Sains 2022-09-17 19:05:00

Mengenal 10 Eksoplanet Super Ekstrim,Salah Satunya Terjadi Hujan Besi Cair

Upsilon Andromedae b (Image credit: NASA/JPL-Caltech)

Hampir sulit dipercaya bahwa dekade awal tahun 1990-an, para astronom belum menemukan planet di luar tata surya.

Meskipun para ilmuwan yakin bahwa bintang lain mengorbit bintang lain, hanya ada sedikit bukti tentang sistem planet lain sampai penemuan dua planet ekstrasurya atau eksoplanet— mengorbit pulsar PSR 1257+12 pada tahun 1992 oleh Aleksander Wolszczan dan Dale Frail, sebagaimana dicatat dalam jurnal Nature.

Penemuan awal ini segera diikuti oleh pengamatan 51 Pegasi b — planet ekstrasurya pertama yang ditemukan di sekitar bintang mirip matahari — pada tahun 1995, di mana astronom Michel Mayor dan Didier Queloz dianugerahi Hadiah Nobel Fisika 2019.

Scroll untuk membaca

Sejak 1995, katalog planet ekstrasurya berkembang pesat. Kami sekarang telah mengkonfirmasi lebih dari 4.000 dunia di luar tata surya kita, dengan lebih dari 7.000 tersangka menunggu untuk diklasifikasikan, menurut NASA. ( Data terakhir sudah tercatat 5.000 eksoplanet yang teridentifikasi ).

Ketika metode pengamatan kami meningkat, proses penemuan ini baru saja dimulai. Dan akhir tahun ini, Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) akan diluncurkan, dengan bagian dari misinya didedikasikan untuk mencari exoplanet.

Sebuah faktor mengejutkan mulai muncul dengan sendirinya saat kita mempelajari lebih banyak tentang dunia di luar tata surya; semesta memang aneh. Sangat aneh. Dari dunia yang menghujani besi dan kaca hingga dunia berlian dan planet yang lolos dari cengkeraman bintang induknya, katalog planet ekstrasurya kami yang berkembang menunjukkan bahwa tata surya kita sendiri sangat membosankan.

WASP-76b: Planet ekstrasurya yang menghujani besi cair

WASP-76b<a target= — WASP-76b ESO/M. Kornmesser

Terlihat pada tahun 2013 dan diselidiki lebih lanjut oleh ESPRESSO instrumen di Teleskop Sangat Besar pada tahun 2020, WASP-76b adalah planet yang terkunci pasang surut dengan bintang induknya BD+01 316. Ini berarti bahwa satu sisi planet secara permanen menghadap bintang yang menyebabkan suhu panas terik sekitar 4.532 derajat F (2.500 derajat C) — cukup panas untuk menguapkan besi.

Sisi WASP-76b yang menghadap bintang dipanggang oleh radiasi yang ribuan kali lebih kuat daripada yang diterima Bumi dari matahari, sedangkan sisi yang menghadap jauh dari bintang tipe-F mengalami malam abadi. Namun meskipun "siang hari" planet ini mengalami suhu neraka, itu tidak berarti bahwa kondisi di "sisi malam" adalah bisa buat berjalan-jalan di taman.

Sisi WASP-76b yang menghadap jauh dari bintang induk planet lebih dingin setidaknya 1.832 derajat F (1.000 derajat C), tetapi ini berarti bahwa ketika uap besi dibawa melintasi belahan bumi oleh angin kencang, mereka didinginkan, membentuk cairan droplet. Tetesan besi cair ini kemudian jatuh, membombardir sisi planet yang lebih dingin.

Petunjuk kunci yang memungkinkan para astronom untuk menemukan keberadaan hujan besi ini datang ketika instrumen ESPRESSO digunakan untuk menyelidiki atmosfer WASP-76b, dan tidak ada jejak unsur yang ditemukan di satu sisi dunia. WASP-76b bukan satu-satunya planet yang mengalami mimpi buruk hujan seperti ini. Seperti yang sering terjadi pada planet ekstrasurya, penemuan lebih lanjut tidak hanya meningkatkan taruhan, mereka membuat hal-hal menjadi jauh lebih asing.

