Teleskop Hubble menjadi saksi terkikisnya atmosfer exoplanet serupa Neptunus. Inilah fenomena yang terjadi pada atmosfer planet yang dekat bintang induk.
Penguapan
Planet kecil yang mengorbit pada jarak yang dekat dengan bintang induk terbagi dalam dua populasi.
- Planet dengan radius lebih kecil dari 1,5 radius Bumi. Planet seperti ini memiliki inti batuan dengan atmosfer tipis karena sebagian besar atmosfer sudah hilang. Atau tidak ada atmosfer sama sekali.
- Planet yang radius 2 kali radius Bumi dan masih memiliki sebagian atmosfer hidrogen dan helium.
Apa yang menyebabkan perbedaan antara dua populasi ini?
Semua exoplanet yang dekat dengan bintang induk harus menerima radiasi yang luar biasa kuat dari bintang. Akibatnya, atmosfer primordial yang dimiliki planet akan habis menguap atau tersapu oleh radiasi. Untuk planet-planet kecil, radiasi menghancurkan semua dan hanya menyisakan inti batuan.
Untuk memahami fotoevaporasi, akan lebih mudah jika kita bisa menyaksikan secara langsung bagaimana atmosfer pada planet dekat bintang tersapu oleh radiasi yang intens. Planet yang bisa dijadikan contoh adalah eksoplanet HAT-P-11b yang diamati oleh Teleskop Hubble.
Pengamatan Neptunus Panas
HAT-P-11b adalah eksoplanet seukuran Neptunus yang mengorbit sangat dekat dengan bintang induk dan terkenal sebagai “Neptunus Panas” karena temperaturnya yang mencapai 550ºC. Sistem ini berada di rasi Cygnus si Angsa pada jarak 124 tahun cahaya dari Bumi. Pengamatan teleskop Hubble memperlihatkan tanda – tanada lepasnya hidrogen dari atmosfer HAT-P-11b.
Hasil pengamatan ini menjadikan HAT-P-11b sebagai eksoplanet kedua yang berhasil diamati mengalami kehilangan atmosfer. Exoplanet pertama yang diamati adalah WASP-107b.
Dari hasil membandingkan pengamatan dan pemodelan, laju kehilangan atmosfer berhasil diketahui. Eksoplanet HAT-P-11b mengalami kehilangan massa sekitar 109–1011 g/detik. Meskipun laju kehilangan massa cukup tinggi, tapi masih cukup rendah karena planet hanya kehilangan beberapa persen massanya sejak terbentuk. Dengan laju seperti itu, sebagian besar komposisi planet tidak terpengaruh. Hasil ini sesuai dengan teori yakni planet dengan ukuran lebih dari 2 radius Bumi masih mempertahankan sebagian atmosfer hidrogen dan helium.
Pedekatan Baru
Helium memang unsur kedua yang paling berlimpah di alam semesta dan diprediksi bisa ditemukan di atmosfer eksoplanet gas raksasa. Meskipun sudah diprediksi bisa ditemukan di atmosfer eksoplanet sejak tahun 2000, jejak helium baru ditemukan 18 tahun kemudian.
Helium tidak mudah dideteksi karena sidik jari helium tersebut hanya bisa ditemukan pada panjang gelombang inframerah. Keberadaan helium pada eksoplanet ini pertama kali dideteksi oleh teleskop Hubble. Akan tetapi, jejak unsur ini masih sulit dikenali. Untuk itu, para astronom melakukan pengamatan lanjutan dengan menggunakan soektrograf Carmenes yang dipasang pada teleskop 4 meter di Observatorium Calar Alto di Andalusia, Spanyol. Mata manusia tidak bisa membedakan warna lain setelah warna merah tanpa menggunakan kamera yang disesuaikan. Mata inframerah Hubble bisa melakukannya. Teleskop Hubble bisa mengidentifikasi ratusan warna setelah merah yang berada pda panjang gelombang inframerah. Tapi, instrumen Carmenes lebih keren lagi. Carmenes bisa mengidentifikasi lebih dari 10.000 warna pada panjang gelombang inframerah!
Selain pengamatan, para astronom juga mengembangkan model numerik yang memungkinkan dilacaknya jejak helium. Pendeteksian lepasnya helium ini penting karena bisa digunakan untuk memahami atmosfer planet di bintang lain. Secara teori, para astronom memang sudah membuat pemodelannya. Akan tetapi, hasil pengamatanlah yang bisa memperkuat teori tersebut. Apakah astronom sudah berada di jalur yang benar sesuai pengamatan ataukah ada yang tidak tepat dalam teori dan pemodelan yang dibuat. Jika ada anomali, apa penyebabnya.
Pengamatan lanjutan untuk atmosfer eksoplanet HAT-P-11b maupun WASP-107b dengan Teleskop James Webb akan memberi cerita yang lebih banyak tentang kondisi atmosfer dan planet tersebut. Tapi bukan hanya kedua planet tersebut. Pengamatan atmosfer pada planet yang lebih kecil juga bisa memberi pemahaman yang menarik akan evolusi planet-planet kecil di dekat bintang induknya.
Sumber: AASNova & Universite de Geneve
