Mengunjungi Proxima Centauri b, (Kandidat) Planet Tata Surya Non Matahari Terdekat

Frasa “mengunjungi planet Proxima Centauri b” disini tentu saja maknanya konotatif, hanya sebentuk imajinasi. Sebab guna merealisasikannya dengan teknologi yang dikuasai umat manusia saat ini sungguh tak terbayang lamanya. Sebab jarak antara Bumi dan Proxima Centauri b adalah sebesar 4,22 tahun cahaya, sementara setahun cahaya itu setara jarak 9,46 trilyun kilometer. Sehingga apabila kita menggunakan roket-roket komersial pengorbit satelit ke orbit Bumi (yang kecepatan puncaknya rata-rata 7,7 km/detik), butuh waktu paling tidak 165.000 tahun sejak berangkat dari Bumi hingga tiba di Proxima Centauri b. Waktu 165.000 tahun itu hampir mirip dengan waktu yang dibutuhkan leluhur umat manusia untuk bermigrasi dari tanah Afrika timur ke segenap penjuru hingga membentuk peradaban manusia seperti saat ini.

Andaikata kita menggunakan wantariksa (wahana antariksa) tercepat buatan manusia saat ini, yakni Juno (kecepatan puncak 40 km/detik) yang baru saja tiba di lingkungan planet raksasa gas Jupiter, waktu yang dibutuhkan masih selama hampir 29.000 tahun.  Bahkan andaikata proyek Breakthrough Starshot yang sedang digagas bisa merengkuh sukses, sebuah wantariksa mini seberat beberapa gram baru akan tiba di Proxima Centauri b setelah menempuh waktu 20 tahun meski melesat secepat seperlima kecepatan cahaya.

Gambar 1. Gambaran artis planet Proxima Centauri b sebagai planet berbatu (terestrial) yang beredar mengelilingi bintang induknya yang kemerahan dan redup. Planet tersebut terletak di zona Goldilocks bintang Proxima Centauri sehingga mungkin mengandung air dalam bentuk cair. Sepasang bintang di latarbelakang adalah bintang alpha Centauri A dan alpha Centauri B. Sumber: ESO/M.Kornmesser, 2016.

Gambar 1. Gambaran artis planet Proxima Centauri b sebagai planet berbatu (terestrial) yang beredar mengelilingi bintang induknya yang kemerahan dan redup. Planet tersebut terletak di zona Goldilocks bintang Proxima Centauri sehingga mungkin mengandung air dalam bentuk cair. Sepasang bintang di latarbelakang adalah bintang alpha Centauri A dan alpha Centauri B. Sumber: ESO/M.Kornmesser, 2016.

Proxima Centauri b adalah nama yang sedang menghebohkan jagat astronomi di hari-hari terakhir ini. Terutama sejak 24 Agustus 2016 Tarikh Umum (TU). Biang keladinya adalah ESO (European Southern Observatory), institusi riset antarnegara Eropa dan juga pemilik sejumlah teleskop raksasa termutakhir di Bumi. Mereka melansir temuan menghebohkan: ada planet seukuran Bumi yang ditemukan mengorbit bintang Proxima Centauri. Itu bintang terdekat terhadap Bumi kita setelah Matahari, namun demikian redupnya sehingga mustahil bisa dilihat dengan mata biasa saja (tanpa bantuan teleskop). Diindikasikan pertama kali pada 2013 TU, ESO kemudian meluncurkan kampanye ambisius bertajuk Pale Red Dot guna menyeret planet itu keluar dari selimut persembunyiannya.

Tak tanggung-tanggung, ESO mengerahkan teleskop reflektor raksasa dengan cermin obyektif bergaris tengah 3,6 meter di Observatorium La Silla (Chile). Teleskop hebat itu dirangkai dengan spektograf HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) yang hebat. Tak hanya itu, ESO juga mengerahkan teleskop raksasa lain andalannya, yakni teleskop reflektor VLT (Very Large Telescope) dengan cermin bergaris tengah 8 meter yang berpangkalan di Gurun Atacama (juga di Chile). Teleskop VLT dirangkai dengan spektograf lain yang tak kalah hebatnya, yakni UVES (Ultraviolet and Visual Echelle Spectograph). Dengan dua radas (instrumen) canggih ini ESO memburu keberadaan planet tata surya non Matahari (planet ekstrasolar) terdekat ke Bumi kita lewat metode Doppler.

Perburuan ini berujung manis dengan penemuan planet tersebut, yang untuk sementara diberi nama planet Proxima Centauri b. Meski hingga saat ini umat manusia telah menemukan tak kurang dari 3.200 buah planet tata surya non Matahari terhitung sejak 1995 TU, namun Proxima Centauri b tetap menggemparkan. Sebab selain paling dekat dengan Bumi kita, ia juga seukuran dengan planet biru tempat tinggal manusia ini. Selain itu ia diduga cukup hangat sehingga mampu menjaga air dalam bentuk cair. Air dalam bentuk cair menjadi komponen yang penting dalam kehidupan.

Bintang Induk

Planet Proxima Centauri b adalah planet yang mengorbit bintang Proxima Centauri, bintang terdekat dengan Bumi kita setelah Matahari. Namun bintang Proxima Centauri cukup redup. Sehingga ia hanya bisa disaksikan dengan menggunakan teleskop yang lensa/cermin obyektifnya bergaris tengah minimal 8 cm. Karena itu tak mengherankan bahwa bintang terdekat tapi  redup ini baru disadari keberadaannya oleh umat manusia dalam kurun seabad terakhir saja. Adalah Robert Innes, astronom kelahiran Skotlandia yang mengepalai Observatorium Union di Johannesburg (Afrika Selatan), yang menyadari ada bintang tak biasa di sekitar sistem bintang Alpha Centauri. Bintang tersebut memiliki gerak diri (proper motion) yang setara dengan sistem bintang alpha Centauri, namun sangat redup dan terpisah jauh (elongasi 2,2°). Pengukuran paralaks nan teliti oleh Harold Alden pada 1928 TU menunjukkan bahwa bintang tersebut, yang lantas dikenal sebagai Proxima Centauri, ternyata lebih dekat ke Bumi dibandingkan sistem bintang ganda alpha Centauri.

Gambar 2. Bintang alpha Centauri A yang sangat terang (tengah) yang kontras dengan bintang Proxima Centauri nan redup (titik merah dalam lingkaran merah). Jika dibandingkan, Proxima Centauri adalah 26 kali lebih redup ketimbang alpha Centauri A. Diabadikan di Belanda pada 20 Februari 2012 TU dengan kamera DSLR Canon memakai lensa 85 mm (f/1,8). Ada 11 frame hasil bidikan yang dijadikan satu lewat teknik stacking. Masing-masing frame memiliki waktu paparan 30 detik. Sumber: Skatebiker, 2012.

Gambar 2. Bintang alpha Centauri A yang sangat terang (tengah) yang kontras dengan bintang Proxima Centauri nan redup (titik merah dalam lingkaran merah). Jika dibandingkan, Proxima Centauri adalah 26 kali lebih redup ketimbang alpha Centauri A. Diabadikan di Belanda pada 20 Februari 2012 TU dengan kamera DSLR Canon memakai lensa 85 mm (f/1,8). Ada 11 frame hasil bidikan yang dijadikan satu lewat teknik stacking. Masing-masing frame memiliki waktu paparan 30 detik. Sumber: Skatebiker, 2012.

Karena memiliki gerak diri yang setara, bintang ini pun dianggap sebagai bagian dari sistem bintang alpha Centauri. Maka alpha Centauri merupakan sistem bintang tripel yang beranggotakan bintang alpha Centauri A, bintang alpha Centauri B dan bintang alpha Centauri C (Proxima Centauri). Ketiganya beredar mengelilingi sebuah titik pusat massa yang sama. Namun ada yang ganjil dalam sistem bintang tripel ini. Jarak rata-rata alpha Centauri A terhadap alpha Centauri B hanya 11 SA (satuan astronomi), atau setara jarak dari Matahari ke orbit Uranus. Dengan demikian baik alpha Centauri A dan maupun alpha Centauri B hanya membutuhkan waktu 80 tahun untuk menuntaskan gerak mengelilingi titik pusat massa bersama sekali putaran. Namun tidak demikian halnya dengan Proxima Centauri. Jaraknya  luar biasa besar, yakni 13.000 SA atau setara seperempat tahun cahaya dari titik itu. Maka Proxima Centauri butuh 500.000 tahun untuk mengedari titik pusat massa bersama sekali putaran.

