Bintang Terkenal Belum Membentuk Planet, dan Kita Tidak Tahu Alasannya

Bintang Terkenal Belum Membentuk Planet, dan Kita Tidak Tahu Alasannya

Oleh Jonathan O'Callaghan

Bintang terdekat Vega memiliki tempat khusus dalam budaya manusia. Terletak hanya 25 tahun cahaya jauhnya, mercusuar yang bersinar ini—kira-kira dua kali massa matahari dan 40 kali lebih terang—begitu menonjol di langit bumi sehingga menarik perhatian para astronom kuno di seluruh dunia. Beberapa ribu tahun yang lalu ia juga merupakan Bintang Utara planet kita, hingga Polaris menggantikannya ketika poros bumi bergetar. (Vega siap untuk merebut kembali mahkota Bintang Utara dalam 12.000 tahun). Oleh karena itu, banyak yang menganggap bintang ikonik ini sebagai tempat yang menarik untuk mencari kehidupan, salah satunya adalah astronom Carl Sagan, yang membayangkan sinyal dari peradaban cerdas yang datang dari Vega dalam novelnya tahun 1985. Kontakyang diadaptasi menjadi film blockbuster pada tahun 1997.

Jadi ada kekecewaan pada awal bulan ini ketika para astronom mengumumkan penemuan membingungkan tentang bintang ini. Dengan menggunakan Teleskop Luar Angkasa Hubble dan keluarga Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) generasi berikutnya, mereka mengamati Vega dengan sangat detail dan menemukan sesuatu yang tidak terduga. Bintang tersebut, meski usianya hampir setengah miliar tahun, tampaknya belum membentuk dunia besar. “Ini benar-benar mengejutkan,” kata Kate Su dari Universitas Arizona dan Space Science Institute, yang memimpin observasi JWST. Sebaliknya, ia memiliki piringan debu seperti pasir yang sangat halus di sekitar bintangnya yang, meskipun menyembunyikan planet-planet yang lebih kecil, tampaknya tidak membentuk dunia yang lebih besar seperti Saturnus dan Jupiter. “Kami benar-benar berharap bisa melihat beberapa planet raksasa,” kata Su. Penelitian ini dipresentasikan dalam dua makalah yang awalnya diposting di server pracetak arXiv.org: satu diterbitkan di Jurnal Astronomi, dan satu lagi akan diterbitkan di Jurnal Astrofisika.

Lebih dari 5.500 planet yang saat ini dikenal di luar tata surya kita ditemukan di sekitar berbagai bintang, mulai dari bintang redup yang dikenal sebagai katai merah hingga bintang yang lebih terang seperti Vega. “Saat ini kita terbiasa menemukan planet di sekitar banyak bintang,” kata Anders Johansen, pakar pembentukan planet di Universitas Kopenhagen di Denmark, yang tidak terlibat dalam penelitian ini. Ketika sebuah bintang mulai terbentuk, ia dikelilingi oleh piringan puing, yaitu lempengan debu dan gas yang berputar-putar. Pada fase awal sistem planet, fragmen-fragmen ini bergabung membentuk planetesimal yang semakin besar, bahan penyusun planet yang berbatu-batu. Pada akhirnya hal ini akan menghambat pertumbuhan mereka menjadi dunia terestrial kecil seperti Bumi dan Mars atau mereka terus tumbuh, mengumpulkan sejumlah besar gas untuk menjadi raksasa seperti planet-planet di tata surya bagian luar kita. Prosesnya cepat. “Setelah sekitar 10 juta tahun, Anda mungkin memperkirakan sebagian besar pembentukan planet akan terjadi,” kata Schuyler Wolff dari Universitas Arizona, yang memimpin pengamatan Hubble terhadap Vega.

Tentang mendukung jurnalisme sains

Jika Anda menikmati artikel ini, pertimbangkan untuk mendukung jurnalisme pemenang penghargaan kami berlangganan. Dengan membeli langganan, Anda membantu memastikan masa depan cerita yang berdampak tentang penemuan dan ide yang membentuk dunia kita saat ini.

Vega adalah bintang tipe A berusia 450 juta tahun. Dalam penelitian sebelumnya, seperti Teleskop Luar Angkasa Spitzer NASA pada tahun 2005, para astronom telah mengamati bahwa bintang tersebut dikelilingi oleh piringan puing besar dan terang yang membentang hampir 100 miliar mil, kira-kira seukuran Sabuk Kuiper yang membentang di luar Neptunus. Namun baru pada pengamatan terbaru inilah mereka dapat menyelidiki disk ini secara mendetail. “Sekarang kami membuat perbandingan dengan sabuk asteroid” antara Mars dan Jupiter, kata Wolff. Tim memperkirakan akan melihat sebuah planet raksasa membuat celah melalui piringan puing-puing ini, mirip dengan apa yang diperkirakan terjadi di tata surya kita, namun celah tersebut tidak muncul. Para peneliti mengesampingkan keberadaan planet yang lebih besar dari Saturnus yang berjarak melebihi 10 unit astronomi—10 kali jarak Bumi-Matahari—dari bintangnya.

