Rahasia Pembentukan Planet: Bagaimana Ukuran dan Orbit Menentukan Asal-Usul Dunia Baru

PARA ilmuwan menggunakan data dari teleskop luar angkasa pemburu planet milik NASA, Kepler, yang telah pensiun, untuk menemukan planet kecil dan besar memiliki proses pembentukan yang sangat berbeda. Tim peneliti menemukan  planet-planet besar dengan orbit tidak melingkar cenderung terbentuk di lingkungan yang lebih turbulen.

Untuk mencapai kesimpulan ini, tim mempelajari orbit ribuan planet ekstrasurya atau eksoplanet. Para peneliti dari University of California, Los Angeles (UCLA) mengukur orbit eksoplanet yang massanya bervariasi, mulai dari seukuran Jupiter hingga Mars.

Dari hasil penelitian, ditemukan planet yang lebih kecil cenderung memiliki orbit hampir melingkar, sedangkan planet raksasa lebih besar memiliki orbit yang lebih pipih atau elips. Temuan ini penting karena orbit sebuah planet dapat memberikan banyak informasi tentang bagaimana planet itu terbentuk.

Baca juga : Teleskop James Webb Ungkap Atmosfer Telur Busuk Yang Langka di Sekitar Exoplanet 

"Apa yang kami temukan adalah bahwa sekitar ukuran Neptunus, planet-planet yang sebelumnya hampir selalu memiliki orbit melingkar mulai sering memiliki orbit elips," kata pemimpin tim sekaligus peneliti UCLA, Gregory Gilbert, dalam sebuah pernyataan.

Planet Besar dengan Orbit Eksentrik Mengalami Pembentukan yang Kacau

Selama masa operasionalnya antara tahun 2009 hingga 2018, Kepler mengamati sekitar 150.000 bintang, mencari penurunan kecil dalam cahaya yang disebabkan  planet yang melintas atau "transit" di depan bintang dari perspektif kita di alam semesta.

Dengan teknik ini, serta pengumpulan kurva cahaya dari bintang-bintang tersebut, Kepler berhasil menemukan ribuan eksoplanet. Tim UCLA menganalisis 1.600 kurva cahaya ini untuk mendapatkan informasi tentang orbit planet-planet tertentu. Proses ini membutuhkan ketelitian tinggi, pengembangan perangkat visualisasi khusus, serta inspeksi manual terhadap setiap kurva cahaya yang dilakukan oleh mahasiswa sarjana UCLA, Paige Entrica.

Baca juga : NASA Pilih SpaceX untuk Luncurkan Probe Exoplanet Pandora ke Orbit Bumi

"Jika bintang-bintang berperilaku seperti bola lampu biasa, proyek ini akan 10 kali lebih mudah," kata anggota tim Erik Petigura, profesor fisika dan astronomi di UCLA. "Tetapi kenyataannya, setiap bintang dan koleksi planetnya memiliki karakteristik unik masing-masing, dan kami baru benar-benar mempercayai hasilnya setelah kami mengamati setiap kurva cahaya ini."

Analisis menyeluruh ini mengungkap perbedaan antara planet dengan orbit melingkar dan yang memiliki orbit lebih eksentrik. Ditemukan pula planet kecil lebih banyak jumlahnya dibandingkan planet besar. Selain itu, planet raksasa cenderung terbentuk di sekitar bintang yang kaya akan unsur lebih berat dari hidrogen dan helium, seperti oksigen, karbon, dan besi, yang para astronom disebut sebagai "logam."

"Planet kecil umum ditemukan, sedangkan planet besar lebih jarang. Planet besar memerlukan bintang yang kaya logam untuk terbentuk, sementara planet kecil tidak," jelas Gilbert. "Planet kecil memiliki eksentrisitas rendah, sedangkan planet besar memiliki eksentrisitas tinggi."

Baca juga : Exoplanet Enaiposha: Penemuan Super-Venus yang Tantang Klasifikasi Planet

Melihat hubungan antara eksentrisitas orbit planet dan kelimpahan logam dalam bintang menunjukkan ada dua jalur pembentukan planet, satu untuk planet besar dan satu lagi untuk planet kecil.

"Melihat adanya transisi dalam eksentrisitas orbit pada titik ini memberi tahu kita bahwa ada sesuatu yang sangat berbeda dalam cara planet raksasa terbentuk dibandingkan dengan planet kecil seperti Bumi," ujar Gilbert. "Itulah penemuan utama dalam penelitian ini."

Proses Kelahiran Planet: Dari Debu hingga Dunia Baru

Saat ini, para ilmuwan berteori planet lahir di dalam cakram protoplanet berbentuk donat yang terdiri dari gas dan debu. Cakram protoplanet ini mengelilingi bintang muda dan membentuk planet saat partikel di dalam cakram bertemu dan menyatu.

Baca juga : Astronom Temukan Enam Exoplanet yang Mengorbit Selaras Mengelilingi Bintang

Proses ini dapat menghasilkan planet berbatu dengan ukuran dan massa sebanding dengan Bumi. Namun, jika inti planet mencapai sekitar 10 kali massa Bumi, ia dapat menarik gas dalam jumlah besar dan menjadi planet gas raksasa seperti Jupiter atau Saturnus.

Planet besar yang ukurannya lebih besar dari Neptunus dianggap cukup langka karena membutuhkan proses "akresi massa tak terkendali" yang sangat cepat untuk mengumpulkan gas dalam jumlah besar. Proses ini lebih sering terjadi di sekitar bintang yang kaya akan logam.

Para ilmuwan juga menduga planet besar dengan orbit eksentrik mengalami proses pembentukan yang lebih kacau akibat interaksi gravitasi dengan planet-planet lain dalam sistemnya. Interaksi ini menyebabkan orbit mereka menjadi tidak melingkar dan menciptakan turbulensi dalam sistem planet tersebut. Hasilnya, terjadi lebih banyak tabrakan dan penggabungan antara planet yang lebih besar dari Bumi, sehingga menghasilkan lebih banyak planet besar.

"Menakjubkan melihat seberapa banyak yang bisa kita pelajari tentang orbit planet di sekitar bintang lain hanya dengan menggunakan Teleskop Luar Angkasa Kepler," kata Petigura. "Teleskop ini dinamai dari Johannes Kepler, ilmuwan yang, empat abad lalu, pertama kali menyadari bahwa planet-planet di tata surya kita bergerak dalam orbit yang sedikit elips, bukan lingkaran sempurna. Penemuannya adalah momen penting dalam sejarah manusia karena membuktikan bahwa Matahari, bukan Bumi, yang menjadi pusat tata surya.

"Saya yakin Kepler, sang ilmuwan, akan senang mengetahui teleskop yang dinamai menurut namanya telah mengukur bentuk orbit planet seukuran Bumi di sekitar bintang lain." (Space/Z-2)