Keganjilan lainnya, jika bintang alpha Centauri A dan bintang alpha Centauri B tergolong bintang yang relatif terang dengan magnitudo semu masing-masing adalah +0,01 dan +1,33 maka bintang Proxima Centauri justru sangat redup (magnitudo semu +11,02). Keganjilan berikutnya, bila bintang alpha Centauri A dan bintang alpha Centauri B adalah anggota kelompok bintang deret utama (masing-masing kelas G dan K), maka bintang Proxima Centauri justru merupakan anggota bintang katai merah (red dwarf). Keganjilan-keganjilan ini mendorong sejumlah astronom mempertanyakan apakah bintang Proxima Centauri benar-benar bagian dari sistem bintang alpha Centauri. Sebab terbuka kemungkinan bahwa bintang Proxima Centauri adalah bintang yang kebetulan saja sedang melintas di dekat sistem bintang alpha Centauri dan tak terikat (secara gravitasi) dengan sistem bintang tersebut.

Sebagai bintang terdekat ke Bumi setelah Matahari kita, banyak informasi akan Proxima Centauri yang telah terungkap. Dalam banyak hal bintang redup ini kalah pamor dibanding Matahari. Misalnya, massa Proxima Centauri hanyalah 12 % dari massa Matahari. Sementara radiusnya hanya 14,1 % dari radius Matahari. Sehingga bintang Proxima Centauri ini pada galibnya hanya sedikit lebih besar dari Jupiter.  Selanjutnya luminositas, yakni jumlah energi yang dilepaskan per satuan waktu, juga sangat kecil. Luminositas bolometriknya adalah 0,15 % dari luminositas Matahari. Sementara dalam spektrum cahaya tampak (visual), luminositasnya bahkan jauh lebih kecil lagi yakni hanya 0,005 % dari luminositas Matahari. Sebab 85 % energi Proxima Centauri dihantarkan dalam spektrum sinar inframerah. Suhu fotosfera (permukaan)-nya juga rendah yakni hanya 3.050 Kelvin, sementara pada Matahari mencapai 5.800 Kelvin. Layaknya Matahari, Proxima Centauri pun memiliki siklus aktivitasnya sendiri dengan puncak aktivitas ditandai peristiwa mirip badai Matahari. Akan tetapi periode siklus aktivitas Proxima Centauri jauh lebih pendek, yakni ‘hanya’ 442 hari. Sementara pada Matahari periodenya mencapai 11 tahun.

Tetapi di sisi lain, banyak pula karakter Proxima Centauri yang lebih dominan. Misalnya saja dalam hal kerapatan (massa jenis)-nya yang jauh lebih besar, yakni 40 kali lipat dari Matahari. Bintang dengan kerapatan besar  umum dijumpai pada bintang-bintang eksotik yang telah mengalami evolusi tahap lanjut, termasuk diantaranya bintang katai. Juga medan magnetiknya. Sebagai bintang dengan massa rendah, perpindahan panas dalam interior Proxima Centauri sepenuhnya dalam bentuk konveksi. Salah satu konsekuensinya adalah dibangkitkan dan dipertahankannya medan magnet bintang yang cukup kuat, 600 kali lebih kuat ketimbang Matahari. Konsekuensi lainnya, 88 % fotosfera Proxima Centauri adalah aktif, proporsi yang jauh lebih besar dibanding Matahari. Imbasnya korona Proxima Centauri pun mengalami pemanasan lebih tinggi sehingga bersuhu 3,5 juta Kelvin. Sementara suhu korona Matahari ‘hanya’ 2 juta Kelvin.

Gambar 3. Jejak badai bintang Proxima Centauri seperti yang terekam dalam fotometri kuasi-simultan dari teleskop ASH2 (Astrograph for the South Hemisphere II) dengan filter Hidrogen alpha pada spektrum cahaya tampak dan LCOGT (Las Cumbres Observatory Global Telescope) juga pada sepktrum cahaya tampak. Jejak badai bintang ditandai dengan panah abu-abu. Dalam waktu pengamatan selama 80 hari berturut-turut, nampak terdeteksi minimal tiga peristiwa badai bintang. Kedua teleskop tersebut merupakan bagian dari kampanye pale red dot ESO untuk menemukan planet di bintang Proxima Centauri. Sumber: ESO/Anglada-Escude dkk, 2016.

Gambar 3. Jejak badai bintang Proxima Centauri seperti yang terekam dalam fotometri kuasi-simultan dari teleskop ASH2 (Astrograph for the South Hemisphere II) dengan filter Hidrogen alpha pada spektrum cahaya tampak dan LCOGT (Las Cumbres Observatory Global Telescope) juga pada sepktrum cahaya tampak. Jejak badai bintang ditandai dengan panah abu-abu. Dalam waktu pengamatan selama 80 hari berturut-turut, nampak terdeteksi minimal tiga peristiwa badai bintang. Kedua teleskop tersebut merupakan bagian dari kampanye pale red dot ESO untuk menemukan planet di bintang Proxima Centauri. Sumber: ESO/Anglada-Escude dkk, 2016.

Proxima Centauri dikenal sebagai bintang suar (flare star) atau bintang yang kerap menyemburkan badai bintang. Fakta ini diketahui pada 1951 TU oleh astronom Harlow Shapley setelah menganalisis pelat-pelat fotografis terkait bintang ini sejak 1915 TU. Ia mendapati bahwa bintang Proxima Centauri memiliki kecenderungan untuk bertambah terang hingga 8 % lebih terang dari semula, lantas kemudian meredup lagi. Peningkatan dan pengurangan kecerlangan ini berlangsung secara periodik dengan periode rata-rata 442 hari. Sumber peningkatan kecerlangan ini adalah badai bintang. Berbeda dengan badai Matahari, medan magnet Proxima Centauri yang jauh lebih kuat menyebabkan hampir seluruh fotosfera-nya menjadi area badai. Sehingga badai bintang Proxima Centauri kerap berukuran hingga sebesar bintangnya itu sendiri. Saat badai bintang terjadi, suhu bintang melonjak hingga 27 juta Kelvin, yang memungkinkan untuk memancarkan sinar-X. Ini membuat luminositas sinar-X Proxima Centauri setara dengan Matahari. Bahkan dalam puncak badai, luminositas sinar-X Proxima Centauri dapat mencaai 100 kali lebih besar ketimbang Matahari.

Planet

Planet Proxima Centauri b, atau sebut saja sebagai Proxima b, ditemukan dengan metode Doppler atau metode kecepatan radial. Ini adalah metode tak langsung dalam menemukan planet tata surya non Matahari dengan jalan mendeteksi pergeseran pada garis-garis spektrum emisi dari bintang induknya. Metode ini seperti halnya kita mendeteksi ada tidaknya mobil ambulans yang sedang menjauh atau mendekat  lewat keras lirihnya suara sirenenya. Hanya saja untuk kasus ini bukan suara yang menjadi fokus perhatian, melainkan spektrum emisi bintang. Meski, baik dalam kasus mobil ambulans maupun bintang, kuncinya terletak pada frekuensi. Yakni frekuensi suara (untuk mobil ambulans) dan frekuensi cahaya (untuk bintang).

Pada dasarnya setiap bintang bergerak relatif terhadap Bumi kita dalam kecepatan tertentu yang dinamakan kecepatan radial. Bilamana bintang tersebut memiliki planet, maka gangguan gravitasi planet itu akan menyebabkan perubahan periodik pada kecepatan radial bintang. Mari lihat   tata surya kita sebagai contoh. Meskipun Jupiter tetap setia mengedari Matahari dalam orbitnya, namun gangguan gravitasi Jupiter juga membuat kecepatan radial Matahari berubah secara periodik. Meski amplitudo perubahan itu sangat kecil, yakni hanya 12,4 meter/detik dengan periode 12 tahun (yang sama dengan periode revolusi Jupiter). Jika hal serupa diaplikasikan pada Bumi kita, yang massanya jauh lebih kecil ketimbang Jupiter, maka amplitudo perubahan kecepatan radial Matahari pun jauh lebih kecil lagi.  Yakni hanya 0,1 meter/detik dengan periode 1 tahun. Upaya mendeteksi perubahan kecepatan radial bintang dapat dilakukan melalui radas spektograf berakurasi sangat tinggi yang khusus dibuat untuk itu.

Gambar 4. Deteksi tak langsung eksistensi planet Proxima Centauri b yang mengorbit bintang Proxima Centauri, seperti terlihat pada perubahan kecepatan radial bintang tersebut berdasarkan hasil observasi dengan spektograf HAVES dan UVES. Nampak jelas pada kedua periodogram di atas, terdapat sinyal kuat dengan puncak pada periode 11,19 hari. Ini menjadi indikasi ada sebuah obyek yang mengelilingi Proxima Centauri dengan periode revolusi 11,19 hari Bumi. Sumber: ESOAnglada-Escude dkk, 2016.

Gambar 4. Deteksi tak langsung eksistensi planet Proxima Centauri b yang mengorbit bintang Proxima Centauri, seperti terlihat pada perubahan kecepatan radial bintang tersebut berdasarkan hasil observasi dengan spektograf HAVES dan UVES. Nampak jelas pada kedua periodogram di atas, terdapat sinyal kuat dengan puncak pada periode 11,19 hari. Ini menjadi indikasi ada sebuah obyek yang mengelilingi Proxima Centauri dengan periode revolusi 11,19 hari Bumi. Sumber: ESOAnglada-Escude dkk, 2016.