HD 189733 b: Hujan kaca cair

Dari luar angkasa, HD 189733 b mungkin tampak seperti dunia yang indah dan tenang, menyerupai marmer biru kaca raksasa. Namun, dengan exoplanet, penampakan bisa menipu, dan ini pasti terjadi pada planet raksasa gas yang menyelesaikan orbit bintangnya hanya dalam 2,2 hari.

Faktanya, rona birunya yang indah muncul dari cuacanya yang mematikan, terutama hujan kaca cair yang menghujani permukaan planet. Namun, ini bukan kondisi cuaca yang hampir gila di planet ini. Planet ekstrasurya — ditemukan pada tahun 2005 oleh NASA Observatorium Sinar-X Chandra dan teleskop sinar-X XMM Newton milik ESA — juga mengalami angin dengan kecepatan sekitar 5.600 mil (9.000 kilometer) per jam. Angin supersonik ini menyebabkan hujan kaca di planet ekstrasurya melengkung ke samping ke tanah, bukan hanya jatuh, juga mengambil partikel silikat, mengubahnya menjadi proyektil mikroskopis.

HD 189733 b tidak hanya menarik bagi para astronom karena cuacanya yang tidak biasa dan berbahaya. Planet ekstrasurya raksasa telah diamati memiliki atmosfer yang jauh lebih besar daripada yang diperkirakan para ilmuwan untuk dunia seperti itu, menurut NASA. Atmosfer yang diperluas ini bekerja untuk menangkap lebih banyak radiasi yang diterima HD 189733 b dari bintang induknya berkat orbitnya yang sangat dekat, yang berarti raksasa gas itu mengalami suhu setinggi 1.700 derajat F (930 derajat C).

Fakta bahwa atmosfer planet ekstrasurya menangkap begitu banyak radiasi intens dari bintang-bintang sistem biner HD 189733 berarti bahwa ia dengan cepat dilucuti ke luar angkasa. Namun, semua mungkin tidak hilang, karena planet ekstrasurya ekstrem lainnya menunjukkan bahwa terkadang atmosfer yang terkuras mendapat kesempatan kedua.

Gliese 1132b: Planet yang menumbuhkan atmosfer kedua

Gliese 1132 b mirip dengan Bumi dalam beberapa hal. Jari-jarinya hanya sedikit lebih besar, seperti massanya. Bahkan usianya — 4,5 miliar tahun — mirip dengan planet kita. Tapi dunia ini memang memiliki satu perbedaan mencolok, ia mengorbit lebih dekat dengan katai merahnya bintang induk, menyelesaikan orbit hanya dalam 1,6 hari Bumi. Kedekatan ini menghasilkan Gliese 1132 b mengalami suhu permukaan yang jauh lebih tinggi daripada planet kita pada 278 derajat F (137 derajat C), dengan radiasi intens yang melucuti atmosfer planet ekstrasurya itu.

Namun, para astronom baru-baru ini menemukan bahwa sesuatu yang luar biasa sedang terjadi di Gliese 1132 b. Pengaruh gravitasi bintangnya — 20% lebih besar dari matahari — menciptakan gaya pasang surut yang kuat yang menekan dan meregangkan planet ini. "Pelenturan" ini menimbulkan aktivitas vulkanik yang dahsyat dan menyebabkan gas mengalir ke permukaan dunia.

Gas-gas ini membangun atmosfer kedua di dunia, menurut NASA. Meskipun hal ini menarik karena pertama kalinya para astronom pernah melihat hal seperti ini, atmosfer "yang tumbuh kembali" karena asalnya juga memberikan kesempatan unik bagi para astrogeolog untuk mempelajari komposisi kimia interior sebuah planet ekstrasurya melalui proxy.

Kepler-10b: Di galaksi yang sangat jauh

Kepler-10b mengorbit dekat dengan bintang induknya — mirip dengan matahari — pada jarak yang merupakan dua puluh orbit Merkurius. Ini menghasilkan orbit yang kurang dari satu hari Bumi dan suhu permukaan lebih panas dari 2.372 derajat F (1.300 derajat C).

