Teleskop Luar Angkasa James Webb milik NASA telah menemukan sebuah planet ekstrasurya raksasa yang tersembunyi di salah satu sistem planet yang paling banyak dipelajari di Bima Sakti.
Bintang muda tetangga Beta Pictoris diketahui sudah memiliki dua planet masif, Beta Pictoris b dan Beta Pictoris c. Beta Pictoris adalah salah satu exoplanet pertama yang pernah difoto secara langsung. Beta Pictoris yang baru-baru ini dikonfirmasi menambah jumlah planet yang diketahui dalam sistem menjadi tiga, menjadikan Beta Pictoris sistem planet kedua yang diketahui memiliki setidaknya tiga planet yang dicitrakan.
Namun, para astronom awalnya tidak mengenali Beta Pictoris d sebagai titik cahaya terang. Sebaliknya, mereka mengidentifikasinya berdasarkan ciri kimia khas atmosfernya. Para peneliti mengatakan pendekatan ini dapat menawarkan cara baru yang ampuh untuk menemukan lokasi planet di sekitar bintang lain, terutama di lingkungan di mana debu dan puing menyulitkan pencitraan konvensional.
“Penemuan ini menambah elemen lain pada sistem planet yang sudah menakjubkan,” kata Aidan Gibbs, penulis utama studi baru yang diterbitkan di jurnal tersebut. Surat dari jurnal astrofisika dan seorang peneliti pascadoktoral di Universitas California, San Diego. “Beta Pictoris telah lama berfungsi sebagai laboratorium untuk memahami bagaimana sistem planet terbentuk dan berevolusi, dan sekarang kita memiliki planet lain yang membantu kita menceritakan kisah tersebut.”
Sistem planet muda yang dekat dengan Bumi
Beta Pictoris berjarak sekitar 63 tahun cahaya dari Bumi dan diperkirakan berusia sekitar 23 juta tahun. Usianya yang relatif muda dan kedekatannya memberikan para astronom kesempatan yang tidak biasa untuk mengamati bagaimana planet-planet yang baru terbentuk berinteraksi dengan piringan debu dan puing-puing di sekitarnya yang ditinggalkan oleh pembentukan sistem.
Para peneliti memperkirakan Beta Pictoris setidaknya dua kali massa Jupiter. Namun, tampaknya ia adalah planet terkecil dari tiga planet raksasa yang diketahui mengorbit bintang tersebut.
Pemodelan komputer menunjukkan bahwa planet tersebut kemungkinan bergerak mengelilingi Beta Pictoris pada jarak sekitar 30 unit astronomi. Hal ini menempatkannya di wilayah yang sebanding dengan lokasi Neptunus di tata surya kita. Dari tiga planet yang diketahui dalam sistem, Beta Pictoris memiliki orbit terluas, meski masih berada dalam batas dalam piringan puing.
Sebuah planet yang ditemukan secara tidak sengaja
Tim peneliti tidak menggunakan Webb untuk mencari planet lain. Beta Pictoris d muncul secara tidak terduga ketika para astronom sedang mempelajari atmosfer Beta Pictoris b dengan NIRSpec (spektrograf inframerah dekat) Webb.
Para ilmuwan menggunakan Integral Field Unit NIRSpec, sebuah instrumen yang merekam gambar dan spektrum untuk setiap piksel. Spektrum memisahkan cahaya menjadi panjang gelombang komponennya, sehingga memungkinkan para astronom mempelajari kimia dan gerak benda-benda jauh.
“Kami tidak mencari planet baru,” kata Gibbs. “Kami mencoba memahami sesuatu yang sudah kami ketahui keberadaannya. Kemudian sinyal ini muncul dalam data yang tidak kami duga.”
Meskipun para peneliti berharap untuk melihat spektrum halus yang dihasilkan oleh cahaya yang dipantulkan dari debu, mereka malah menemukan pola puncak dan lembah. Sinyal tersebut berisi garis serapan karbon monoksida yang disusun dalam urutan seperti kode batang, suatu fitur yang umumnya ditemukan di atmosfer planet raksasa.
Spektroskopi juga memungkinkan tim mengukur kecepatan radial suatu objek, yang menggambarkan pergerakannya menuju atau menjauhi pengamat. Kecepatan, lokasi, dan keselarasannya dengan piringan puing-puing tersebut semuanya sesuai dengan apa yang diharapkan para ilmuwan dari sebuah planet yang mengorbit Beta Pictoris.
Pengukuran ini mengesampingkan kemungkinan lain, seperti bintang jauh di latar belakang atau katai coklat yang atmosfernya juga mengandung karbon monoksida.