Radas HARPS memiliki kemampuan mendeteksi perubahan kecepatan radial bintang hingga 0,3 m/detik. Saat HARPS diarahkan ke bintang Proxima Centauri dalam rentang waktu observasi relatif lama, didapati adanya perubahan kecepatan radial dengan amplitudo sebesar 1,76 meter/detik dengan periode 11,19 hari. Perubahan yang sama dengan periode serupa juga dideteksi oleh radas UVES meski amplitudonya sedikit berbeda, yakni 1,69 meter/detik. Perubahan kecepatan radial pada bintang Proxima Centauri b menjadi indikasi bahwa bintang ini dikelilingi oleh setidaknya sebuah kandidat planet.

Analisis lebih lanjut memperlihatkan planet tersebut, yakni Proxima Centauri b, beredar pada jarak rata-rata sebesar 0,049 SA atau 7,33 juta kilometer dari bintang Proxima Centauri. Kelonjongan orbit (eksentrisitas)-nya diketahui lebih kecil dari 0,35. Apabila nilai kelonjongannya tepat 0,35 maka Proxima Centauri b beredar mengelilingi bintang induknya dalam sebentuk orbit lonjong yang memiliki periastron (titik terdekat ke bintang) sebesar 0,032 SA atau 4,79 juta kilometer dan apastron (titik terjauh ke bintang) sebesar 0,066 SA atau 9,87 juta kilometer. Periode revolusi Proxima Centauri b adalah 11,19 hari sehingga setahun di sana sama dengan 11,19 hari. Massanya, tepatnya massa minimumnya adalah 1,27 kali massa Bumi sehingga planet Proxima Centauri b mungkin merupakan planet terestrial (planet batuan). Sementara paparan sinar yang diterimanya adalah 65 % paparan sinar Matahari di Bumi, atau setara dengan 889 watt/meter2.

Apa yang menarik dari planet ini adalah suhu rata-rata parasnya dan lingkungan tempatnya berada. Jika dianggap tidak memiliki atmosfer, maka suhu paras rata-rata Proxima Centauri b adalah minus 39° Celcius (234 Kelvin). Sebaliknya jika planet  Proxima Centauri b mempunyai atmosfer maka suhu paras rata-ratanya menjadi lebih besar yakni mencapai 30° Celcius (303 Kelvin). Namun angka perkiraan ini relatif kasar karena hanya memperhitungkan jarak planet ke bintang induknya dan intensitas penyinaran. Dalam menggali persoalan ini lebih lanjut, Laboratoire de Météorologie Dynamique’s Planetary Global Climate Model melakukan simulasi dengan berbasis dua asumsi seiring kedekatan jarak orbit Proxima Centauri b dengan bintang induknya. Asumsi pertama, planet Proxima Centauri b mengalami resonansi 3:2. Artinya tiap kali Proxima Centauri b tepat dua kali mengelilingi bintang induk, maka ia juga tepat tiga kali berotasi (berputar pada porosnya). Sehingga dalam asumsi ini periode rotasi Proxima Centauri b adalah 7,46 hari. Sementara asumsi kedua adalah planet Proxima Centauri b terikat dalam gaya tidal dengan bintang induknya, atau mengalami rotasi tersinkron. Dalam kondisi ini maka periode rotasi Proxima Centauri b akan tepat sama dengan periode revolusinya, yakni 11,19 hari. Sehingga hemisfer Proxima Centauri b yang menghadap ke arah bintang Proxima Centauri selalu sama.

Dalam asumsi pertama, maka distribusi suhu paras di Proxima Centauri b bervariasi mulai dari yang terdingin di kutub (minus 90° Celcius) hingga yang terhangat di sekitar ekuator (0° Celcius). Jika terdapat air di Proxima Centauri b, maka distribusi suhu seperti ini akan membentuk samudera yang merentang di antara garis lintang 30° LU hingga garis lintang 30° LS. Sebaliknya apabila bersandar pada asumsi kedua, maka suhu paras Proxima Centauri b bervariasi mulai dari yang terdingin pada kawasan dekat kutub (di sekitar garis lintang 60° LU dan 60° LS) pada sisi yang membelakangi bintang induknya (yakni minus 75° Celcius) hingga yang terhangat di sekitar ekuator pada sisi yang menghadap bintang induk (yakni 30° Celcius). Bila ada air, maka akan terbentuk samudera yang lebih luas karena merentang mulai dari garis lintang 70° LU hingga garis lintang 70° LS.

Gambar 5. Prakiraan distribusi suhu paras rata-rata planet Proxima Centauri b berdasarkan asumsi mengalami resonansi 3:2 (kiri) dan rotasi tersinkron (kanan). Berdasarkan simulasi numerik yang dikerjakan Laboratoire de Météorologie Dynamique's Planetary Global Climate Model. Sumber: ESO, 2016.

Gambar 5. Prakiraan distribusi suhu paras rata-rata planet Proxima Centauri b berdasarkan asumsi mengalami resonansi 3:2 (kiri) dan rotasi tersinkron (kanan). Berdasarkan simulasi numerik yang dikerjakan Laboratoire de Météorologie Dynamique’s Planetary Global Climate Model. Sumber: ESO, 2016.

Kemungkinan keberadaan air dalam bentuk cair menjadi bagian paling menarik dari kisah penemuan planet Proxima Centauri b ini. Sebab dengan orbitnya, maka praktis planet tersebut terletak dalam zona Goldilock atau zona kedapathunian, yakni sebuah kawasan sejarak antara 0,0423 SA (6,33 juta kilometer) hingga 0,0816 SA (12,21 juta kilometer) dari bintang Proxima Centauri. Di dalam zona Goldilocks, bilamana terdapat air maka ia bisa berbentuk zat cair. Air dalam bentuk cair menjadi salah satu faktor yang mendukung kehidupan, baik dengan makhluk hidup yang memanen energi dari sinar bintang induknya maupun dengan makhluk hidup yang ditenagai pemanasan internal planet tersebut. Apabila air tersedia dalam jumlah besar, maka siklus air mungkin bisa berjalan dan turut membentuk lansekap berbatu planet tersebut.

Beberapa Catatan

Baiklah. Jadi apabila kita berkunjung ke planet Proxima Centauri b, entah bagaimanapun caranya, kemungkinan besar kita akan berjumpa dengan lansekap bebatuan padat layaknya Bumi dan juga samudera yang luas. Planetnya memang ganjil, karena setahun disana setara 11,19 hari Bumi sementara satu harinya mungkin setara dengan dua pertiga tahunnya atau malah setahunnya. Pertanyaan terpentingnya, adakah kehidupan disana? Atau bisakah planet Proxima Centauri b ini dihuni oleh kehidupan seperti Bumi?

Jawaban dari pertanyaan itu membuat para astronom terpolarisasi ke dalam dua kutub pendapat yang berbeda. Kutub pendapat pertama mengatakan tidak mungkin, baik untuk dihuni maupun menyemaikan kehidupan. Ada empat alasannya, yakni Proxima Centauri b mungkin mengalami rotasi tersinkron, bintang Proxima Centauri memiliki medan magnet yang sangat kuat (600 kali lipat medan magnet Matahari), bintang Proxima Centauri kerap menyemburkan badai bintang dan Proxima Centauri b mengalami paparan sinar-X dan sinar ultraungu yang sangat tinggi (paparan sinar-X-nya mungkin 400 kali lebih kuat dibanding Bumi). Dengan rotasi tersinkron, maka hemisfer Proxima Centauri b yang menghadap bintang induknya akan mengalami pemanasan berlebih. Sementara hemisfer yang membelakanginya menggigil kedinginan dalam beku. Dan dalam kondisi rotasi tersinkron pula, atmosfer Proxima Centauri b (bilamana ada) akan terkikis habis oleh hempasan badai bintang dan kuatnya medan magnet Proxima Centauri. Dan akhirnya, dengan paparan sinar-X dan sinar ultraungu yang sangat kuat, yang juga mampu menggerus dan mengikis atmosfer Proxima Centauri b hingga habis. Singkatnya, bagi kutub pendapat pertama ini planet Proxima Centauri b adalah planet yang berbahaya.

