Para astronom yang dipimpin oleh Universitas Northwestern telah menemukan fitur yang tidak biasa di sekitar “planet merah muda” yang terkenal itu: langit dipenuhi awan asin.
Selama lebih dari satu dekade, dunia kuno, yang terkenal dengan kabut merah mudanya, tetap menjadi salah satu misteri astronomi yang abadi. Sebagai salah satu planet terdingin yang pernah difoto secara langsung, planet ini sangat redup sehingga para ilmuwan kesulitan menganalisis cahaya yang datang dari Bumi. Saat ini, pengamatan dari Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) mengungkapkan atmosfer yang dipenuhi bahan kimia dan awan eksotik yang tidak seperti yang pernah diamati sebelumnya.
Hasil ini merupakan salah satu bukti langsung pertama keberadaan awan garam di atmosfer suatu benda planet yang dingin, membenarkan prediksi yang dibuat oleh para ilmuwan lebih dari 15 tahun yang lalu. Hasilnya juga menyoroti kemampuan JWST untuk mempelajari dunia yang sangat dingin dan redup, di luar jangkauan observatorium berbasis darat.
Studi ini dipublikasikan 18 Juni di Jurnal Astronomi.
“Planet merah muda ini adalah planet terdingin yang pernah ditemukan menggunakan instrumen berbasis darat,” kata Aneesh Baburaj dari Northwestern, yang memimpin penelitian. “Banyak tim di seluruh dunia melakukan observasi lanjutan untuk mempelajari cahayanya, namun cahayanya terlalu redup untuk instrumen di darat. Hal ini menjadikannya target yang sempurna untuk JWST. Ketika kami akhirnya mendapatkan spektrumnya, ia langsung terlihat menarik. Namun begitu kami mulai menggali lebih dalam datanya, kami menyadari bahwa spektrumnya tidak seperti apa pun yang telah kami analisis sebelumnya.”
Baburaj, seorang peneliti planet ekstrasurya, adalah rekan postdoctoral di Pusat Eksplorasi dan Penelitian Interdisipliner Astrofisika (CIERA) Northwestern. Proyek ini juga melibatkan ilmuwan dari Space Telescope Science Institute (STScI), termasuk Marshall Perrin, yang merancang program pengamatan objek tersebut. Perrin adalah bagian dari tim sains teleskop JWST, yang berkontribusi terhadap pengembangan observatorium dan mendukung operasi berkelanjutannya.
Dunia yang dingin dengan identitas yang tidak pasti
Pertama kali ditemukan pada tahun 2013, planet berwarna merah muda, yang sebelumnya dikenal sebagai GJ 504 b, mengorbit bintang mirip Matahari sekitar 57 tahun cahaya dari Bumi. Terlepas dari julukannya, para peneliti tidak yakin bahwa itu benar-benar sebuah planet.
Dengan massa sekitar 25 kali massa Jupiter, GJ 504 b terletak di dekat perbatasan antara planet raksasa dan katai coklat. Karena ambiguitas ini, para astronom mengklasifikasikannya sebagai “pendamping bermassa planet”, sebuah benda bermassa mirip planet yang mengorbit bintang.
Temperaturnya yang rendah menambah intriknya. Sebagian besar exoplanet yang dicitrakan secara langsung memiliki suhu berkisar antara 1.000 hingga 2.000 derajat Fahrenheit. Sebagai perbandingan, suhu GJ 504 b hanya sekitar 550 derajat Fahrenheit (290 derajat Celcius), mirip dengan suhu di dalam oven roti.
Menurut Baburaj, usia suatu benda membantu menjelaskan kesegaran relatifnya. Planet-planet raksasa memulai kehidupannya dengan suhu yang sangat panas dan secara bertahap mendingin selama miliaran tahun. Penelitian baru memperkirakan GJ 504 berusia antara 2,5 dan 4 miliar tahun.
James Webb mengungkapkan momok planet ini
Untuk menyelidiki objek tersebut, Baburaj dan rekan-rekannya menggunakan JWST untuk mengumpulkan cahaya redupnya. Mereka kemudian menerapkan teknik pemrosesan canggih untuk menghilangkan silau dari bintang induk yang jauh lebih terang.
Pendekatan ini memungkinkan tim memperoleh spektrum pendamping, yang memisahkan cahaya menjadi warna-warna komponennya. Karena berbagai unsur dan molekul meninggalkan ciri khas dalam suatu spektrum, para ilmuwan dapat menggunakan informasi ini untuk menentukan komposisi atmosfer.
“Di masa lalu, astronom lain telah mengamati satelit tersebut sepanjang malam dengan beberapa teleskop terbesar di dunia untuk mendapatkan spektrum,” jelas Baburaj. “Dan mereka tidak dapat melihat objek tersebut. Dengan JWST, seluruh pengamatan kami berlangsung sekitar dua jam dan kami berhasil.”
Awan garam memecahkan misteri lama
Pengamatan mengungkapkan atmosfer yang mengandung uap air, metana, karbon dioksida, amonia dan molekul lainnya.
Ketika peneliti mencoba menciptakan kembali atmosfer menggunakan model komputer, mereka menemui masalah. Pengamatan hanya dapat dilakukan sesuai dengan kondisi atmosfer yang tidak tampak realistis secara fisik.
Solusinya muncul ketika tim menambahkan cloud ke modelnya. Setelah awan dimasukkan, ketidakkonsistenan yang aneh menghilang. Hasilnya menunjukkan bahwa awan garam mengaburkan lapisan atmosfer yang lebih dalam dan mempengaruhi cahaya yang akhirnya mencapai JWST.
“Kami menjalankan simulasi dengan awan dan hasilnya sesuai dengan apa yang kami ketahui tentang planet dingin,” kata Baburaj. “Kami mencoba tiga jenis awan yang berbeda, dan awan garam adalah yang paling cocok. Ketika kami mempertimbangkan awan garam, hal ini melemahkan tanda-tanda molekul yang tersembunyi lebih dalam di atmosfer pendampingnya. Kemudian hasilnya menjadi mungkin secara fisik.”
Spektrum tersebut juga menunjukkan bahwa GJ 504 b mungkin mengandung unsur berat dalam jumlah yang luar biasa besar, yang sering disebut logam oleh para astronom. Namun, masih ada pertanyaan tentang bagaimana objek tersebut terbentuk. Bukti saat ini menunjukkan bahwa hal ini mungkin berasal dari proses yang menciptakan planet atau proses yang membentuk bintang-bintang kecil.
Cara baru untuk mempelajari dunia asing yang dingin
Baburaj yakin metode yang dikembangkan untuk penelitian ini dapat membantu para ilmuwan mempelajari objek planet lain yang dingin dan terlihat samar-samar.
Jupiter, misalnya, memiliki awan yang terbuat dari es amonia. Meskipun instrumen yang ada saat ini belum dapat secara langsung mempelajari lapisan awan ini dengan detail yang sama, deteksi awan garam di sekitar GJ 504 b menunjukkan bahwa para astronom semakin mendekati tujuan tersebut.
“Ini pertama kalinya kami menemukan bahwa awan garam penting untuk menjelaskan spektrum suatu objek,” kata Baburaj. “Ini adalah pengingat yang baik untuk mempertimbangkan awan dalam model kami.”
Penelitian bertajuk “Kontras Tinggi JWST-TST: Spektroskopi Langsung Pertama GJ 504 b Mengungkap Awan dan Kemungkinan Pengayaan Logam,” didukung oleh NASA (nomor penghargaan 80NSSC20K0586).
