PROBACA.COM – Bagaimana kalau planet-planet yang sedang tumbuh ternyata tidak selalu bergerak anggun mengelilingi bintangnya? Kadang-kadang, dunia seukuran Mars bisa saling menghantam—dan ledakannya meninggalkan “asap” debu yang masih dapat dibaca miliaran kilometer jauhnya.
Jejak semacam itu kini diburu oleh para astronom menggunakan Teleskop Antariksa James Webb milik NASA. Dengan mengamati sistem bintang muda yang tampaknya sedang mengalami tabrakan dahsyat, para peneliti berharap bisa memperkirakan seberapa energik benturannya serta memahami bagaimana planet berbatu terbentuk dan berevolusi.
Hasil penelitian tim ini diterbitkan pada 1 Oktober di The Astrophysical Journal. Fokus mereka adalah kelompok langka yang disebut extreme debris disks, atau cakram puing ekstrem.
Di awal kehidupannya, sebuah bintang muda biasanya dikelilingi cakram kaya gas. Di dalam “piringan” kosmis ini, planet-planet mulai tumbuh. Seiring waktu, gasnya berkurang dan yang tersisa menjadi cakram puing—kumpulan debu dan sisa material pembentukan planet.
Namun, cakram puing ekstrem punya keanehan tersendiri. Isinya sangat banyak debu hangat yang berada dekat dengan bintang, kira-kira di wilayah yang mirip dengan tempat planet berbatu mengorbit di Tata Surya kita.
Kategori aneh ini pertama kali diteliti lewat pengamatan Teleskop Antariksa Spitzer milik NASA, yang kini sudah pensiun. Kate Su dari Space Science Institute di Boulder, Colorado, kemudian memimpin tim astronom untuk mengamati sistem-sistem tersebut dengan Webb secara lebih rinci.
Menurut model teori, cakram puing ekstrem semestinya cukup umum. Kenyataannya, tanda-tandanya hanya terlihat pada sekitar 1 persen bintang muda berdasarkan data yang tersedia. Tata Surya kita sendiri mungkin pernah melewati fase serupa ketika masih dalam proses terbentuk.
Meski jarang, tim berhasil mengumpulkan sampel 21 cakram puing ekstrem. Lima di antaranya berasal dari arsip pengamatan Spitzer, sementara 16 lainnya diamati dengan Webb. Dari sampel Webb itu, 12 merupakan pengamatan baru dan empat adalah pengamatan lanjutan terhadap sistem yang sebelumnya telah diteliti Spitzer.
“Ini pertama kalinya kami mengumpulkan cukup banyak sistem untuk benar-benar memahami subkelas yang kami sebut cakram puing ekstrem,” kata Su, penulis utama penelitian tersebut. Sebelum Webb, para ilmuwan hanya memiliki informasi terbatas dan tahu bahwa cakram ini sangat berbeda dari cakram puing dingin yang lebih umum, seperti yang mengelilingi Vega dan Fomalhaut.
Pengamatan Webb dan Spitzer melalui spektrum inframerah-menengah—semacam sidik jari cahaya dalam rentang inframerah—mengungkap tiga ciri utama. Butir debunya lebih kecil daripada debu dalam cakram pembentuk planet atau cakram puing biasa. Debunya juga jauh lebih hangat dan melimpah. Selain itu, kecerahan cakram berubah secara tidak teratur dari waktu ke waktu.
Untuk mencari penyebabnya, peneliti memeriksa mineral dalam debu tersebut. Hasilnya, sistem-sistem itu terbagi menjadi dua kelompok besar: cakram kaya silika dan cakram miskin silika.
Silika mungkin terdengar seperti istilah laboratorium, tetapi contohnya ada di sekitar kita. Kaca vulkanik seperti obsidian kaya silika. Sebaliknya, mineral forsterit yang miskin silika dapat ditemukan sebagai butiran pasir hijau di beberapa pantai Hawaii.
Komposisi ini penting karena bisa menjadi petunjuk tentang jenis tabrakan yang menghasilkan debu. Ia juga mungkin menjelaskan mengapa sebagian cakram mengalami perubahan kecerahan inframerah yang lebih dramatis.