Sebaliknya kutub pendapat kedua mengatakan berbeda. Jadi mungkin saja Proxima Centauri b bisa dihuni dan menyemai benih kehidupan. Alasannya juga empat. Meski rotasinya tersinkron, planet Proxima Centauri b dapat memiliki keseimbangan suhu paras rata-rata antara hemisfer yang menghadap bintang dan yang membelakanginya bilamana tersedia atmosfer stabil yang mampu mendistribusikan panas lewat sirkulasi atmosfer global. Planet ini memang berhadapan dengan medan magnet bintang dan badai bintang yang kuat. Namun beberapa penelitian memperlihatkan bahwa jika Proxima Centauri b memiliki medan magnet mencukupi (layaknya medan magnet Bumi), maka ia akan mampu mempertahankan atmosfernya dari gempuran medan magnet dan badai bintang. Jumlah materi atmosfer yang terkikis akan cukup kecil. Jadi ia bisa menghindari nasib malang seperti halnya yang dialami Mars. Penelitian serupa juga mengungkap bahwa medan magnet  Proxima Centauri b juga bisa membuatnya mempertahankan atmosfernya dari gempuran sinar-X dan sinar ultraungu. Singkatnya, bagi kutub ini planet Proxima Centauri b memang tinggal di lingkungan berbahaya. Namun ia bisa bertahan andaikata memang memiliki medan magnet mencukupi.

Yang jelas kedua kutub pendapat tersebut menyepakati bahwa planet Proxima Centauri b ini berada di lingkungan yang hangat, yang mampu mempertahankan air dalam bentuk cair. Butuh observasi lebih lanjut untuk memastikan apakah planet ini memang demikian. Observasi, terutama oleh tim peneliti lain yang independen, sekaligus akan mengonfirmasi apakah sesungguhnya memang ada planet yang dimaksud di bintang Proxima Centauri. Sebab pada 2012 TU silam kita pernah mengalami kejadian tak mengenakkan terkait sistem bintang alpha Centauri. Saat itu tim astronom Eropa, juga bersenjatakan radas HARPS, mengumumkan telah mengidentifikasi adanya planet terestrial yang mengorbit bintang alpha Centauri B. Namun tiga tahun kemudian tim peneliti lain yang berbasis data HARPS yang sama menyimpulkan planet tersebut tidak ada. Apa yang semula diduga sebagai planet di bintang alpha Centauri B ternyata hanya sekedar cacat perhitungan matematis.

Observasi lebih lanjut juga akan mampu menentukan massa Proxima Centauri b dengan lebih baik. Saat ini informasi yang kita ketahui hanyalah massa minimumnya. Bergantung kepada sudut inklinasinya, maka massa Proxima Centauri b mungkin bisa bervariasi mulai dari sekecil 2,6 kali lipat massa Bumi hingga sebesar 70 kali lipat massa Bumi. Jika massanya terlalu besar, maka ia bukanlah planet terestrial.

Referensi :

Anglada-Escude dkk. 2016. A Terrestrial Planet Candidate in a Temperate Orbit around Proxima Centauri. Nature, vol. 536 no. 7617 (25 August 2016), pp 437–440.

Planet Kesembilan dan Perburuannya di Halaman Belakang Tata Surya

Di satu tempat di luar sana, pada jarak yang teramat jauh dari kita, benda langit itu (mungkin) berada. Ia bergerak melata di halaman belakang tata surya, kawasan pinggiran yang demikian dingin membekukan melebihi menggigilnya Antartika. Di sini Matahari demikian redup, laksana bola lampu pijar kecil meski gravitasinya tetap mendominasi. Tak mengherankan bila benda langit ini pun sangat redup. Jarak demikian jauh pula yang menjadikannya beringsut sangat perlahan di tengah angkasa yang penuh bintang. Sehingga sepintas sulit dibedakan dengan bintang-bintang di latar belakang. Hanya teleskop-teleskop raksasa tercanggih dan terkini di Bumi yang berkemungkinan melihatnya. Namun begitu di kawasan sangat dingin tersebut, ia menjadi raja. Mendominasi. Dengan dimensi diprakirakan sedikit lebih kecil dari planet Neptunus sementara massanya sekitar 10 kali Bumi, gravitasi benda langit ini mengacak-acak sisi luar kawasan Sabuk Kuiper-Edgeworth demikian rupa. Benda-benda langit didalamnya dipaksa mengorbit Matahari sedemikian rupa sehingga perihelionnya seakan saling berkumpul di satu lokasi yang sama.

Gambar 1. Ilustrasi Planet Kesembilan di pinggiran tata surya dengan Matahari yang cukup redup nampak di kejauhan (kanan atas), 'dikelilingi' orbit Neptunus. Planet Kesembilan digambarkan sebagai raksasa gas yang mirip Neptunus, namun dengan dimensi dan massa lebih kecil. Sumber: Tomruen & Nagual Design, 2016.

Gambar 1. Ilustrasi Planet Kesembilan di pinggiran tata surya dengan Matahari yang cukup redup nampak di kejauhan (kanan atas), ‘dikelilingi’ orbit Neptunus. Planet Kesembilan digambarkan sebagai raksasa gas yang mirip Neptunus, namun dengan dimensi dan massa lebih kecil. Sumber: Tomruen & Nagual Design, 2016.

Itulah Planet Kesembilan, sebuah hipotesis yang menggemparkan jagat astronomi di 2016 Tarikh Umum (TU) ini. Adalah Michael (Mike) Brown dan Konstantin Batygin, dua astronom dari California Intitute of Technology (Amerika Serikat) yang pertama kali mengapungkan hipotesis Planet Kesembilan pada 20 Januari 2016 TU lalu. Meski Planet Kesembilan masih sebatas ‘planet di atas kertas’ dan harus ditemukan terlebih dahulu, namun kerja keras duo Brown & Batygin ini menggamit kembali ingatan akan upaya manusia mengeksplorasi tata surya hingga ke halaman belakangnya, ke tapal batas terakhir.

Uranus hingga Pluto

Umat manusia telah mengenal lima bintang kembara atau planet di langit sejak awal peradaban. Disebut bintang kembara karena posisinya selalu berubah-ubah dari hari ke hari bila dibandingkan dengan konfigurasi bintang-bintang pada umumnya. Merkurius dan Venus mudah dikenali karena hanya menggantung rendah di langit barat hingga beberapa saat pasca terbenamnya Matahari. Atau berbinar terang di langit timur sejak beberapa saat sebelum Matahari terbit. Begitu halnya Mars, meski lumayan redup namun mudah ditandai karena warna kemerah-merahannya yang khas. Pada saat tertentu, baik Mars, Jupiter maupun Saturnus akan nongol di langit sepanjang malam. Ditambah dengan Bumi, maka hingga tahun 1781 TU terdapat enam planet anggota tata surya kita yang telah dikenal manusia.

Perubahan mulai terjadi sejak 13 Maret 1781 TU. Malam itu Sir William Herschel, bangsawan kelahiran Jerman yang bermigrasi ke Inggris yang lantas populer dengan kegiatan-kegiatan musiknya di kota kecil Bath dan menggemari astronomi, secara insidental melihat sebuah benda langit berbentuk cakram suram sangat kecil melalui teleskop buatan sendiri. Sebelum momen ini, Herschel telah berpengalaman melacak dan memetakan sistem bintang ganda di langit selama bertahun-tahun. Berbekal pengalaman tersebut, ia menyadari cakram suram ini bukanlah bintang. Semula diduga sebagai komet, belakangan disadari cakram suram itu sesungguhnya adalah sebuah planet. Planet yang belum pernah ditemukan, yang turut mengedari Matahari layaknya Bumi kita. Itulah Uranus, planet ketujuh di tata surya kita yang beredar mengelilingi Matahari pada periode revolusi 84 tahun.

Gambar 2. Uranus (tanda panah) pada momen Gerhana Bulan Total 8 Oktober 2014, diabadikan dengan kamera dari Jember (Jawa Timur). Uranus merupakan planet ketujuh dalam tata surya kita sekaligus planet pertama yang ditemukan dalam era astronomi modern pasca penemuan teleskop. Uranus ditemukan secara insidental oleh Sir William Herschel pada 13 Maret 1781 TU. Sumber: Chandra Firmansyah, 2014.

Sebaliknya Neptunus, planet kedelapan, ditemukan lewat upaya pencarian sistematis. Empat dasawarsa setelah Uranus muncul dari persembunyiannya, mulai disadari adanya selisih posisi antara hasil perhitungan dan pengamatan terhadap planet ini. Selisih tersebut segera menerbitkan kecurigaan adanya planet-tak-dikenal yang belum ditemukan saat itu. Planet-tak-dikenal itu harus cukup massif sehingga gravitasinya mampu membuat orbit Uranus menyimpang sedikit. Butuh waktu dua dekade lagi sebelum dua astronom teoritis, yakni John Couch Adams (Inggris) dan Urbain Le Verrier (Perancis), mulai bekerja secara terpisah untuk memprediksi posisi planet-tak-dikenal tersebut. Adams menyajikan hasil perhitungannya ke Observatorium Greenwich, namun diabaikan. Sementara Le Verrier mengirim hasilnya ke Observatorium Paris dan juga Greenwich serta Berlin (Jerman). Di Greenwich, planet-tak-dikenal itu sejatinya telah teramati secara tak sengaja pada 4 dan 12 Agustus 1846 TU malam. Namun peta bintang yang usang membuat Observatorium Greenwich tak mampu mengenalinya. Sebaliknya Johann Galle dan Heinrich d’Arrest, duo astronom Observatorium Berlin, telah memiliki peta bintang terbaru. Sehingga kala mengoperasikan teleskopnya pada 23 November 1846 TU malam menyapu kawasan yang diprediksikan Le Verrier, mereka segera menjumpai planet-tak-dikenal itu. Ia hanya berjarak 1° saja dari prediksi Le Verrier dan 12° dari prediksi Adams. Inilah Neptunus, yang melata mengelilingi Matahari dengan periode revolusi 165 tahun.

