Teleskop Luar Angkasa Nancy Grace Roman milik NASA diharapkan dapat memperluas pencarian planet di luar tata surya kita, yang disebut exoplanet. Para ilmuwan memperkirakan misi tersebut dapat menemukan sekitar 100.000 dunia yang sebelumnya tidak diketahui, peningkatan luar biasa dari hampir 6.300 exoplanet yang ditemukan sejauh ini melalui misi NASA dan observatorium lainnya.
Yang membuat Roman sangat menarik adalah di mana dia akan bersandar. Sebagian besar penemuan planet ekstrasurya hingga saat ini berasal dari wilayah galaksi yang relatif dekat. Novel, bagaimanapun, akan mengeksplorasi sebagian besar wilayah yang belum dijelajahi di Bima Sakti, memberikan pandangan yang lebih luas tentang sistem planet galaksi kita.
“Galaksi kita adalah rumah bagi berbagai lingkungan yang berbeda, namun ketika berburu eksoplanet, kita hanya menjelajahi satu: lingkungan kita sendiri,” kata Elisa Quintana, peneliti eksoplanet di Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA di Greenbelt, Maryland. Quintana memimpin tim yang berfokus pada pembuatan perangkat lunak dan simulasi untuk membantu mempersiapkan observasi transit planet ekstrasurya Roman. “Roman akan memperluas penelitiannya hingga mencakup habitat galaksi lain, yang dapat membantu kita memahami bagaimana pembentukan planet bervariasi di berbagai wilayah di Bima Sakti.”
Saat ini, sebagian besar exoplanet yang diketahui terletak dalam jarak beberapa ribu tahun cahaya dari Bumi. Salah satu studi utama Roman akan melihat lebih jauh dari kisaran ini, yaitu meneliti bintang-bintang di tonjolan pusat Bima Sakti yang padat penduduknya dan meluas ke sisi lain galaksi.
Mencari dunia baru di Bima Sakti
Roman akan terus memantau bintang-bintang di sebagian besar Bima Sakti, mencari perubahan kecerahannya.
Salah satu tekniknya didasarkan pada transit planet. Ketika sebuah planet lewat di depan bintangnya dari sudut pandang kita, ia menghalangi sejumlah kecil cahaya bintang, menyebabkan bintang tersebut meredup untuk sementara.
Teleskop juga akan menggunakan teknik kedua yang disebut pelensaan mikro. Dalam peristiwa ini, gravitasi bintang di latar depan dan planet-planet yang menyertainya memperkuat cahaya bintang di latar belakang yang lebih jauh, sehingga membuatnya tampak lebih terang untuk sesaat.
Setiap metode sensitif terhadap jenis planet yang berbeda.
Teknik transit, yang diperkirakan dapat mendeteksi sekitar 100.000 dunia, sangat efektif dalam mendeteksi planet-planet besar dan sangat panas. Planet-planet ini menghalangi lebih banyak cahaya dari bintangnya dan mengorbit lebih sering, sehingga lebih mudah dikenali.
Pelensaan mikro, yang diperkirakan dapat mengungkap lebih dari 1.000 dunia, unggul dalam menemukan planet-planet yang jauh dari bintangnya, termasuk sistem yang menyerupai tata surya kita. Ia dapat mendeteksi planet sekecil Bumi dan Mars, baik di zona layak huni maupun pada jarak yang lebih jauh dari bintangnya. Banyak dari dunia ini yang sangat sulit, bahkan tidak mungkin, ditemukan menggunakan metode deteksi lain.
Bersama-sama, pendekatan-pendekatan yang saling melengkapi ini akan memungkinkan para ilmuwan mempelajari bagaimana planet-planet terbentuk di seluruh galaksi, termasuk di wilayah asal tata surya kita.
Petunjuk tentang asal muasal Bumi
Saat ini, tata surya kita berjarak sekitar 27.000 tahun cahaya dari pusat Bima Sakti. Para peneliti percaya bahwa galaksi tersebut mungkin terbentuk sekitar 10.000 tahun cahaya lebih dekat ke pusat galaksi sebelum secara bertahap bergerak menuju lokasinya saat ini.
Bukti gagasan ini sebagian besar berasal dari komposisi kimia Matahari.
Para astronom menggunakan istilah unsur berat untuk menggambarkan semua unsur selain hidrogen dan helium, yang diproduksi segera setelah pembentukan alam semesta. Unsur-unsur yang lebih berat tercipta di dalam bintang dan menjadi lebih melimpah seiring berjalannya waktu seiring dengan generasi bintang yang hidup dan mati.
Bintang-bintang di wilayah terluar galaksi umumnya mengandung lebih sedikit unsur berat. Sebaliknya, bintang-bintang di tonjolan galaksi lebih tua dan cenderung lebih kaya akan unsur-unsur seperti silikon, oksigen, dan magnesium.