Karena Kepler-10 b — ditemukan pada tahun 2011 oleh teleskop Kepler — dikunci secara pasang surut ke bintangnya, ia juga menciptakan tetesan cair besi dan silikat. Permukaan planet ini kemungkinan tertutup lava yang jauh lebih panas daripada yang ditemukan di Bumi. Karena radiasi keras dari bintang inangnya telah melucuti atmosfernya, tetesan di Kepler-10b ini tidak akan jatuh di sisi malam planet ini, melainkan dihembuskan dari permukaannya oleh angin bintang, memberinya ekor yang berapi-api.

Kepler-10 b bukan satu-satunya dunia lava yang ditemukan oleh teleskop Kepler. Pada 2013, teleskop luar angkasa juga menemukan planet ekstrasurya Kepler-78b(terbuka di tab baru)— 40 kali lebih dekat ke bintang induknya daripada Merkurius—yang menyelesaikan orbit penuh dalam hitungan jam. Hasilnya adalah dunia seperti Bumi yang didominasi oleh lava yang telah digambarkan oleh astronom Dimitar Sasselov sebagai "kekejian."

Mengingat permukaan lavanya yang panas, tidak mengherankan jika planet ekstrasurya ini dibandingkan dengan Mustafar, planet di Star Wars franchise yang menjadi tuan rumah duel lightsaber antara Obi-Wan Kenobi dan Anakin Skywalker. Lava dari dunia fiksi itu mengakibatkan cedera mengerikan pada Jedi muda yang memaksanya untuk memakai baju besi hitam ikonik dan alat bantu pernapasan Darth Vader. Mungkin ketika mempertimbangkan dunia untuk mengadakan duel sampai mati, suatu tempat yang menawarkan iklim yang lebih sejuk mungkin disarankan. Untungnya, beberapa exoplanet menawarkan kondisi yang sangat berbeda.

Upsilon Andromeda b: Dunia api dan es

Upsilon Andromeda b adalah planet ekstrasurya lain yang mungkin terkunci secara pasang surut ke bintang induknya, menyelesaikan orbitnya hanya dalam waktu kurang dari lima hari. Apa yang membuat planet ini - yang sebelumnya dikenal sebagai Saffar - dunia yang ekstrem adalah perbedaan suhu yang radikal antara siang dan malamnya.

Sementara siang hari mengalami suhu setinggi 2.912 derajat F (1.600 derajat C), sisi malam jauh lebih dingin, mencapai suhu serendah minus 4 derajat F (minus 20 derajat C). Artinya, melewati belahan dunia ini bisa dianggap setara dengan melompat ke gunung berapi.

Meskipun ini bukan satu-satunya Jupiter Panas yang terkunci pasang surut, yang lain yang kami temukan tampaknya tidak menampilkan perbedaan radikal dalam suhu antara sisi yang menghadap bintang dan mengabaikan bintang. Alasan mengapa planet ekstrasurya ini mengalami perbedaan suhu yang begitu radikal bisa jadi karena ukuran luar biasa dari bintang induknya Upsilon Andromedae A, atau fakta bahwa bintang tersebut memiliki titik panas yang hampir langsung "di atas" planet ekstrasurya ini, menurut NASA .(terbuka di tab baru).

Sekarang, Anda mungkin mendapatkan kesan bahwa semua exoplanet adalah dunia yang panas dan kejam yang ada di dekat bintang induknya. Faktanya adalah, semakin dekat orbit planet membawanya ke bintang induknya, semakin mudah untuk dikenali. Ini berarti katalog exoplanet penuh dengan dunia yang lebih besar yang memiliki orbit yang ketat. Namun, ada beberapa pengecualian penting.

HR 5183 b: Planet Super-Jupiter

Dalam hal penemuan exoplanet, HR 5183 b— "Super-Jupiter" tiga kali massa planet terbesar di tata surya — unik, karena orbitnya sangat eksentrik, baik secara harfiah maupun kiasan. Sementara sebagian besar planet menelusuri orbit yang sebagian besar melingkar, raksasa gas ini melacak orbit berbentuk telur di sekitar bintang induknya HR 5183, menurut para astronom di Caltech.

