Hubble melihat tabrakan asteroid dengan bintang terdekatnya untuk pertama kalinya

Para ilmuwan awalnya percaya bahwa bintang Fomalhaut mungkin memiliki sebuah planet dalam rotasinya, namun objek tersebut hanyalah awan debu.

Seperti mobil bemper kosmik, para ilmuwan mengira masa-masa awal Tata Surya kita adalah a saat kekacauan kekerasandengan planetesimal, asteroid, dan komet bertabrakan satu sama lain dan membombardir Bumi, Bulan, dan planet dalam lainnya dengan puing-puing.

Kini, dalam sebuah tonggak sejarah, Teleskop Luar Angkasa Hubble telah menangkap secara langsung gambar tabrakan dahsyat yang serupa di sistem planet terdekat di sekitar bintang lain, Fomalhaut.

“Ini tentu pertama kalinya saya melihat a titik cahaya muncul entah dari mana dalam sistem eksoplanet,” kata peneliti utama Paul Kalas dari University of California di Berkeley. “Foto ini tidak ada dalam semua gambar Hubble sebelumnya, yang berarti kita baru saja menyaksikan tabrakan dahsyat antara dua benda masif dan awan puing yang sangat besar, tidak seperti apa pun yang ada di Tata Surya kita saat ini. Luar biasa!”

Hanya 25 tahun cahaya dari Bumi, Fomalhaut berada salah satu bintang paling terang di langit aktif di malam hari. Terletak di konstelasi Peixe Austral, ia lebih masif dan lebih terang dari Matahari dan dikelilingi oleh beberapa sabuk puing-puing berdebu.

Pada tahun 2008, para ilmuwan menggunakan Hubble untuk menemukan kandidat planet di sekitar Fomalhaut, menjadikannya sistem bintang pertama yang kemungkinan menemukan planet menggunakan cahaya tampak. Objek ini, yang disebut Fomalhaut b, sekarang tampak seperti a awan debu yang menyamar sebagai planet – akibat tumbukan planetesimal. Saat mencari Fomalhaut b dalam pengamatan Hubble baru-baru ini, para ilmuwan terkejut menemukan titik cahaya kedua di lokasi serupa di sekitar bintang. Mereka menyebut objek ini sebagai “circumstellar source 2” atau “cs2”, sedangkan objek pertama sekarang dikenal sebagai “cs1”.

Memecahkan misteri tabrakan planetesimal

Mengapa para astronom melihat dua awan puing ini begitu berdekatan masih menjadi misteri. Jika tabrakan antara asteroid dan planetesimal terjadi secara acak, maka cs1 dan cs2 akan muncul secara kebetulan di lokasi yang tidak berhubungan. Namun, memang demikian diposisikan sangat dekat satu sama lain sepanjang bagian dalam piringan puing luar Fomalhaut.

Misteri lainnya adalah mengapa para ilmuwan menyaksikan dua peristiwa tersebut dalam waktu yang begitu singkat. “Teori sebelumnya menyatakan bahwa akan terjadi tabrakan setiap 100.000 tahun atau lebih. Di sini, dalam 20 tahun, kita telah melihat dua hal“, Kalas menjelaskan. “Jika kita memiliki film dari 3000 tahun terakhir dan kita mempercepatnya sehingga setiap tahun hanya sepersekian detik, bayangkan berapa banyak kilatan cahaya yang akan kita lihat selama waktu tersebut. Sistem planet Fomalhaut akan bersinar dengan tabrakan ini.”

Tabrakan merupakan hal mendasar dalam evolusi sistem planet, namun jarang terjadi dan sulit dipelajari.

“Aspek yang menarik dari pengamatan ini adalah memungkinkan peneliti memperkirakan ukuran benda yang bertabrakan dan berapa banyak yang ada di dalam piringan, informasi yang tersedia hampir mustahil diperoleh dengan cara lain“, kata rekan penulis Mark Wyatt dari Universitas Cambridge di Inggris. “Perkiraan kami memperkirakan planetesimal yang dihancurkan untuk menghasilkan cs1 dan cs2 hanya berdiameter 60 kilometer, dan kami menyimpulkan bahwa ada 300 juta objek serupa yang mengorbit di sistem Fomalhaut.”

“Sistem ini adalah laboratorium alami untuk menyelidiki bagaimana perilaku planetesimal ketika bertabrakan, yang pada gilirannya memberi tahu kita terbuat dari apa dan bagaimana mereka terbentuk,” jelas Wyatt.

Pelajaran kehati-hatian

Sifat Fomalhaut cs1 dan cs2 yang bersifat sementara menimbulkan tantangan bagi misi luar angkasa di masa depan yang bertujuan untuk mengambil gambar eksoplanet secara langsung. Teleskop ini bisa membingungkan awan debu seperti cs1 dan cs2 dengan planet nyata.

“Fomalhaut cs2 terlihat persis seperti planet ekstrasurya yang memantulkan cahaya bintang,” kata Kalas. “Apa yang kami pelajari dari studi cs1 adalah bahwa awan debu besar dapat menyamar sebagai planet selama bertahun-tahun. Ini adalah kisah peringatan bagi misi masa depan yang ingin mendeteksi exoplanet dalam pantulan cahaya.”

Melihat ke masa depan

Kalas dan timnya diberi waktu Hubble untuk memantau cs2 selama tiga tahun ke depan. Apakah Anda ingin melihat perkembangannya – apakah memudar atau menjadi lebih cerah? Karena lebih dekat ke sabuk debu dibandingkan cs1, awan cs2 yang meluas kemungkinan besar mulai bertemu dengan material lain di sabuk tersebut. Hal ini dapat menyebabkan lebih banyak debu masuk ke dalam sistem secara tiba-tiba, yang dapat menyebabkan seluruh area di sekitarnya menjadi lebih terang.

“Ayo ikuti cs2 sampai mendeteksi perubahan apa pun dalam bentuk, kecerahan, dan orbitnya seiring berjalannya waktu,” kata Kalas, “Ada kemungkinan bahwa cs2 akan mulai mengambil bentuk yang lebih lonjong atau komet karena butiran debu didorong keluar oleh tekanan cahaya bintang.”

Tim juga akan menggunakan instrumen NIRCam (Near-Infrared Camera) pada Teleskop Luar Angkasa James Webb milik NASA untuk mengamati cs2. NIRCam Webb memiliki kemampuan untuk itu memberikan informasi warna yang dapat mengungkap ukuran butiran debu awan dan komposisinya. Ia bahkan dapat menentukan apakah awan tersebut mengandung air es.

Hubble dan Webb adalah satu-satunya observatorium yang mampu memperoleh gambar jenis ini. Meskipun Hubble hanya melihat pada panjang gelombang tampak, Webb dapat melihat cs2 dalam inframerah. Panjang gelombang yang berbeda dan saling melengkapi ini diperlukan memberikan penyelidikan yang luas multispektral dan gambaran yang lebih lengkap tentang sistem Fomalhaut yang misterius dan evolusinya yang cepat.

Ini penyelidikan diterbitkan di majalah Science edisi 18 Desember.