“Melihat emisi inframerah-menengah dan fitur spektralnya yang indah dengan Webb, sehingga kami bisa mengidentifikasi komposisinya, adalah hal yang paling menarik bagi saya,” kata Agnes Kospal dari Konkoly Observatory, Budapest, salah satu penulis penelitian. Benda-benda yang menjadi “bibit” planet itu terlalu kecil untuk dipelajari secara langsung. Jadi, debu hasil tabrakannya menjadi semacam barang bukti tidak langsung.
Sekitar sepertiga cakram dalam sampel ternyata kaya silika. Menurut para peneliti, cakram ini kemungkinan terbentuk setelah tabrakan yang sangat energik antara benda-benda seukuran Mars. Benturannya begitu kuat hingga mampu menguapkan sebagian besar material batuan.
Dua pertiga lainnya miskin silika. Sistem-sistem ini tampaknya berasal dari tabrakan berenergi lebih rendah, termasuk benturan menyerempet antara benda-benda seukuran Bulan.
Perbedaan juga terlihat dari usia bintang induknya. Cakram kaya silika sejauh ini hanya ditemukan di sekitar bintang yang berusia kurang dari 300 juta tahun. Sementara itu, cakram miskin silika ditemukan di sekitar bintang dengan rentang usia yang jauh lebih luas dan cenderung menunjukkan perubahan kecerahan yang lebih kuat.
Tim peneliti menduga perubahan itu berkaitan dengan evolusi cepat puing-puing yang baru terbentuk. Saat orbit material berubah dan tabrakan tambahan terjadi, kecerahan inframerahnya dapat naik-turun. Bayangkan sisa-sisa pecahan setelah sebuah benda jatuh dan pecah: debunya belum langsung “tenang”, tetapi masih berhamburan, saling bertumbukan, dan menyusun ulang jalurnya.
Temuan ini juga bisa membantu para ilmuwan menyusun kembali sejarah Tata Surya kita. Sistem kita mungkin pernah melewati lebih dari satu fase cakram puing ekstrem.
Simulasi komputer menunjukkan bahwa planet terestrial—planet berbatu seperti Bumi—seharusnya terbentuk dalam beberapa ratus juta tahun pertama setelah sebuah sistem bintang mulai lahir. Rentang waktu itu cocok dengan usia cakram puing ekstrem kaya silika yang diamati sejauh ini.
Garis waktunya juga sejalan dengan perkiraan bahwa Bumi dan Bulan terbentuk sekitar 100 juta tahun setelah Matahari. Bulan sendiri kemungkinan lahir dari tabrakan antara Bumi dan sebuah benda seukuran Mars.
Para ilmuwan juga ingin mengetahui apakah Matahari pernah melewati fase cakram puing ekstrem yang miskin silika. Jika cakram-cakram tua yang miskin silika serta perubahan kecerahan inframerahnya yang tampak acak memang disebabkan oleh ketidakstabilan orbit, polanya bisa sesuai secara umum dengan hipotesis Late Heavy Bombardment—gagasan bahwa pada suatu masa, Tata Surya mengalami periode hantaman benda langit yang intens.
“Bagaimana planet berbatu terbentuk dan bagaimana planet raksasa berevolusi merupakan bagian dari kisah besar pembentukan Tata Surya. Semuanya adalah satu cerita,” ujar Su.
Nah, Webb bukan sedang memotret planet yang tengah bertabrakan secara langsung. Ia membaca sisa debu hangatnya—seperti menebak sebuah kecelakaan besar dari pecahan kaca di jalan. Dari serpihan kecil itulah, para astronom mulai merangkai kisah tentang dunia-dunia yang lahir, tumbuh, dan mungkin pernah saling menghantam.
***
DISCLAIMER: Sebagian proses pengolahan artikel ini dibantu oleh teknologi AI. Pembaca disarankan memverifikasi kembali data dan informasi melalui sumber resmi atau sumber primer
Disadur dari ScienceDaily
