Hubble menemukan protoplanet yang bisa membalikkan model pembentukan planet

Teleskop Luar Angkasa Hubble NASA telah mencitrakan bukti langsung pembentukan protoplanet mirip Jupiter melalui apa yang para peneliti gambarkan sebagai “proses yang intens dan penuh kekerasan.” Penemuan ini mendukung teori yang telah lama dibahas tentang bagaimana planet seperti Jupiter terbentuk, yang disebut “ketidakstabilan piringan”.

Dunia baru yang sedang dibangun tertanam dalam piringan debu dan gas protoplanet dengan struktur spiral khas yang mengorbit di sekitarnya, mengelilingi bintang muda yang diperkirakan berusia sekitar dua juta tahun. Ini adalah tentang usia tata surya kita ketika pembentukan planet sedang berlangsung. (Tata surya saat ini berusia 4,6 miliar tahun.)

“Alam itu cerdas, ia dapat menghasilkan planet dengan berbagai cara,” kata Thayne Currie dari Subaru Telescope dan Eureka Scientific, penulis utama studi tersebut.

Semua planet terbuat dari bahan yang berasal dari piringan bintang. Teori dominan pembentukan planet Jovian disebut “pertambahan inti”, sebuah pendekatan dari bawah ke atas di mana planet-planet yang tertanam dalam piringan tumbuh dari benda-benda kecil—berukuran mulai dari butiran debu hingga batu—dan bertabrakan dan saling menempel saat mengorbit a bintang. Inti gas ini kemudian perlahan terakumulasi dari piringan. Sebaliknya, pendekatan ketidakstabilan piringan adalah model top-down di mana sebagai piringan besar di sekitar bintang mendingin, gravitasi menyebabkan piringan cepat hancur menjadi satu atau lebih fragmen massa planet.

Planet yang baru terbentuk, yang disebut AB Aurigae b, mungkin sekitar sembilan kali lebih besar dari Jupiter dan mengorbit bintang induknya pada jarak 8,6 miliar mil – lebih dari dua kali jarak Pluto dari matahari kita. Pada jarak ini, akan membutuhkan waktu yang sangat lama, jika memang demikian, bagi sebuah planet seukuran Jupiter untuk terbentuk melalui akresi primer. Ini mengarahkan para peneliti untuk menyimpulkan bahwa ketidakstabilan piringan memungkinkan planet ini terbentuk pada jarak yang sangat jauh. Ini sangat kontras dengan prediksi pembentukan planet oleh model akresi inti yang diterima secara luas.

Analisis baru ini menggabungkan data dari dua instrumen Hubble: Spektrometer Pencitraan Teleskop Luar Angkasa dan Kamera Inframerah Dekat dan Spektrograf Multi-Objek. Data ini dibandingkan dengan yang diperoleh dari instrumen pencitraan planet terbaru yang disebut SCExAO pada teleskop Subaru 8,2 meter Jepang yang terletak di puncak Mauna Kea, Hawaii. Kekayaan data dari teleskop luar angkasa dan berbasis darat telah terbukti sangat penting, karena sangat sulit membedakan planet minor dari sifat piringan kompleks yang tidak ada hubungannya dengan planet.

“Penjelasan sistem ini sangat sulit,” kata Corey. “Itulah salah satu alasan kami membutuhkan Hubble untuk proyek ini – gambar yang bersih untuk memisahkan cahaya dengan lebih baik dari cakram dan planet mana pun.”

Alam sendiri juga memberikan bantuan: piringan debu dan gas raksasa yang mengorbit bintang AB Aurigae miring hampir ke pandangan kita dari Bumi.

Curie menekankan bahwa umur panjang Hubble memainkan peran khusus dalam membantu para peneliti mengukur orbit protoplanet. Dia awalnya sangat skeptis bahwa AB Aurigae b adalah sebuah planet. Data arsip dari Hubble, dikombinasikan dengan pencitraan dari Subaru, membuktikan titik balik dalam perubahan pikirannya.

“Kami belum dapat mendeteksi gerakan ini dalam satu atau dua tahun,” kata Corey. “Hubble memberikan dasar waktu, bersama dengan data Subaru, selama 13 tahun, yang cukup untuk dapat mendeteksi gerakan orbital.”

“Hasil ini meningkatkan pengamatan berbasis darat dan luar angkasa, dan kami akan kembali ke masa lalu dengan pengamatan arsip Hubble,” tambah Olivier Guyon dari University of Arizona, Tucson, dan Subaru Telescope, Hawaii. “AB Aurigae b sekarang dilihat pada beberapa panjang gelombang, dan gambar yang konsisten muncul – gambar yang sangat solid.”

Hasil tim diterbitkan dalam edisi 4 April astronomi alam.

“Penemuan baru ini merupakan bukti kuat bahwa beberapa planet gas raksasa dapat terbentuk melalui mekanisme ketidakstabilan piringan,” kata Alan Buss dari Carnegie Institution for Science di Washington, DC. “Pada akhirnya, gravitasi adalah yang terpenting, karena sisa-sisa proses pembentukan bintang akan berakhir bersama oleh gravitasi untuk membentuk planet, dengan satu atau lain cara.”

Memahami hari-hari awal pembentukan planet mirip Jupiter memberi para astronom konteks yang lebih besar dalam sejarah tata surya kita. Penemuan ini membuka jalan bagi studi masa depan tentang komposisi kimia piringan protoplanet seperti AB Aurigae, termasuk Teleskop Luar Angkasa James Webb NASA.