Pluto sempat dinobatkan sebagai planet yang kesembilan. Walaupun Neptunus telah ditemukan dan gangguan gravitasinya lantas diperhitungkan terhadap Uranus, ternyata masih saja tersisa ketidaksesuaian posisi Uranus antara hasil pengamatan dan perhitungan. Belakangan Neptunus bahkan juga menunjukkan gejala serupa. Terinspirasi oleh penemuan Neptunus, Le Verrier segera mengumumkan hipotesisnya akan planet-tak-dikenal lain yang lebih jauh ketimbang Neptunus. Inilah yang di kemudian hari berkembang demikian rupa menjadi pencarian Planet X, yang sangat menyita perhatian astronomi hingga lebih dari seabad kemudian. Di lain kesempatan, saat menyadari Merkurius juga mengalami ketidaksesuaian posisi antara perhitungan dengan pengamatan, Le Verrier juga meluncurkan hipotesis yang mirip. Segera nama Planet Vulcan berkumandang, sebagai planet-tak-dikenal yang lebih dekat ke Matahari ketimbang Merkurius. Di kemudian hari diketahui Vulcan ternyata tak pernah ada dan ketidaksesuaian Merkurius lebih akibat posisinya yang terlalu dekat dengan Matahari sehingga menerima efek relativitas umum terbesar.

Pluto ditemukan lewat pencarian sistematis di tanah Amerika Serikat. Adalah Clyde Tombaugh, putra petani Kansas yang meminati astronomi, yang pertama kali melihatnya lewat radas (instrumen) pembanding kelip-nya saat menyandingkan hasil observasi 23 dan 29 Januari 1930 TU di Observatorium Lowell, Arizona (Amerika Serikat). Penemuan ini dipublikasikan pada 13 Maret 1930 TU, tanggal yang sama dengan saat Herschel menemukan Uranus berabad sebelumnya. Semula Pluto dikira sebagai Planet X yang dicari-cari itu. Massanya diperkirakan setara dengan Bumi. Namun belakangan hal itu mengecewakan. Massa Pluto hanyalah seper 460 kali lipat Bumi, atau hanya seperenam Bulan. Garis tengahnya bahkan hanya tiga perempat Bulan. Lebih mengecewakan lagi, saat hasil pengukuran massa Neptunus lewat penjelajahan wantariksa Voyager 2 dimasukkan ke dalam perhitungan, ternyata ketidaksesuaian posisi Uranus (antara perhitungan dan pengamatan) tak dijumpai lagi. Maka pada 1992 TU itu gagasan Planet X pun kontan meredup, menghilang dari layar. Ia hanya sebatas populer di kalangan penggemar konspirasi dan sebangsanya, yang bermutasi menjadi aneka hal tak keruan yang kadang menggemparkan. Misalnya sebagai ‘planet Nibiru‘ dan dianggap bertanggung jawab akan Kiamat 2012 (yang tak terjadi).

Pada tahun 1992 TU pula disadari bahwa Pluto tidaklah sendirian dalam kawasannya. Benda-benda langit lebih kecil dengan komposisi mirip, yakni didominasi es dan bekuan senyawa karbon, mulai ditemukan. Lambat laun diketahui ternyata mereka berjumlah banyak, menggerombol demikian rupa laksana kawanan asteroid. Mereka menghuni sebuah kawasan luas mulai dari orbit Neptunus hingga sejarak 50 SA (satuan astronomi) dari Matahari. Inilah kawasan Sabuk Kuiper-Edgeworth. Benda-benda langit didalamnya disebut benda langit anggota Sabuk Kuiper-Edgeworth, atau juga disebut benda langit transneptunik. Kini disadari bahwa penemuan Pluto lebih merupakan kebetulan, karena Pluto adalah benda transneptunik terbesar. Dan banyak di antara benda langit transneptunik yang berbagi orbit demikian rupa dengan Pluto. Sehingga orbit Pluto tidaklah bersih seperti halnya planet-planet lainnya.

Gambar 3. Pluto (dalam lingkaran merah) di rasi Sagittarius, diabadikan pada 26 Juni 2015 TU dari Sri Damansara (Malaysia) oleh Shahrin Ahmad. Pluto (magnitudo +14,1) dicitra dengan menggunakan kamera Canon 1200D yang dirangkai Astrograph TS65Q 65 mm. Sempat menyandang status planet selama 76 tahun sejak penemuannya, kini Pluto tergolong ke dalam kelompok baru, yakni kelompok planet-kerdil. Sumber: Ahmad, 2015.

Gambar 3. Pluto (dalam lingkaran merah) di rasi Sagittarius, diabadikan pada 26 Juni 2015 TU dari Sri Damansara (Malaysia) oleh Shahrin Ahmad. Pluto (magnitudo +14,1) dicitra dengan menggunakan kamera Canon 1200D yang dirangkai Astrograph TS65Q 65 mm. Sempat menyandang status planet selama 76 tahun sejak penemuannya, kini Pluto tergolong ke dalam kelompok baru, yakni kelompok planet-kerdil. Sumber: Ahmad, 2015.

Fakta-fakta inilah yang mendorong astronomi mulai mempertanyakan status Pluto. Hingga pada Agustus 2006 TU, melalui pemungutan suara, resolusi IAU (International Astronomical Union) menetapkan definisi baru tentang planet. Pluto pun dilorot dari statusnya dan dijebloskan ke dalam kasta baru: planet-kerdil (bersama dengan Ceres, Haumea, Makemake dan Eris). Terjerembabnya Pluto dari kasta planet menemukan perlawanan di Amerika Serikat, tanah yang terikat secara emosional dengan Pluto. Beberapa negara bagian Amerika Serikat pun mendeklarasikan (melalui Senat atau DPR masing-masing) bahwa Pluto tetaplah planet. Begitupun, hingga saat ini status Pluto dalam jagat astronomi tetaplah sebagai planet-kerdil.

Bagaimana dengan Planet Kesembilan?

Prakiraan Orbit

Mengapungnya hipotesis Planet Kesembilan ke pentas astronomi terkini memiliki analogi dengan kisah ketidaksesuaian pada Uranus yang berujung penemuan Neptunus. Hanya saja bukan ketidaksesuaian orbit planet lain yang mendasarinya, melainkan keselarasan yang dijumpai pada sejumlah benda langit transneptunik ekstrim. Duo Brown & Batygin menegakkan hipotesanya di atas elemen orbit mereka. Yakni pada enam benda langit traneptunik ekstrim, dengan ciri khasnya adalah berorbit stabil serta memiliki perihelion lebih besar dari 30 SA dan setengah sumbu utama orbit (a) lebih besar dari 250 SA. Mereka adalah Sedna dan 2004 VN112 (keduanya ditemukan pada 2004 TU), 2007 TG422 (ditemukan pada 2007 TU), 2010 GB174 (ditemukan pada 2010 TU), 2012 VP113 (ditemukan pada 2012 TU) serta 2013 RF98 (ditemukan pada 2013 TU). Keenamnya ditemukan secara terpisah lewat enam teleskop yang berbeda, juga oleh tim astronom yang berbeda pula.

Menariknya, mereka memiliki nilai argumen perihelion yang saling berdekatan satu dengan yang lain, yakni mulai dari 292,9° hingga 347,7°. Argumen perihelion adalah sudut yang dibentuk antara titik nodal naik (yakni salah satu titik potong orbit benda langit dengan ekliptika) dan titik perihelion pada bidang orbit sebuah benda langit. Menariknya lagi, mereka selaras pada arah yang sama di ruang fisik dan terletak pada bidang yang sama pula. Analisis duo Brown & Batygin memperlihatkan peluang terjadinya keunikan semacam ini di kawasan Sabuk Kuiper-Edgeworth adalah sangat kecil. Yakni hanya 0,007 %. Sehingga sangat besar kemungkinannya keunikan itu dipengaruhi faktor eksternal. Yakni oleh benda langit-tak-dikenal yang cukup massif dan layak menyandang status planet. Planet-tak-dikenal itu secara informal disebut Planet Kesembilan.

