Mata rantai yang hilang dari planet paling umum di Galaksi ditemukan

Salah satu kejutan terbesar dalam astronomi baru-baru ini adalah penemuan bahwa sebagian besar bintang seperti Matahari memiliki planet seukuran Bumi dan Neptunus yang mengorbit Merkurius – ukuran dan orbit yang tidak ada di Tata Surya kita.

“Bumi super” dan “sub-Neptunus” ini adalah planet paling umum di Galaksi, namun pembentukannya masih diselimuti misteri.

Kini, tim astronom internasional telah menemukan mata rantai penting yang hilang. Dengan “menimbang” empat planet yang baru lahir dalam sistem V1298 Taumenangkap sekilas dunia yang sedang dalam proses transformasi menjadi jenis planet paling umum di Galaksi.

“Hal yang sangat menarik adalah kita melihat pratinjau dari apa yang akan menjadi sistem planet yang sangat normal,” katanya. John Livingstondari Pusat Astrobiologi di Tokyo, Jepang, penulis utama artikel yang menyajikan penemuan tersebut, baru-baru ini diterbitkan di Alam.

“Empat planet yang kami pelajari mungkin akan berubah menjadi ‘Bumi super’ dari ‘sub-Neptunus’ – jenis planet yang paling umum di Galaksi kita, namun kita belum pernah memiliki gambaran sejelas ini pada tahun-tahun pembentukannya”, tambahnya.

“Semua bintang muda secara intrinsik aktif, yang hingga saat ini menghalangi pengukuran massa planet pembentuknya secara akurat. Penelitian ini mengatasi hambatan ini melalui teknik cerdik berdasarkan gravitasi timbal balik antar planet“, kata peneliti Enric Palledari IAC (Institut Astrofisika Canarias), di Spanyol.

“Konfirmasi bahwa dunia ini memang ada meningkat secara luar biasa hal ini memberi kita bagian mendasar dari teka-teki untuk merekonstruksi sejarah evolusi sistem planet paling umum di Galaksi dan akan membantu kita memahami mengapa sistem planet kita merupakan pengecualian”, tambahnya.

Studi ini berfokus pada V1298 Tau, sebuah bintang yang baru berusia sekitar 20 juta tahun – sekejap mata dalam waktu kosmik dibandingkan dengan Matahari kita yang berusia 4,5 miliar tahun.

Di orbit bintang muda dan aktif ini terdapat empat planet raksasa, semuanya berukuran antara Neptunus dan Jupiter, terperangkap dalam fase evolusi cepat yang cepat berlalu dan bergejolak.

Sistem ini tampaknya merupakan nenek moyang langsung dari sistem kompak dan multiplanet yang ditemukan di seluruh Galaksi. Sama seperti Batu Rosetta yang membantu para ilmuwan menguraikan hieroglif Mesir, V1298 Tau membantu kita memecahkan kode bagaimana planet-planet paling umum di Galaksi terbentuk.

Selama satu dekade, tim menggunakan a gudang teleskop sistem berbasis darat dan ruang angkasa untuk mengukur secara tepat momen setiap planet melintas di depan bintang, suatu peristiwa yang dikenal sebagai transit.

Dengan menentukan waktu transit ini, para astronom mendeteksi orbit planet-planet tersebut tidak sepenuhnya teratur. Konfigurasi orbit dan gravitasinya menyebabkan mereka saling tarik menarik, sedikit mempercepat atau memperlambat tarian angkasa mereka.

Dia perubahan waktu yang kecilyang disebut Variasi Waktu Transit (VTTs), memungkinkan tim mengukur massa planet dengan kuat untuk pertama kalinya.

“Bagi para astronom, metode ‘Doppler’ kami untuk menimbang planet melibatkan pengukuran kecepatan bintang secara cermat saat ia ditarik oleh iring-iringan planet,” katanya. Erik Petigurarekan penulis dari UCLA (University of California, Los Angeles). “Tetapi bintang-bintang muda sangat berubah-ubah, aktif, dan temperamental sehingga metode Doppler tidak ada gunanya.”

“Saat menggunakan VTT, kami pada dasarnya menggunakan gravitasi planet melawan satu sama lain. Waktu yang tepat mereka menarik tetangganya memungkinkan kami menghitung massa mereka dan menghindari rintangan dengan bintang muda ini”, tambahnya.

Hasilnya luar biasa. Planet-planet tersebut, meskipun memiliki radius 5 hingga 10 kali lipat dari Bumi, memiliki massa sebesar hanya 5 sampai 15 kali lipat dari dunia kita. Hal ini membuat mereka sangat kurus – bahkan lebih mirip dengan permen kapas berukuran planet daripada dunia berbatu.

“Oi sinar yang luar biasa besar planet-planet muda memunculkan hipotesis bahwa mereka memiliki kepadatan yang sangat rendah, namun hal ini belum pernah diukur”, katanya. Trevor Davidrekan penulis Flatiron Institute yang memimpin penemuan awal sistem pada tahun 2019.

“Dengan ‘menimbang’ planet-planet ini untuk pertama kalinya, kami memberikan bukti observasi pertama. Faktanya, mereka sangat ‘bengkak’yang memberi kita referensi penting dan telah lama ditunggu-tunggu untuk teori evolusi planet”, tambahnya.

Pembengkakannya membantu mengatasi a teka-teki yang sudah lama ada dalam pembentukan planet. Planet yang terbentuk dan mendingin seiring berjalannya waktu akan jauh lebih kompak.

Analisis tim mengungkapkan bahwa planet-planet ini pasti menderita a transformasi dramatis di awal kehidupan merekadengan cepat kehilangan sebagian besar awalnya dan pendinginan secara drastis ketika piringan kaya gas di sekitar bintang mudanya menghilang.

“Planet-planet ini telah mengalami transformasi dramatis, dengan cepat kehilangan sebagian besar atmosfer aslinya dan mendingin lebih cepat dari perkiraan model standar,” jelasnya. James Owenrekan penulis dari Imperial College London yang memimpin pemodelan teoretis.

“Tetapi masih berkembang. Selama miliaran tahun ke depan, mereka akan terus kehilangan atmosfernya dan menyusut secara signifikan, berubah menjadi dunia padat yang kita lihat di seluruh Galaksi,” tambahnya.

“Saya ingat fosil terkenal ‘Lucy’salah satu nenek moyang hominid kita yang hidup 3 juta tahun lalu dan merupakan salah satu ‘mata rantai yang hilang’ antara kera dan manusia,” tambah Petigura. “V1298 Tau adalah tautan penting antara nebula pembentuk bintang/planet yang kita lihat di seluruh langit dan ribuan sistem planet matang yang kini kita temukan.”

Sistem V1298 Tau sekarang berfungsi sebagai a laboratorium penting untuk memahami asal usul planet-planet paling melimpah di Bima Sakti, memberikan para ilmuwan pandangan sekilas yang belum pernah terjadi sebelumnya mengenai kehidupan dunia muda yang penuh gejolak dan transformatif.

Memahami sistem seperti V1298 Tau juga dapat membantu menjelaskan mengapa Tata Surya kita tidak memiliki Bumi super dan sub-Neptunus yang melimpah di tempat lain di Galaksi.

“Penemuan ini secara mendasar mengubah cara kita berefleksi tentang sistem planet”, tambah Livingston.

“V1298 Tau menunjukkan kepada kita bahwa Bumi super dan sub-Neptunus saat ini bermula dari dunia raksasa dan membengkak yang berkontraksi seiring waktu. Kami pada dasarnya mengamati arsitektur planet paling sukses di alam semesta dalam pembentukannya”, simpulnya.