Para astronom menemukan planet ekstrasurya dengan goyangan kecil yang disebabkan gravitasinya pada bintang induknya, yang pada gilirannya menyebabkan penurunan kecerahan. Prosesnya memakan waktu 20 tahun pengamatan yang mengejutkan dengan tiga teleskop, termasuk Observatorium WM Keck Hawaii. Terlepas dari periode pengamatan yang panjang ini, kita belum melihat dunia menyelesaikan orbit penuh, dengan para peneliti memperkirakan bahwa ini bisa memakan waktu antara 45 hingga 100 tahun Bumi - mungkin 74 tahun.

Jika HR 5183 b mengikuti orbitnya di tata surya, ia akan lebih dekat ke matahari daripada Jupiter, dan kemudian pindah ke tepi luar sistem planet kita yang berayun melewati Neptunus. Orbit yang sangat eksentrik seperti ini telah diamati sebelumnya, tetapi biasanya oleh planet dan objek lain yang lebih dekat dengan bintang induknya.

Jika asosiasi longgar HR 5183 b dengan bintang induknya adalah sesuatu yang mengejutkan, beberapa dunia telah melangkah lebih jauh, melepaskan diri dari bintang induknya sepenuhnya untuk mengembara di alam semesta sendirian.

OGLE-2016-BLG-1928: Menjadi nakal

Para astronom percaya bahwa Bima Sakti bisa penuh dengan anak yatim kosmik— exoplanet yang telah melepaskan diri dari bintang induknya untuk mengembara sendirian di galaksi mereka. Planet-planet ini diyakini terbentuk dengan cara tradisional di sekitar bintang, tetapi kemudian terlempar oleh interaksi gravitasi dengan planet lain.

Karena exoplanet biasanya terlihat melalui efek yang mereka miliki pada bintang inangnya, ini membuat planet tunawisma ini hampir tidak mungkin terlihat. Ini terutama benar ketika mereka adalah planet berbatu seukuran Bumi. Itulah yang membuat penemuan exoplanet nakal OGLE-2016-BLG-1928 saat mengembara di Bima Sakti begitu istimewa. Meskipun bukan planet nakal pertama yang ditemukan, ini adalah yang terkecil, dengan contoh lain yang ukurannya mirip dengan Jupiter.

Dunia terestrial yang nakal terlihat pada akhir 2020 menggunakan teknik yang disebut pelensaan mikro gravitasi, pembelokan dan pemfokusan cahaya dari bintang yang jauh saat sebuah objek lewat di depannya. Durasi perubahan profil cahaya dari sumber-sumber yang jauh ini meningkat seiring dengan massa objek yang menghalangi. gangguan disebabkan oleh OGLE-2016-BLG-1928 hanya berlangsung 41 menit, sehingga memberi tahu para astronom bahwa itu adalah bajingan terkecil yang terlihat menggunakan metode ini sejauh ini. OGLE-2016-BLG-1928 luar biasa karena kurangnya hubungan dengan sistem planet, tetapi untuk exoplanet lain, hubungan inilah yang membuat sesuatu menjadi istimewa.

Sistem TOI-178: Sistem harmoni dan kekacauan

Sepintas, sistem planet TOI-178 mungkin terlihat seperti kumpulan dunia lainnya. Tetapi, pengamatan lebih dekat dan lebih lama mengungkapkan bahwa setidaknya lima dari enam dunia sistem ini terkunci dalam tarian berirama satu sama lain.

Lima planet luar ada dalam resonansi 18:9:6:4:3. Ini berarti exoplanet pertama dalam rantai — yang kedua paling dekat dengan bintang secara keseluruhan — menyelesaikan 18 orbit saat yang kedua dalam rantai menyelesaikan sembilan, yang ketiga menyelesaikan enam, dan yang keempat menyelesaikan 4, dan yang kelima — planet keenam secara keseluruhan—menyelesaikan tiga orbit. Ini berarti bahwa planet-planet sejajar secara berkala saat mereka mengorbit bintang induk kerdil oranye mereka.

Rantai resonansi yang kompleks ini kemungkinan besar menunjukkan sistem planet yang tetap tidak terganggu oleh interaksi gravitasi atau tabrakan dengan sistem lain sejak pembentukannya. Itu berarti sistem itu bisa menjadi sangat penting dalam studi tentang bagaimana sistem planet terbentuk dan berevolusi.