Perbedaan kimia ini dapat mempengaruhi jenis planet yang terbentuk di sekitar bintang. Beberapa sistem mungkin menghasilkan planet yang lebih besar, dunia yang lebih berbatu, atau mungkin lebih banyak planet secara keseluruhan. Dalam beberapa kasus, komposisi bintang bahkan dapat mempengaruhi pembentukan planet.
Para astronom telah menemukan bukti hubungan serupa antara bintang-bintang terdekat.
“Bintang dengan unsur yang lebih berat cenderung menampung lebih banyak planet, terutama planet raksasa,” kata Robby Wilson, peneliti pascadoktoral di NASA Goddard yang memimpin penelitian tentang perkiraan hasil dari planet transit Roman.
Dengan memeriksa populasi bintang dan planet yang berbeda-beda di seluruh Bima Sakti, Roman dapat memperluas studi ini dan membantu mengungkap seberapa umum sistem planet seperti yang kita miliki.
“Roman akan sangat kuat karena dapat mengamati ratusan juta bintang jauh, memungkinkan para ilmuwan membandingkan populasi planet jauh dengan populasi yang ditemukan di dekatnya,” kata Wilson. “Semua data ini akan memberi kita banyak hal untuk dilihat, jadi kami bersiap dengan membuat data sintetis, mendeteksi simulasi planet, dan menggunakan pembelajaran mesin untuk menyaring positif palsu. Dengan begitu, kami akan siap untuk segera melakukannya ketika data sebenarnya tiba.”
Semua data yang dikumpulkan oleh Roman akan tersedia untuk umum, memungkinkan para peneliti dan ilmuwan warga untuk berpartisipasi dalam pencarian dunia baru.
Mempelajari atmosfer dan cuaca luar bumi
Roman juga dapat memberikan informasi atmosfer tentang ribuan planet transit yang ia temukan.
“Roman tidak akan menganalisis atmosfer dengan kedalaman yang sama seperti misi seperti Teleskop Luar Angkasa James Webb milik NASA, namun ia akan mengumpulkan informasi berbeda dalam skala yang jauh lebih besar,” kata Wilson.
Sementara Teleskop Luar Angkasa James Webb berfokus pada analisis kimia terperinci dari masing-masing planet, Roman akan memeriksa pola suhu dan iklim yang lebih luas di ribuan dunia. Kumpulan data statistik yang besar ini dapat mengidentifikasi tren penting dan membantu memandu pengamatan Webb dan observatorium lainnya di masa depan.
Salah satu bidang yang menarik adalah “Jupiter panas”, planet raksasa seukuran Jupiter yang mengorbit sangat dekat dengan bintangnya. Karena Jupiter berukuran sekitar 11 kali lebih besar dari Bumi, dunia-dunia ini sangat besar dan seringkali menyelesaikan orbitnya hanya dalam beberapa hari. Temperaturnya yang tinggi memungkinkan mereka memancarkan radiasi infra merah yang dapat dideteksi.
Instrumen inframerah Roman akan dapat mengamati planet-planet bercahaya ini dan mempelajari bagaimana kecerahannya berubah seiring waktu.
Ketika Jupiter panas melintas di depan bintangnya, para astronom melihat adanya penurunan kecerahan. Penurunan kedua yang lebih kecil terjadi ketika planet bergerak di belakang bintang dan cahayanya terhalang untuk sementara.
“Penurunan sekunder ini memberi tahu kita betapa terang dan panasnya planet ini,” kata Wilson. “Dengan melacak perubahan kecerahan planet selama orbitnya, Roman juga dapat melihat perbedaan antara sisi siang dan sisi malam, dan bahkan mendeteksi perubahan di wilayah terpanas di planet ini. Hal ini memberi tahu kita tentang angin atmosfer dan sirkulasi panas.”
Era baru penemuan exoplanet
Misi Kepler NASA mengubah ilmu pengetahuan tentang planet ekstrasurya dengan memantau sekitar 100.000 bintang dan menunjukkan bahwa planet-planet sangat umum ditemukan di seluruh Bima Sakti.
“Studi terhadap 100.000 bintang oleh misi Kepler NASA yang sekarang sudah pensiun merevolusi bidang exoplanet lebih dari satu dekade lalu dan mengajarkan kita bahwa planet bahkan lebih umum daripada bintang-bintang di galaksi kita,” kata Jorge Martínez-Palomera, astronom di NASA Goddard yang membantu mempersiapkan data exoplanet Roman.
Roman harus mengambil warisan ini lebih jauh. Studinya terhadap tonjolan galaksi saja akan memungkinkan kita mengamati sekitar 100 juta bintang sambil menjelajahi wilayah Bima Sakti yang sebagian besar masih belum dijelajahi.
“Survei Tonjolan Galaksi Romawi akan mengamati sekitar 100 juta bintang dan menyelidiki area yang belum dijelajahi di galaksi kita, menyediakan kumpulan data mendasar yang juga akan merevolusi apa yang kita ketahui tentang dunia lain dan tempat kita di Alam Semesta.”