Meskipun tim tidak dapat mengesampingkan kemungkinan adanya planet yang lebih kecil, kurangnya dunia raksasa di piringan tersebut meresahkan dan menunjukkan bahwa sesuatu yang tidak biasa sedang terjadi di sana, sebuah rintangan yang tidak diketahui dalam pemahaman kita tentang pembentukan planet. “Kami melihat sebaran debu cukup lancar,” kata Wolff, sementara di sekitar bintang tipe A lainnya seperti Fomalhaut, para pengamat telah menemukan piringan yang menunjukkan bukti jelas adanya struktur yang diukir oleh kehadiran satu atau lebih planet. “Pertanyaannya kemudian menjadi 'Apa yang berbeda?'” kata Wolff. “Apakah ada peristiwa kacau yang memungkinkan planet-planet raksasa terbentuk menjadi satu [disk] dan bukan yang lainnya?”

Paul Kalas, pakar piringan puing di Universitas California, Berkeley, yang tidak terlibat dalam penelitian baru ini, mengemukakan satu kemungkinan: sistem Vega mungkin telah kehilangan gasnya selama proses pembentukan planet di awal kehidupannya, sehingga mencegah pertumbuhan planet raksasa. “Kami tidak mengerti mengapa pembentukan planet tidak dapat diprediksi,” kata Kalas. “Di sini, di Vega dan Fomalhaut, terdapat dua bintang serupa—namun hasilnya sangat berbeda. Para ilmuwan tidak menyukai ketidakpastian; sesuatu harus mengikuti hal lain. Hal ini menunjukkan bahwa alam dapat mengejutkan kita.”

Kurangnya planet raksasa di sekitar Vega tidak mengejutkan Bruce Macintosh, direktur Observatorium Universitas California (UCO), yang tidak terlibat dalam penelitian baru ini. Survei menunjukkan bahwa paling banyak 40 persen bintang Bima Sakti memiliki planet sekelas Jupiter, katanya. “Fakta bahwa kita mendapatkan piringan yang tidak memiliki planet bertanduk besar di sekelilingnya tampaknya tidak terlalu mengejutkan,” katanya. “Ini adalah cakram alami yang mengingatkan saya pada salju segar.” Vega juga menarik karena telah menjadi batu ujian bagi studi mengenai piringan puing, dan menjadi bintang pertama yang diamati memiliki piringan sekitar 40 tahun yang lalu berkat kecerahan dan kedekatannya. “Vega adalah arketipe, indikasi pertama adanya debu di sekitar bintang lain,” kata Macintosh. “Sekarang kami memiliki gambar yang indah, dan itu cukup keren.”

Kemungkinan lain dari kurangnya planet yang teramati di sekitar Vega adalah bahwa ia membentuk sebuah planet raksasa, namun ia terlempar dari sistem atau dipindahkan lebih dekat ke bintang ke posisi di mana kita sekarang tidak dapat melihatnya. “Ada banyak ruang untuk menyembunyikan planet tepat di atas bintang,” kata Macintosh. Johansen punya pendapat lain: mungkin “metalisitas” bintang (kelimpahan unsur yang lebih berat daripada hidrogen dan helium) yang menentukan keberadaan planet. “Vega memiliki kandungan logam yang relatif rendah, sepertiga dari unsur berat di matahari kita,” katanya. “Mungkin jumlah planetesimal yang ada tidak cukup untuk membentuk sebuah planet.” Unsur-unsur yang lebih berat tampaknya sangat penting dalam pembentukan planet-planet raksasa karena unsur-unsur tersebut mengkatalisis pertumbuhan pesat inti menjadi sekitar sepuluh massa Bumi sebagai prasyarat untuk fase pertambahan gas berikutnya di mana ia akan membesar hingga mencapai ukuran yang sangat besar. “Jika Anda menjalankan simulasi, Anda tidak akan banyak terbentuk” di sekitar bintang dengan kandungan logam rendah, kata Johansen. “Tidak ada cukup waktu untuk berkembang sebelum piringan gas menghilang.”

Ide-ide seperti itu dapat memberi informasi dalam pencarian kita akan dunia lain. Mungkin kita ingin mengurangi fokus pada bintang-bintang dengan kandungan logam yang lebih rendah, dengan asumsi mereka mungkin tidak memiliki banyak planet. Atau mungkin justru sebaliknya yang akan terjadi. “Mungkin [a planetary system’s] 'kelayakhunian' berhenti pada tingkat logam yang tinggi karena menghasilkan terlalu banyak planet raksasa,” kata Johansen; mungkin “bintang dengan tingkat logam yang lebih rendah adalah tempat yang lebih mungkin memiliki planet terestrial.” Apa pun jawabannya, kita bisa mengesampingkan planet-planet raksasa dalam hal ini. kehadiran Vega, untuk saat ini, teleskop kita tidak cukup kuat untuk menyelidiki lebih dalam. “Kami tidak mengesampingkan kemungkinan adanya planet kebumian, tetapi orang lain harus melakukan pengamatan itu,” kata Wolff.