Gambar 4. Elemen orbit dan fisik enam benda langit transneptunik ekstrim dengan perihelion lebih besar dari 30 SA dan setengah sumbu utama orbit lebih besar dari 250 SA. Perhatikan bahwa semuanya memiliki nilai argumen perihelion dan longitud perihelion yang saling berdekatan satu dengan yang lain. Sumber: IAU Minor Planet Center, 2016

Gambar 4. Elemen orbit dan fisik enam benda langit transneptunik ekstrim dengan perihelion lebih besar dari 30 SA dan setengah sumbu utama orbit lebih besar dari 250 SA. Perhatikan bahwa semuanya memiliki nilai argumen perihelion dan longitud perihelion yang saling berdekatan satu dengan yang lain. Sumber: IAU Minor Planet Center, 2016

Duo Brown & Batygin memperlihatkan bahwa agar bisa menghasilkan keunikan tersebut, Planet Kesembilan sebaiknya memiliki massa 10 kali lipat Bumi kita, diameter 40.000 kilometer (3 kali lipat Bumi kita), perihelion sekitar 200 SA, aphelion sekitar 1.200 SA, setengah sumbu utama orbit sekitar 700 SA, inklinasi orbit sekitar 30°, periode revolusi antara 10.000 hingga 20.000 tahun, argumen perihelion sekitar 150° dan eksentrisitas orbit sekitar 0,6.

P9_gb4-b_elemen-orbit-P9Selain menghasilkan keunikan pada orbit keenam benda langit transneptunik ekstrim, eksistensi Planet Kesembilan (bilamana ada) juga akan memproduksi sedikitnya lima efek khas. Simulasi duo Brown & Batygin memperlihatkan efek pertama adalah terbentuk dan mengelompoknya benda-benda langit transneptunik yang terpisah dari kawasan Sabuk Kuiper-Edgeworth. Sementara efek kedua adalah terjadinya keselarasan fisis (resonansi) antara Planet Kesembilan dengan benda-benda transneptunik tertentu. Resonansi ini membuat peluang mereka saling bertubrukan menjadi mustahil.

Efek ketiga adalah munculnya kelompok benda-benda langit transneptunik yang berinklinasi tinggi, hal yang aneh bagi kawasan Sabuk Kuiper-Edgeworth. Beberapa benda langit seperti 2012 DR30 dan 2008 KV42 dicurigai merupakan bagian dari kelompok ini. Efek keempat adalah terbentuknya kelompok benda-benda langit transneptunik yang lebih jauh dari Planet Kesembilan, namun selaras dengannya. Dan efek kelima adalah kemampuan Planet Kesembilan untuk ‘menyapu’ kawasan Sabuk Kuiper-Edgeworth sisi luar hingga mengubah posisi benda langit didalamnya. Dalam 500 juta tahun ke depan, benda langit seperti Sedna akan didorong Planet Kesembilan untuk lebih mendekat ke arah Matahari sehingga praktis berada di sisi luar Sabuk Kuiper-Edgeworth. Sebaliknya benda-benda langit transneptunik yang semula bertengger disana akan dihentakkan demikian rupa sehingga menempati orbit baru di kawasan orbit Sedna sekarang.

Simulasi duo Brown & Batygin juga memperlihatkan bahwa eksistensi Planet Kesembilan (bila ada) tak menyebabkan gangguan gravitasi pada mayoritas benda langit transneptunik yang memiliki setengah sumbu utama orbit kurang dari 150 SA. Dengan demikian planet kesembilan juga takkan memberikan gangguan signifikan pada dua planet terluar, yakni Uranus dan Neptunus. Maka hipotesis Planet Kesembilan ini sejatinya mengambil bentuk yang sangat berbeda dibanding hipotesis Planet X yang sudah punah itu. Ide Planet Kesembilan juga tak menyelisihi hasil observasi teleskop antariksa WISE, yang menghilangkan kemungkinan adanya benda langit seukuran Jupiter (massa 318 kali Bumi) hingga jarak 26.000 SA dari Matahari serta benda langit seukuran Saturnus (massa 95 kali Bumi) hingga radius 10.000 SA dari Matahari. Sementara massa Planet Kesembilan diperkirakan jauh lebih kecil ketimbang Jupiter maupun Saturnus.

Dimana Planet Kesembilan terbentuk?

Simulasi duo Brown & Batygin menunjukkan bahwa Planet Kesembilan (bila ada) seharusnya lahir di kawasan yang jauh lebih dekat ke Matahari dibanding saat ini. Adalah penataan ulang tata surya di kala usianya masih sangat muda yang membuatnya (dipaksa) pindah ke pinggiran tata surya. Kala tata surya kita terbentuk, kemungkinan ada lima planet raksasa yang berdesakan dalam jarak antara 5,5 hingga 17 SA dari Matahari. Empat diantaranya yang kini menjadi Jupiter, Saturnus, Uranus dan Neptunus. Posisi Jupiter purba kala itu sedikit lebih jauh dibanding orbitnya sekarang. Sementara Neptunus purba dan Uranus purba terlihat ganjil. Neptunus purba justru lebih dekat ke Matahari ketimbang Uranus purba. Sementara ruang pada jarak antara 17 hingga 35 SA disesaki oleh planetisimal bebatuan dan es dalam jumlah tak terhitung, yang secara akumulatif mungkin massanya hingga 35 kali lipat Bumi.

Gambar 5. Prakiraan orbit Planet Kesembilan di antara orbit enam benda langit transneptunik ekstrim dan tiga planet terluar tata surya kita (Saturnus, Uranus dan Neptunus). Nampak bahwa perihelion dan arah orbit prakiraan Planet Kesembilan bertolak belakang dengan keenam benda langit transneptunik. Sumber: Brown & Batygin, 2016.

Gambar 5. Prakiraan orbit Planet Kesembilan di antara orbit enam benda langit transneptunik ekstrim dan tiga planet terluar tata surya kita (Saturnus, Uranus dan Neptunus). Nampak bahwa perihelion dan arah orbit prakiraan Planet Kesembilan bertolak belakang dengan keenam benda langit transneptunik. Sumber: Brown & Batygin, 2016.

Segera Jupiter purba dan Saturnus purba mulai memperlihatkan tanda-tanda saling tertarik. Selama ratusan juta tahun kemudian dua planet raksasa itu saling tarik-menarik satu dengan yang lain lewat gravitasinya yang kuat. Hingga tibalah pada momen yang mendebarkan, yakni saat keduanya mengalami resonansi orbital 1:2. Pada saat itu bilamana Jupiter purba tepat mengelilingi Matahari sekali, maka Saturnus purba tepat telah dua kali mengitari Matahari. Resonansi ini menghancurkan ketertarikan tersebut. Jupiter purba lantas terdorong untuk sedikit lebih mendekat ke arah Matahari. Sebaliknya Saturnus purba dipaksa untuk sedikit menjauh dari Matahari. Gerak menjauh Saturnus purba juga mengusir Neptunus purba dan Uranus purba untuk lebih bergerak keluar. Neptunus purba menempuh gerakan paling liar hingga akhirnya menempati jarak yang lebih jauh dari Matahari ketimbang Uranus purba. Sementara planet raksasa kelima mungkin terusir keluar dari lingkungan tata surya dan menjadi planet yatim. Ia mengelana dalam ruang antarbintang, mengelilingi pusat galaksi Bima Sakti.

Penataan ulang ini menyebabkan planetisimal-planetisimal terusir lintang pukang hingga akhirnya membentuk tiga kawasan berbeda, masing-masing kawasan Sabuk Asteroid Utama, Sabuk Kuiper-Edgeworth dan Awan Komet Opik-Oort. Salah satu yang turut terusir keluar adalah planetisimal besar yang kemudian menjadi Planet Kesembilan. Meski simulasi kemudian dari duo Brown & Batygin memperlihatkan Planet Kesembilan mungkin terusir lebih awal, yakni antara 3 hingga 10 juta tahun pasca lahirnya tata surya.

Pencarian

Baiklah, gagasan Brown & Batygin terlihat cukup elok. Sejauh ini dibandingkan dengan gagasan planet di tepi tata surya pasca Planet X, misalnya gagasan Planet Tyche dari trio John Matese, Patrick Whitman dan Daniel Whitmire, hipotesa Planet Kesembilan ditegakkan di atas landasan yang terlihat cukup kuat. Masalah utamanya adalah apakah Planet Kesembilan ini benar-benar ada ?

Pertanyaan inilah yang sedang dicoba dicari jawabannya. Perhitungan duo Brown & Batygin memperlihatkan Planet Kesembilan akan sangat redup. Magnitudonya lebih besar dari +22 sehingga ia minimal 600 kali lebih redup ketimbang planet-kerdil Pluto. Butuh teleskop besar tercanggih untuk menyeretnya keluar dari goa persembunyiannya. Dan karena diprakirakan berada di belahan langit bagian utara, pada saat ini hanya Teleskop Subaru milik Jepang (diameter cermin obyektif 8,2 meter) yang berpangkalan di puncak Gunung Mauna Kea, Hawaii (Amerika Serikat) yang berkemungkinan melacaknya. Sejauh ini upaya untuk mendeteksinya belum membuahkan hasil. Mike Brown sendiri memperkirakan peluang adanya Planet Kesembilan di tata surya kita sekitar 90 %, sementara astronom lainnya seperti Greg Laughlin menempatkan peluangnya sedikit lebih rendah yakni 68,3 %. Mungkin butuh waktu hingga bertahun-tahun mendatang untuk menemukannya.

