07
Apr
10

WASP-18b: Planet Yang Menuju Kehancuran

Hingga September 2009, sudah tercatat tidak kurang dari 374 buah kandidat planet luar Tata Surya (extrasolar planet) yang berhasil dideteksi dengan beragam metode. Termasuk dalam daftar tersebut adalah penemuan sebuah planet yang mengorbit bintang setipe Matahari oleh Coel Hellier, profesor astrofisika di Keele University di Inggris, bersama koleganya dan telah dipublikasikan dalam jurnal ilmiah Nature edisi 27 Agustus 2009 yang baru lalu. Yang membuat planet berjuluk WASP-18b ini termasuk dalam katagori planet-planet luar Tata Surya yang unik adalah gerak spiral menuju ke arah bintang induk yang dialaminya; gerak memilin yang akan mengantarkan planet ini menuju kepada kehancuran.

SuperWASP (Wide Angle Search for Planets) adalah program pendeteksian planet luar Tata Surya milik Inggris yang melibatkan delapan institusi akademik di dalamnya. Program ini dilengkapi dengan dua buah observatorium robotik yang terletak di Bumi belahan utara (pulau la Palma) dan belahan selatan (Afrika Selatan) yang beroperasi sepanjang tahun. Di masing-masing observatorium terdapat delapan buah kamera bermedan pandang luas yang bekerja secara simultan memonitor langit guna mendeteksi peristiwa transit.

Peristiwa transit adalah melintasnya sebuah planet di hadapan bintang induk sehingga terjadi penggerhanaan yang membuat terhalangnya cahaya bintang menurut pengamat di Bumi selama beberapa waktu. Sayangnya, peluang mengamati gerhana bintang seperti di atas dalam arah dan waktu yang acak sangatlah kecil. Selain itu diperlukan instrumen yang cukup peka untuk dapat mengenali perubahan kuat cahaya bintang akibat peristiwa gerhana yang terjadi. Sebagai ilustrasi, peristiwa transit Jupiter hanya akan mengakibatkan perubahan kuat cahaya Matahari sebesar 2% seandainya diamati dari jarak 10 parsec (1 parsec setara dengan jarak sejauh 3×10 pangkat 13 kilometer). Peristiwa transit yang terjadi di Tata Surya terakhir kali adalah yang melibatkan planet Venus pada 8 Juni 2004 silam. Dengan keenambelas buah kamera bermedan pandang luas tersebut dapat dimonitor jutaan bintang secara simultan untuk membantu para astronom menemukan peristiwa transit yang sangat langka. Metode ini termasuk metode pendeteksian tak langsung, yaitu mengenali kehadiran planet yang mengorbit bintang-bintang lain melalui pendeteksian perubahan kuat cahaya bintang induk yang terjadi secara periodik akibat peristiwa transit karena hadirnya planet pengiring tersebut.

Sistem WASP-18


Bintang WASP-18 merupakan bintang ke-18 yang berhasil diketahui memiliki planet melalui program superWASP dari peristiwa transit yang dialaminya. Bintang WASP-18 sendiri adalah bintang berkelas spektrum F6 dengan temperatur permukaan sekitar 6200 Kelvin, sedikit lebih tinggi daripada temperatur permukaan Matahari yang besarnya 5800 Kelvin (0 Kelvin = –273 derajat Celcius). Bintang ini berada di arah rasi Phoenix (burung dalam dongeng yang hidup kembali dari abunya) di langit belahan selatan dengan magnitudo (ukuran kecerahan) yang berada dalam jangkauan pengamatan teleskop kecil, yaitu +9,3. Berada sejauh 325 tahun cahaya dari Bumi (1 tahun cahaya setara dengan jarak sejauh 9,5×10 pangkat 12 km), sistem ini 75x lebih jauh dibandingkan sistem bintang bertiga Alpha Centauri yang dikenal sebagai sistem bintang terdekat dengan Matahari.

Kesimpulan perihal kehadiran planet yang mengitari bintang WASP-18 ini, yang kemudian diberi kode WASP-18b, diperoleh dari analisis yang cermat terhadap kurva cahaya (kurva perubahan kuat cahaya terhadap waktu) bintang induk pada tahun 2006 silam. Meskipun demikian, publikasi tentang temuan ini baru dilakukan pada Agustus 2009 lalu sambil menunggu diperolehnya hasil analisis yang valid terhadap parameter-parameter fisis sistem ini.

