Para astronom yang menggunakan Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) milik NASA telah mengamati dari dekat atmosfer sebuah planet raksasa langka, yang suhunya sangat mirip dengan suhu Bumi. Dunia seukuran Saturnus, yang dikenal sebagai TOI-199b, mengandung metana di atmosfernya, menurut sebuah studi baru.
Penemuan ini luar biasa karena planet raksasa biasanya ditemukan pada suhu ekstrem. Di tata surya kita, Jupiter dan Saturnus sangat dingin karena orbitnya jauh dari matahari. Banyak exoplanet raksasa yang ditemukan di luar tata surya kita adalah “Jupiter panas”, yaitu planet yang mengorbit sangat dekat dengan bintangnya dan mencapai suhu panas beberapa ribu derajat.
TOI-199b berada di antara keduanya. Ini adalah salah satu dari sedikit planet raksasa beriklim sedang yang diketahui, dan para peneliti mengatakan ini adalah pertama kalinya atmosfer suatu planet dipelajari secara mendetail.
Hasilnya dapat membantu para ilmuwan meningkatkan model pembentukan dan evolusi planet dan atmosfer. Para peneliti juga mengatakan penelitian ini pada akhirnya dapat memberikan informasi baru tentang atmosfer bumi.
Studi tersebut, yang dipimpin oleh para ilmuwan dari Penn State dan Jet Propulsion Laboratory (JPL) NASA di California Institute of Technology, diterbitkan pada 20 Mei di jurnal Jurnal Astronomi.
“Salah satu manfaat utama mempelajari planet di luar tata surya kita, yang dikenal sebagai exoplanet, adalah kemampuan untuk mempelajari berbagai jenis planet – terutama yang tidak kita lihat di tata surya – untuk mempelajari lebih lanjut tentang pembentukan dan evolusi sistem planet,” kata Renyu Hu, profesor astronomi dan astrofisika di Penn State Eberly College of Science dan pemimpin tim peneliti. “Sejak penemuan exoplanet pertama pada tahun 1992 oleh tim termasuk Aleksander Wolszczan di Penn State, para astronom telah menemukan ribuan exoplanet. Namun hanya sedikit exoplanet raksasa beriklim sedang yang diketahui dan ini adalah pertama kalinya kita dapat mempelajari atmosfer salah satunya secara detail.”
Sebuah planet raksasa dengan suhu yang sangat sejuk
TOI-199b mengorbit bintang yang berjarak lebih dari 330 tahun cahaya dari Bumi dan menyelesaikan satu orbit kira-kira setiap 100 hari.
Suhu planet ini diperkirakan sekitar 175 derajat Fahrenheit. Meskipun suhunya masih sangat panas menurut standar sehari-hari, suhunya jauh lebih dingin dibandingkan sebagian besar exoplanet raksasa yang diteliti sejauh ini. Sebagai perbandingan, suhu di dalam mobil yang diparkir dan terkena sinar matahari langsung dapat dengan mudah mencapai tingkat yang sama di Bumi.
Hal ini membuat TOI-199b jauh lebih ringan dibandingkan Jupiter panas, sekaligus jauh lebih panas dibandingkan raksasa gas beku di tata surya kita, yang suhunya bisa turun ratusan derajat di bawah nol.
Bagaimana JWST mempelajari atmosfer planet
Untuk mempelajari atmosfer TOI-199b, peneliti menggunakan metode yang disebut spektroskopi transmisi. Teknik ini memungkinkan para astronom mempelajari cahaya bintang yang melewati atmosfer planet saat planet tersebut bergerak di depan permukaan bintangnya dari sudut pandang teleskop.
JWST membagi cahaya bintang menjadi beberapa panjang gelombang berbeda, sama seperti prisma membagi cahaya putih menjadi pelangi.
“Ketika sebuah planet lewat di depan bintangnya, sebagian cahaya bintang melewati atmosfer planet dan berinteraksi dengan unsur dan molekul di atmosfer,” kata Aaron Bello-Arufe, peneliti pascadoktoral di JPL dan penulis pertama makalah tersebut. “Elemen tertentu akan menyerap panjang gelombang cahaya tertentu, menciptakan sidik jari pada spektrum cahaya yang terdeteksi oleh JWST dan mencerminkan komposisi atmosfer.”
Para peneliti pertama-tama mengumpulkan sekitar 20 jam pengamatan terus menerus untuk menetapkan pengukuran dasar cahaya bintang. Transit planet itu sendiri berlangsung sekitar tujuh jam, jauh lebih lama daripada transit yang biasa terjadi di Jupiter panas, yang bisa berlangsung satu jam atau kurang.
Para ilmuwan kemudian membandingkan spektrum cahaya yang terekam selama transit dengan pengukuran dasar. Perbedaan tersebut mengungkapkan panjang gelombang mana yang diserap oleh atmosfer planet, sehingga memungkinkan tim untuk mengidentifikasi gas yang ada.
Metana terdeteksi di atmosfer TOI-199b
“Saat kami membandingkan spektrum selama transit dengan garis dasar, kami melihat bahwa atmosfer menghalangi panjang gelombang cahaya bintang yang diserap oleh metana,” kata Bello-Arufe. “Model komposisi exoplanet raksasa gas beriklim sedang telah memperkirakan bahwa mereka akan mengandung metana, jadi ada baiknya untuk mendapatkan konfirmasi bahwa teori kami benar.”
Selain metana, pengamatan juga mengisyaratkan adanya amonia dan karbon dioksida.
“Dengan pengamatan tambahan terhadap planet ini, kita dapat mengetahui kelimpahan relatif berbagai gas di atmosfernya,” kata Hu. “Gambaran yang lebih lengkap tentang atmosfer raksasa gas beriklim sedang ini kemudian dapat digunakan untuk menyempurnakan model kami dan berpotensi lebih memahami bagaimana planet dan atmosfernya terbentuk dan berevolusi, termasuk Bumi. Keberhasilan studi pertama tentang atmosfer planet raksasa beriklim sedang ini juga memberi kami kepercayaan diri untuk mencurahkan lebih banyak sumber daya dan waktu pengamatan untuk mempelajari planet serupa lainnya. Kami kemudian akan dapat melihat apakah planet ini unik atau ada fitur umum yang dimiliki oleh jenis planet ini.
Tim peneliti juga termasuk ilmuwan dari Arizona State University, Johns Hopkins University, Carnegie Institution for Science, California Institute of Technology dan University of California, Santa Cruz.
NASA mendanai penelitian ini melalui hibah dari Space Telescope Science Institute.