Gambar 6. Prakiraan pergeseran posisi Planet Kesembilan dalam 2.000 tahun sebagai salah satu hasil simulasi duo Brown & Batygin. Dalam simulasi ini, Planet Kesembilan saat ini diprakirakan berada di dalam rasi Waluku (Orion). Titik terang di dekat bintang Aldebaran adalah Jupiter, yang diabadikan pada Agustus 2012 TU. Sumber: Sudibyo, 2016.

Gambar 6. Prakiraan pergeseran posisi Planet Kesembilan dalam 2.000 tahun sebagai salah satu hasil simulasi duo Brown & Batygin. Dalam simulasi ini, Planet Kesembilan saat ini diprakirakan berada di dalam rasi Waluku (Orion). Titik terang di dekat bintang Aldebaran adalah Jupiter, yang diabadikan pada Agustus 2012 TU. Sumber: Sudibyo, 2016.

Dengan prakiraan dimensinya yang besar, mungkin Planet Kesembilan juga memancarkan gelombang elektromagnetik lemah yang khas planet. Dengan perkiraan suhu permukaannya berkisar minus 226° Celcius, maka puncak emisi gelombang elektromagnetik dari Planet Kesembilan mungkin berada dalam spektrum sinar inframerah. Maka teleskop-teleskop inframerah di Bumi seperti ALMA (Atacama Large Milimeter Array) di Gurun Atacama (Chile) pun berpeluang ‘menangkap’ Planet Kesembilan. Demikian halnya dengan teleskop antariksa James Webb, pengganti teleskop antariksa Hubble, yang masih akan mengudara pada 2018 TU kelak.

Meski begitu dukungan bagi hipotesa Planet Kesembilan sudah mulai berdatangan. Misalnya dari analisis posisi Saturnus berdasarkan data wantariksa (wahana antariksa) yang masih aktif disana, yakni Cassini. Keberadaan Cassini di orbit Saturnus memungkinkan kita memperoleh posisi planet bercincin itu dari waktu ke waktu dengan sangat teliti. Sehingga gangguan sangat lembut terhadap posisi planet Saturnus dapat diindra dengan tepat. Hasilnya, Planet Kesembilan (bila memang ada) mungkin terletak di sudut anomali nyata 107,8° hingga 128,8°. Anomali nyata adalah sudut yang dibentuk antara titik perihelion dengan posisi benda langit saat itu, dipandang dari Matahari. Keberadaan Planet Kesembilan pada anomali nyata antara minus 130° hingga minus 110° dan antara minus 65° hingga 85° adalah sangat kecil dan secara teknis bisa dianggap mustahil. Analisis yang sama juga memperlihatkan bahwa saat ini Planet Kesembilan mungkin ada pada jarak 630 SA dari Matahari.

Jadi apakah Planet Kesembilan benar-benar ada? Mari kita tunggu!

Referensi :

Brown & Batygin. 2016. Evidence for a Distant Giant Planet in the Solar System. The Astronomical Journal, vol. 151 (2016), Issue 2, article id. 22, pp. 12.

Malhotra dkk. 2016. Corralling a Distant Planet with Extreme Resonant Kuiper Belt Objects. ArXiv Earth & Planetary Astrophysics, arXiv:1603.02196 [astro-ph.EP].

Fienga dkk. 2016. Constraints on the Location of a Possible 9th Planet Derived from the Cassini Data. ArXiv Earth & Planetary Astrophysics, arXiv:1602.06116 [astro-ph.EP].

Mengubur Planet X

Teleskop antariksa berbasis sinar inframerah milik badan antariksa AS (NASA) di bawah tajuk WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) telah menyelesaikan misi utamanya pada Februari 2011 silam. Hasil-hasil pemetaan dari teleskop yang mengangkasa semenjak 14 Desember 2009 itu pun telah mulai dipublikasikan. Sejumlah temuan menarik baik dalam lingkungan tata surya kita maupun diluarnya telah mengemuka dan memberikan jawaban atas berbagai pertanyaan yang selama ini masih mengambang. Salah satunya tentang Planet X. Kerja keras WISE membuat ide Planet X kini boleh dikata telah terpaku dalam peti matinya dan siap dikubur dalam liang lahat sejarah.

Gagasan tentang Planet X telah mengemuka lebih dari 1,5 abad silam tepatnya pasca penemuan planet Neptunus. Neptunus sendiri berjumpa dengan manusia setelah terlihat adanya perbedaan antara gerak planet Uranus hasil pengamatan, yang nampak lebih lambat ketimbang hasil perhitungan. Dengan mengaplikasikan hukum gravitasi Newton, John Couch Adams (Inggris) dan Urbain Le Verrier (Perancis) mencoba menyelidiki faktor-faktor potensial penyebabnya. Secara terpisah dan tak saling berkomunikasi, keduanya mendapati harus ada planet tak dikenal bermassa cukup besar, lebih besar ketimbang massa Bumi, sehingga gangguan gravitasinya mampu menarik planet Uranus demikian rupa sehingga ia bergerak lebih lambat. Namun Adams gagal meyakinkan otoritas Observatorium Greenwich untuk melacak planet tak dikenal dengan lebih dini. Sebaliknya Le Verrier lebih beruntung dengan Observatorium Paris. Dan tatkala Observatorium Paris tak memiliki peta bintang yang memadai untuk membantu pelacakannya, Le Verrier pun disarankan pergi ke Observatorium Berlin (Jerman). Di sinilah Neptunus ditemukan oleh Johann Galle (direktur observatorium) bersama d’Arrest (asistennya).

Gambar 1. Salah satu hasil penemuan WISE, yakni sistem bintang ganda Luhman-16 (WISE J104915.57-531906) yang terdiri dari sepasang bintang katai coklat dan adalah bintang non-Matahari terdekat ketiga dari Bumi yang hanya berjarak 6,6 tahun cahaya (tanda panah). Tak ada bintang katai lain yang lebih dekat lagi dalam penemuan WISE selain Luhman-16. Sumber: NASA, 2014.

Gambar 1. Salah satu hasil penemuan WISE, yakni sistem bintang ganda Luhman-16 (WISE J104915.57-531906) yang terdiri dari sepasang bintang katai coklat dan adalah bintang non-Matahari terdekat ketiga dari Bumi yang hanya berjarak 6,6 tahun cahaya (tanda panah). Tak ada bintang katai lain yang lebih dekat lagi dalam penemuan WISE selain Luhman-16. Sumber: NASA, 2014.

Penemuan Neptunus adalah kejutan besar bagi dunia ilmu pengetahuan saat itu. Namun ditemukannya Neptunus tak menyelesaikan persoalan, karena anehnya gerak Uranus tetap saja lebih lambat dibandingkan dengan yang diperhitungkan meskipun massa Neptunus telah turut dimasukkan. Belakangan bahkan diketahui gerak Neptunus juga lebih lambat dibanding yang diperhitungkan. Bagi Le Verrier, keanehan ini hanya berarti satu hal, ada planet lain tak dikenal jauh di luar sana, yang berjarak lebih jauh dari Matahari ketimbang Neptunus. Gagasan inilah yang di kemudian hari dikenal sebagai Planet X. Gagasan tersebut memicu histeria besar di dunia ilmu pengetahuan sepanjang awal abad ke-20, khususnya lewat tangan Percival Lowell. Sosok jutawan yang kepincut dengan bintang-gemintang di langit malam ini kemudian memutuskan membangun observatorium guna menuntaskan hasratnya tentang Planet X. Histeria sempat mencapai kulminasi saat Clyde Tombaugh, pemuda belia putra petani yang kemudian di observatorium Lowell, menjumpai benda langit tak dikenal yang kemudian dinamakan Pluto pada awal 1930. Planet ini sempat dianggap sebagai Planet X, meski di kemudian hari ternyata mengecewakan karena ukuran dan massanya jauh lebih kecil ketimbang Bumi kita. Padahal planet X harus lebih besar dan lebih massif ketimbang Bumi.

