Para astronom telah mengidentifikasi dua planet raksasa paling empuk yang pernah ditemukan, dengan kepadatan sangat rendah sehingga kepadatannya kurang dari permen kapas. Sepasang planet ‘super-puff’ yang langka ini ditemukan oleh tim internasional yang dipimpin oleh Universitas Oxford, bekerja sama dengan Université Côte d’Azur/Observatoire de la Côte d’Azur dan Universitas Birmingham. Hasilnya dipublikasikan di Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Society.
Planet yang baru dikonfirmasi, TOI-791 b dan TOI-791 c, mengorbit bintang katai tipe F7 sekitar 1.110 tahun cahaya dari Bumi di konstelasi selatan Volans. Meskipun masing-masing planet seukuran Jupiter, keduanya sangat ringan untuk ukurannya.
TOI-791 memiliki massa jenis hanya 0,038 gram per sentimeter kubik, sedangkan TOI-791 c berukuran 0,047 gram per sentimeter kubik. Sebagai perbandingan, Jupiter memiliki kepadatan rata-rata 1,33 gram per sentimeter kubik, menjadikannya sekitar 28 hingga 35 kali lebih padat daripada planet-planet yang baru ditemukan ini.
Perbandingannya menjadi lebih mencolok jika diukur dengan permen kapas, yang memiliki massa jenis sekitar 0,05 gram per sentimeter kubik. Bumi masih jauh lebih padat, dengan rata-rata 5,5 gram per sentimeter kubik.
Planet kembar langka terkunci dalam tarian gravitasi
Para ilmuwan yakin kedua planet tersebut terbentuk bersama dari piringan gas dan debu yang sama yang mengelilingi bintang muda mereka, sehingga menjadikan mereka “saudara” planet.
Mereka juga dihubungkan oleh susunan orbital yang tidak biasa yang disebut resonansi gerak rata-rata 5:3. Untuk setiap lima orbit yang diselesaikan oleh planet dalam, planet luar menyelesaikan hampir tepat tiga orbit. Saat mereka mengorbit bintangnya, gravitasi mereka berulang kali memberikan tekanan satu sama lain, menciptakan perubahan kecil namun terukur dalam waktu transit setiap planet.
Hanya empat sistem planet lain yang memiliki banyak planet super-puff, menjadikan TOI-791 kesempatan yang sangat langka untuk mempelajari kelahiran dan evolusi dunia yang tidak biasa ini.
Penulis utama Dr George Dransfield (dia) (Departemen Fisika, Universitas Oxford dan presenter BBC Sky at Night) mengatakan:
“Hanya segelintir dari planet-planet super besar ini yang diketahui, dan bahkan lebih jarang lagi untuk menemukan dua planet dalam sistem yang sama. Kepadatannya yang sangat rendah menjadikannya target yang menarik untuk memahami bagaimana sistem planet terbentuk dan berevolusi.”
Ilmuwan warga membantu menemukan planet tersebut
Relawan yang berpartisipasi dalam proyek sains warga TESS Planet Hunters pertama kali melaporkan TOI-791 b pada tahun 2019 dan TOI-791 c pada tahun 2023 sebagai kemungkinan planet. Proyek ini mencari pengamatan yang dikumpulkan oleh Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) milik NASA untuk mencari tanda-tanda dunia yang sebelumnya tidak diketahui.
Para peneliti kemudian menggabungkan pengukuran dari teleskop di seluruh dunia untuk menentukan ukuran dan massa planet, sehingga memungkinkan mereka menghitung kepadatannya yang sangat rendah.
Ketika sebuah planet lewat di depan bintangnya selama “transit”, ia menghalangi sejumlah kecil cahaya bintang. Penurunan kecerahan ini menunjukkan ukuran planet ini. Dalam sistem TOI-791, para astronom juga mendeteksi perubahan kecil pada waktu transit yang disebabkan oleh interaksi gravitasi planet. Menganalisis variasi temporal ini memungkinkan tim memperkirakan massa setiap planet.
Antartika memainkan peran penting
Penemuan ini didasarkan pada pengamatan selama delapan tahun, termasuk data dari teleskop ASTEP (Antarctic Search for Transiting ExoPlanets) di Stasiun Concordia di Antartika. Teleskop ini dioperasikan bersama oleh para peneliti dari Université Côte d’Azur/Observatoire de la Côte d’Azur dan kolaborator internasional.
Malam musim dingin yang panjang di Antartika telah memberikan keuntungan besar bagi para astronom. Kegelapan yang berlangsung selama berbulan-bulan memungkinkan pengamatan tanpa gangguan terhadap transit planet-planet yang sangat panjang, yang masing-masing berlangsung lebih dari 11 jam. Menurut para peneliti, ini adalah transit planet terpanjang yang pernah diamati dari Bumi.
Bagaimana planet Super-Puff terbentuk?
Para ilmuwan masih mencoba memahami bagaimana planet super-puff berkembang.
Salah satu penjelasan utamanya adalah bahwa dunia-dunia ini mempunyai atmosfer yang sangat besar dan kaya akan hidrogen dan helium, yang merupakan bagian besar dari total massanya. Para peneliti berpendapat bahwa selubung gas tebal ini mungkin terbentuk ketika planet-planet berada jauh dari bintangnya, di wilayah cakram protoplanet yang lebih dingin di mana gas dapat terbentuk dengan cepat di sekitar inti planet padat.
Pengamatan di masa depan direncanakan untuk lebih memahami asal usul planet-planet yang tidak biasa ini dan menguji teori-teori yang bersaing.
Profesor Amaury Triaud (Universitas Birmingham), Penyelidik Utama ASTEP Inggris dan salah satu penulis penelitian ini, mengatakan:
“Sistem ini menyediakan laboratorium unik untuk memahami bagaimana planet-planet super-puff terbentuk dan berevolusi. Kami mengusulkan untuk melakukan pengamatan luar angkasa menggunakan Teleskop Luar Angkasa James Webb untuk menilai apakah atmosfer yang mengembang mengandung spesies pembawa karbon, nitrogen, dan oksigen, sehingga mengungkap informasi baru tentang pembentukan planet-planet yang tidak biasa ini.”
Profesor Tristan Guillot (Université Côte d’Azur), peneliti utama ASTEP dan rekan penulis penelitian ini, menambahkan:
“Sistem multiplanet ini sangat kompleks, dengan interaksi gravitasi antar planet yang berevolusi dalam jangka waktu yang sangat lama, puluhan tahun atau lebih. Penemuan ini menyoroti pentingnya kolaborasi internasional yang berkelanjutan dalam bidang astronomi. Menyatukan pengamatan dari Antartika, teleskop luar angkasa, dan observatorium di beberapa benua sangat penting untuk mengungkap sifat sebenarnya dari planet-planet luar biasa ini.”