Namun, di mana kita menemukan keteraturan dalam kosmos, seringkali juga terjadi kekacauan. Komposisi planet-planet yang membentuk sistem TOI-178 tidak menampilkan harmoni yang ditunjukkan oleh gerakannya. Di sebelah bumi terestrial yang padat, ada planet dengan kepadatan rendah yang "menggembung", diikuti oleh planet ekstrasurya dengan kepadatan yang mirip dengan Neptunus.

55 Cancri e: Eksoplanet paling berharga di alam semesta

Bintang lain yang mengorbit dekat dengan bintang induknya, membutuhkan waktu kurang dari 18 jam untuk menyelesaikan orbitnya, 55 Cancri e juga sangat panas—mencapai suhu setinggi 4.172 derajat F (2.300 derajat C). Tapi yang benar-benar membedakan dunia ini adalah komposisinya, yang membuat planet ekstrasurya, yang secara resmi dikenal sebagai Janssen, mungkin objek yang paling berharga secara konvensional di alam semesta.

Fakta bahwa 55 Cancri e dua kali ukuran Bumi, tetapi memiliki massa hampir 9 kali lipat, membuat para astronom mengusulkan bahwa Bumi Super ini dapat terdiri dari karbon bertekanan tinggi dalam bentuk grafit dan berlian yang dicampur dengan beberapa besi dan lainnya. elemen, menurut NASA.

Nilai perkiraan 55 Cancri e diperkirakan 384 kuadriliun kali lebih banyak dari seluruh Produk Domestik Bruto (PDB) Bumi, yang senilai 70 USD pada tahun 2011. Beberapa ahli astrofisika menyarankan bahwa dunia berlian semacam itu dapat terbentuk cukup teratur ketika awan debu protoplanet yang mengandung rasio keruntuhan karbon yang tinggi untuk membentuk planet.

Gagasan bahwa 55 Cancri e terbuat dari berlian telah ditentang sejak planet ekstrasurya pertama kali ditemukan pada tahun 2004, bergerak masuk dan tidak disukai, membuktikan berlian mungkin tidak selamanya. Namun terlepas dari semua dunia ekstrem ini, planet ekstrasurya yang paling luar biasa mungkin masih ada di luar sana untuk kita temukan, dan mereka mungkin ada dalam sistem serupa yang belum pernah kita temui sebelumnya.

Blanets: Eksoplanet Ekstrim Lubang Hitam

Eksoplanet paling ekstrem mungkin tidak terbentuk di sekitar bintang sama sekali, tetapi malah bisa mengorbit lubang hitam supermasif. Planet-planet terbentuk dari keruntuhan gravitasi dari area yang terlalu padat awan protoplanet dari gas debu dan lubang hitam supermasif di jantung inti galaksi aktif (AGN) duduk di tengah cakram pengaduk besar dari bahan-bahan tersebut.

Saat ini, tidak ada bukti bahwa planet yang mengorbit lubang hitam - atau "blanets" - benar-benar ada, tetapi penelitian terbaru yang memodelkan dinamika cakram gas dan debu ini menunjukkan bahwa dalam kondisi tertentu pembentukan planet harus terjadi di wilayah tersebut. Jika proses seperti itu terjadi, blanet akan terbentuk lebih jauh dari lubang hitam supermasif daripada kebanyakan planet lakukan dari bintang induknya. Bahkan sangat jauh, sehingga dibutuhkan satu juta tahun bagi dunia seperti itu untuk menyelesaikan orbitnya!

Radiasi dari AGN dapat membantu menyediakan pasokan bahan segar yang konstan untuk pembentukan blanet, dengan hasil ini dapat berupa formasi runaway, yang berarti blanet dapat mencapai ukuran yang jauh lebih besar daripada exoplanet "biasa". Blanet cenderung tidak memiliki kesamaan lain dengan Bumi atau Jupiter, yang berarti kelas baru objek astronomi di luar raksasa gas dan dunia terestrial untuk diselidiki.

Dengan AGN terdekat yang ada di luar batas penyelidikan planet ekstrasurya saat ini, penemuan blanet mungkin harus menunggu. Sampai saat itu, astronomi akan memberikan iring-iringan penemuan planet ekstrasurya yang menantang pemahaman kita yang berkembang tentang alam semesta dan mendefinisikan kembali tempat kita di dalamnya.