliki cukup unsur berat untuk membentuk planet bermassa seperti Jupiter, tetapi masih diragukan apakah objek dengan massa 11,8 kali lipat Jupiter bisa terbentuk dengan sumber daya yang tersedia. 

Oleh karena itu, Stefánsson menyarankan Gaia-4b kemungkinan terbentuk melalui keruntuhan gravitasi akibat fragmentasi cakram, di mana ketidakstabilan tertentu menyebabkan cakram gas di sekitar bintang pecah.

Apakah ini berarti Gaia-4b seharusnya disebut sebagai katai coklat daripada planet? Jika tetap disebut planet, maka ia adalah salah satu planet paling masif yang pernah ditemukan mengorbit bintang bermassa rendah—planet semacam ini sangat langka karena sistem bintang bermassa rendah biasanya tidak memiliki banyak material ekstra untuk membentuk planet raksasa. Mengenai apakah Gaia-4b lebih tepat disebut planet atau katai coklat, tim Stefánsson masih terbuka terhadap berbagai kemungkinan.

Meskipun misi Gaia dihentikan pada Januari setelah 12 tahun pengamatan, masih ada banyak data yang harus dianalisis. Data tersebut dirilis dalam paket besar; yang terbaru adalah Data Release 3 (DR3) tahun 2022 dan DR4 diperkirakan akan dirilis pada tahun 2026.

"Akan ada lebih banyak planet yang ditemukan saat sekitar satu tahun terakhir data dianalisis," kata Jayadev Rajagopal, anggota tim Stefánsson di NOIRLab milik National Science Foundation AS, dalam pernyataan terpisah. 

"Pekerjaan ini adalah pertanda masa depan di mana penemuan planet dan katai coklat oleh Gaia perlu dikonfirmasi, atau ditolak, dengan data dari NEID."

Dua planet pertama yang ditemukan oleh Gaia, Gaia-1b dan Gaia-2b, ditemukan saat Gaia mendeteksi mereka sedang melintasi bintang induknya. Planet ketiga, Gaia-3b, sedikit lebih rumit karena ditemukan secara astrometri saat mengorbit salah satu bintang dalam sistem bintang ganda. 

Secara keseluruhan, hanya sekitar 200 planet yang sejauh ini telah dideteksi melalui metode astrometri, tetapi dengan hadirnya Gaia DR4 dan penelitian lebih lanjut oleh tim Stefánsson, jumlah itu mungkin akan bertambah banyak dalam waktu dekat. (Space/Z-3)