Bukti kimiawi menegaskan keberadaan dunia tersembunyi
“Ada sumber cahaya terang yang tidak terduga dalam citra Integral Field Unit, tapi kami belajar untuk tidak mempercayai titik terang dalam gambar tersebut,” kata Jean-Baptiste Ruffio, ilmuwan peneliti di Universitas California, San Diego dan peneliti utama pengamatan Webb pertama di mana penemuan itu terjadi. “Ini mungkin artefak instrumental atau struktur lain yang ada di piringan puing-puing. Dengan memperoleh spektrum bersama dengan gambarnya, kami dapat dengan cepat mengkonfirmasi kecurigaan kami.”
Para astronom kemudian melakukan observasi lanjutan dengan MIRI (instrumen inframerah tengah) Webb melalui permintaan waktu yang ditentukan oleh direktur. Pengamatan ini mendeteksi uap air dan metana, menambah bukti lebih lanjut bahwa objek tersebut adalah sebuah planet dan mengungkap lebih banyak rincian tentang atmosfernya.
Metode ini memberikan peneliti keuntungan yang signifikan dibandingkan pencitraan tradisional. Dari pengamatan pertama, mereka tidak hanya mampu memastikan bahwa objek tersebut adalah sebuah planet, tetapi juga mulai mempelajari kimia atmosfer dan sifat fisiknya.
“Spektrum mengandung informasi dalam jumlah yang luar biasa,” kata Ruffio. “Anda tidak hanya mengetahui bahwa sesuatu itu adalah sebuah planet; Anda segera mulai mempelajari tentang suhu, kimia, dan geraknya.”
Investigasi pencitraan independen juga mendukung temuan ini. Pekerjaan ini dipimpin oleh Ben Sutlieff dari Universitas Edinburgh dan Markus Bonse dari European Southern Observatory. Dengan menggunakan observasi dari Very Large Telescope milik European Southern Observatory dan NIRCam (Near-Infrared Camera) milik Webb, para peneliti secara independen memverifikasi keberadaan Beta Pictoris d.
Menemukan planet melalui kabut kosmik
Beta Pictoris telah menghindari deteksi selama bertahun-tahun karena ia tertanam dalam salah satu piringan puing paling terang yang pernah diamati para astronom.
Debu di piringan menghamburkan cahaya dari bintang pusat, menciptakan efek yang mirip dengan kabut. Silau ini menyulitkan metode pencitraan standar untuk memisahkan planet dari struktur debu di dekatnya dan sumber cahaya lainnya.
Metode spektroskopi Webb memungkinkan para peneliti untuk mengatasi banyak kebingungan ini. Alih-alih hanya mengandalkan kecerahan planet, para ilmuwan mengisolasi sinyal molekuler sempit yang merupakan karakteristik atmosfer planet.
Kehadiran Beta Pictoris d juga dapat membantu para astronom memahami penampakan yang tidak biasa dari piringan puing-puing sistem tersebut. Cakram tersebut memiliki batas interior yang jelas serta beberapa struktur lain yang sulit dijelaskan.
Para astronom sebelumnya telah mengusulkan bahwa sebuah planet yang belum ditemukan, mirip dengan Beta Pictoris d, dapat membentuk piringan tersebut dan menghasilkan beberapa fitur ini. Penemuannya kini memberikan para peneliti penjelasan yang mungkin mengenai arsitektur disk yang tidak biasa tersebut.
Sebuah metode baru untuk menemukan exoplanet
Penemuan ini tidak hanya menambah dunia lain ke dalam sistem Beta Pictoris. Ini menunjukkan strategi baru untuk mendeteksi exoplanet di lingkungan yang kompleks dan berdebu.
Beta Pictoris adalah planet pertama yang dicitrakan secara langsung yang ditemukan terutama melalui spektroskopi resolusi sedang. Hasilnya menunjukkan bahwa para astronom dapat menemukan lokasi dunia dengan mengidentifikasi jejak molekuler atmosfernya, alih-alih mengandalkan sepenuhnya pada pencitraan coronagrafi tradisional.
Kemampuan ini bisa sangat berguna ketika planet-planet tersembunyi oleh piringan puing-puing terang atau struktur lain yang membuatnya sulit dibedakan dalam gambar dari teleskop biasa.
Para peneliti bermaksud untuk terus memeriksa pengamatan Webb untuk menyempurnakan perkiraan suhu, komposisi atmosfer, dan orbit Beta Pictoris d. Studi-studi ini dapat memberikan pandangan yang lebih rinci tentang salah satu sistem planet paling terkenal di luar sistem planet kita.
Pandangan Webb yang diperluas tentang dunia yang jauh
Teleskop Luar Angkasa James Webb adalah observatorium sains luar angkasa pertama di dunia. Webb memecahkan misteri tata surya kita, melihat melampaui dunia jauh di sekitar bintang lain, dan menyelidiki struktur misterius serta asal usul alam semesta dan tempat kita di dalamnya. Webb merupakan program internasional yang dipimpin oleh NASA bersama mitranya, ESA (European Space Agency) dan CSA (Canadian Space Agency).