Nemesis dan Tyche

Meski perhatian terhadapnya kian menyurut pasca ditemukannya Pluto, pencarian ilmiah akan Planet X tetap berlangsung hingga setengah abad kemudian. Kali ini tumbuhnya cabang ilmu pengetahuan baru, yakni fisika energi tinggi yang diaplikasikan pada ledakan nuklir dan tumbukan benda langit, dianggap menyajikan landasan baru nan menjanjikan. Bermula dari hipotesis palentologis David Raup dan Jack Sepkoski (1984), yang mengidentifikasi terjadinya perulangan waktu kejadian tumbukan benda langit berukuran raksasa setiap 26 juta tahun sekali (rata-rata) dalam 250 juta tahun terakhir. Apa penyebab perulangan ini belum jelas, namun diduga disebabkan oleh faktor berskala besar dalam tata surya kita dan bukan berasal dari Bumi. Maka lahirlah hipotesis Shiva, dimana setiap 26 juta tahun sekali terjadi gangguan besar pada tata surya kita sehingga stabilitas rapuh yang dimiliki awan komet Opik-Oort di tepian tata surya pun terganggu berat. Akibatnya sejumlah isinya (yakni kometisimal) pun terlepas dan meluncur ke tata surya bagian dalam menjadi komet-komet dalam jumlah bejibun hingga menghasilkan fenomena ‘hujan komet.’ Akibatnya cukup fatal bagi Bumi. Sebab hantaman sebutir komet dengan diameter inti hanya 1 km namun melejit pada kecepatan 40 km/detik mampu membentuk kawah tumbukan berdimensi raksasa di permukaan Bumi, yang menyemburkan material tumbukan (ejecta) ke atmosfer dengan demikian pekat sehingga mampu menghalangi pancaran sinar Matahari yang seharusnya tiba di permukaan Bumi.

Inilah yang membuat gagasan Planet X bermetamorfosis menjadi Nemesis pada tahun 1984. Ide Nemesis pertama kali diapungkan dua kelompok astronom, masing-masing kelompok Daniel P. Whitmire serta kelompok Marc Davis. Nemesis dianggap sebagai bintang redup (katai merah) yang menjadi pasangan Matahari dan beredar mengelilingi Matahari dalam orbit sangat lonjong dengan kelonjongan (eksentrisitas) sebesar 0,7. Nemesis memiliki rata-rata 95.000 SA (satuan astronomi) dari Matahari, atau setara dengan jarak 1,5 tahun cahaya. Dengan jarak tersebut maka Nemesis diperkirakan memiliki magnitudo antara +7 hingga +12. Berdasarkan aphelion orbit komet-komet berperiode sangat panjang tertentu yang anomalik, maka Nemesis pada saat ini diperkirakan berada di rasi Hydra.

Selain Nemesis, ide Planet X juga bermetamorfosis ke bentuk lain yakni gagasan tentang planet Tyche yang mulai mengemuka pada 1999. Seperti halnya Nemesis, ide akan planet Tyche pun dikembangkan Daniel P. Whitmire sebagai jawaban atas anomali pada aphelion orbit komet-komet berperiode sangat panjang tertentu. Tyche dianggap sebagai planet gas raksasa yang belum ditemukan dan berada pada jarak 15.000 SA dari Matahari, atau 500 kali lipat lebih besar ketimbang jartak rata-rata Matahari ke Neptunus. Tyche dianggap beredar mengelilingi Matahari sekali setiap 1,8 juta tahun. Massa Tyche dianggap 4 kali lebih besar ketimbang Jupiter namun sebaliknya diameternya sama. Oleh pemanasan internal akibat bekerjanya mekanisme Kelvin-Helmhlotz, maka Tyche diperkirakan memiliki suhu rata-rata minus 73 derajat Celcius atau tergolong hangat untuk lingkungannya.

Gagasan tentang Nemesis dan planet Tyche tentu saja membutuhkan pembuktian. Dan salah satu kunci untuk membuktikannya adalah dengan memetakan langit pada spektrum sinar inframerah. Baik Nemesis maupun Tyche mungkin sangat redup sehingga sangat sulit disaksikan dengan teleskop yang bekerja pada spektrum cahaya tampak. Sebaliknya jika menggunakan sinar inframerah, mereka akan tampak benderang (jika memang ada).

Dikubur

Gambar 2. Matahari dan sistem tata surya kita, dilihat dari atas kutub utara Matahari sejauh 44.000 SA (0,7 tahun cahaya). Busur lingkaran putus-putus menandakan radius 26.000 SA dari Matahari sejajar dengan ekliptika. Sementara lingkaran merah putus-putus menandakan radius 10.000 SA dari Matahari. Di dalam kedua radius tersebut, pemetaan WISE tidak menemukan jejak-jejak Planet X maupun turunannya seperti Tyche. Sumber: Sudibyo, 2014 dengan peta bintang dari Starry Night Backyard 3,0.

Gambar 2. Matahari dan sistem tata surya kita, dilihat dari atas kutub utara Matahari sejauh 44.000 SA (0,7 tahun cahaya). Busur lingkaran putus-putus menandakan radius 26.000 SA dari Matahari sejajar dengan ekliptika. Sementara lingkaran merah putus-putus menandakan radius 10.000 SA dari Matahari. Di dalam kedua radius tersebut, pemetaan WISE tidak menemukan jejak-jejak Planet X maupun turunannya seperti Tyche. Sumber: Sudibyo, 2014 dengan peta bintang dari Starry Night Backyard 3,0.

Penemuan Sedna di tahun 2003 sempat dianggap sebagai bahan aditif yang memperkuat gagasan Nemesis dan Tyche. Sedna merupakan benda langit transneptunik yang dianggap sebagai kometisimal, bagian dari awan komet Opik-Oort sebelah dalam. Orbit Sedna sangat berbeda dibanding benda-benda langit anggota tata surya lainnya (kecuali komet) karena sangat lonjong dengan perihelion 76 SA (2,5 jarak Matahari-Neptunus) namun dengan aphelion melambung demikian jauh hingga mencapai 975 SA (32,5 jarak Matahari-Neptunus). Salah satu alasan untuk menjelaskan anehnya orbit Sedna adalah bahwa kometisimal ini mengalami gangguan gravitasi cukup intensif dari Nemesis atau Tyche, sehingga tertarik keluar dari orbitnya semula dan dipaksa menempati orbit yang dihuninya pada saat ini.

Semua anggapan itu berantakan di tahun 2014 setelah hasil pemetaan WISE dipublikasikan pada Maret 2014 ini. Setelah ‘mengaduk-aduk’ lingkungan sekitar tata surya kita hingga sejauh 500 tahun cahaya dari Matahari, WISE tidak menemukan benda langit seukuran planet Jupiter hingga sejauh 26.000 SA dari Matahari. WISE juga tak menemukan benda langit sebesar planet Saturnus hingga sejauh 10.000 SA dari Matahari. Fakta ini meruntuhkan gagasan planet Tyche, yang semula dianggap menempati orbit sejarak 15.000 SA dari Matahari. WISE memang berhasil menjumpai 3.525 buah bintang baru hingga sejauh 500 tahun cahaya dari Matahari. WISE berhasil menemukan sistem bintang ganda Luhman-16 (WISE J104915.57-531906), yang beranggotakan sepasang bintang katai coklat. Bintang ganda ini diketahui hanya berjarak 6,6 tahun cahaya dari Bumi kita, menjadikannya bintang non-Matahari terdekat ketiga terhadap Bumi setelah sistem bintang ganda alpha Centauri (4,4 tahun cahaya) dan bintang Barnard 6,0 tahun cahaya). Tak ada bintang katai merah/coklat lainnya yang lebih dekat dengan tata surya kita yang berhasil dijumpai WISE. Dengan demikian gagasan Nemesis pun turut gugur.

Hasil pemetaan WISE sekaligus menegaskan apa yang telah disimpulkan dari pemetaan teleskop antariksa berbasis inframerah yang beroperasi pada 3 dekade silam, yakni IRAS (Infrared Astronomical Satellite). Saat itu IRAS pun memastikan bahwa tidak ada benda langit seukuran planet Jupiter yang mengedari Matahari kita hingga jarak 10.000 SA. IRAS juga memastikan tak ada benda langit menyerupai ciri-ciri Nemesis yang ada di dalam tata surya kita. Kesimpulan IRAS diperkuat oleh pemetaan 2MASS (Two Micron All Sky Survey) yang diselenggarakan antara tahun 1997 hingga 2001 di Observatorium Mount Hopkins, Arizona (AS) dan Observatorium Inter-Amerika di Cerro Tololo (Chile). Pemetaan 2MASS pun tak menjumpai benda langit sesuai ciri-ciri Nemesis.

Meski masih tetap menunggu hasil pemetaan terbaru melalui teleskop PanSTARRS di Hawai (AS) dan teleskop LBT (Large Binocular Telescope) yang masih dibangun sesuai dengan tradisi ilmiah, namun hasil pemetaan WISE yang didukung IRAS dan 2MASS sudah memperlihatkan betapa gagasan tentang Planet X maupun turunannya dalam bentuk Nemesis dan Planet Tyche sudah bisa dipakukan ke dalam petimatinya dan siap dikubur dalam liang lahat sejarah. Sehingga saat ini kita bisa mengatakan, Planet X adalah tidak ada.

Referensi :

Calvin. 2014. NASA’s WISE Survey Finds Thousands of New Stars, But No ‘Planet X’. NASA Jet Propulsion Laboratory, 7 Maret 2014.