Planet WASP-18b adalah planet gas raksasa layaknya Jupiter dalam Tata Surya kita. Karakteristik yang membedakan sistem ini dengan Tata Surya adalah kehadiran planet gas raksasa di jarak yang sangat dekat dengan bintang induknya. Bila Jupiter berada di jarak rata-rata 5,2 AU (1 AU didefinisikan sebagai jarak rata-rata Bumi–Matahari, yaitu 149.600.000 km) dari Matahari, planet WASP-18b dengan massa 10x massa Jupiter (massa Jupiter = 1,89×10 pangkat 27 kg) justru hanya berada sejauh 0,02 AU dari bintang induknya. Jarak ini berarti sekitar 19x lebih dekat ke bintang induk daripada jarak rata-rata Merkurius ke Matahari atau lebih kecil 260x dibandingkan dengan jarak Jupiter–Matahari di Tata Surya. Dengan jarak sedekat ini, WASP-18b hanya memerlukan waktu 22,5 jam alias kurang dari satu hari Bumi untuk satu kali mengitari ”Matahari”nya. Bila pada awal penemuan planet luar Tata Surya yang mengitari bintang setipe Matahari pada 1995 silam komunitas astronomi dikejutkan dengan periode orbit planet  51 Pegasi b yang hanya 4,3 hari, ternyata dengan semakin bertambahnya koleksi planet yang telah berhasil dideteksi semakin banyak pula hal-hal menakjubkan yang dijumpai.

Di Tata Surya kita, meski menyandang gelar sebagai planet terdekat dengan Matahari, Merkurius bukanlah tempat yang dikenal sebagai ”planet neraka”. Julukan menyeramkan tersebut justru disandang oleh Venus yang meski berada di jarak lebih jauh dari Matahari memiliki atmosfer karbon dioksida tebal yang memicu terjadinya efek rumah kaca berkepanjangan. Hal ini membuat temperatur permukaan planet yang hanya dapat diamati pada awal hari dan awal malam ini mencapai lebih dari 4x temperatur air mendidih di Bumi. Akan halnya dengan planet WASP-18b, sisi terdekat planet gas ini dengan bintang induknya dapat mengalami pemanasan hingga temperatur sekitar 2400 K!

Gerak Spiral

Ilustrasi sistem keplanetan de-ngan WASP-18 sebagai bintang induknya. Limit Roche adalah jarak minimal dari benda sentral yang diizinkan untuk ditempati benda langit pengiring, sebelum akhirnya efek pasang-surut secara dominan mempengaruhi evolusi orbit planet. Berdasarkan skala dalam gambar, posisi limit Roche sistem ini sekitar 0,005 AU (748.000 km) dari permukaan bintangnya.

Menurut hukum fisika, sepasang benda yang bergerak mengorbit pusat massa bersama (barycenter) berada di bawah pengaruh interaksi gravitasi yang bekerja sepanjang garis hubung kedua benda. Oleh karenanya tidak ada torsi atau momen puntir yang bekerja pada sistem, sehingga berlaku hukum kekekalan momentum sudut. Dari tinjauan ini, para astronom mendapati bahwa WASP-18b sedang dalam proses menuju kepada kahancurannya sendiri. Mengapa demikian?

Jarak yang sedemikian dekat antara planet dan bintang induk akan membuat keduanya berada di bawah pengaruh pasang-surut yang kuat. Gaya pasang-surut tidak lain adalah perbedaan gaya gravitasi di permukaan dan di pusat benda, sehingga besar gaya ini berbanding terbalik dengan pangkat tiga jarak kedua benda. Sebagai ilustrasi, seandainya planet gas Jupiter ditempatkan di jarak 0,02 AU dari Matahari seperti halnya WASP-18b, gaya pasang-surut yang dialaminya menjadi lebih dari 17,5 juta kali gaya pasang-surut di jaraknya semula! Peristiwa pasang-surut air laut dua kali dalam sehari di Bumi adalah buah kerja gaya ini, yang didominasi oleh pengaruh Bulan alih-alih Matahari. Gaya pasang surut jugalah yang bertanggung jawab atas terkoyaknya benda-benda rapuh karena gaya ini bekerja sama efektifnya di dua arah yang berlawanan. Ingat kasus luluh lantaknya komet Shoemaker-Levy 9 akibat gaya pasang-surut yang dialaminya saat mendekati Jupiter pada Juli 1994 silam.

Melalui interaksi pasang-surut antara planet dan bintang induknya ini terjadi transfer momentum sudut di antara keduanya yang dapat mengubah orbit planet. Karena planet WASP-18b mengorbit bintang induknya dalam waktu singkat bahkan lebih singkat daripada periode rotasi bintang WASP-18 sendiri, untuk membuat momentum sudut sistem konstan rotasi bintang mengalami percepatan sementara jarak planet semakin berkurang. Dengan kata lain, planet bergerak memilin menuju ke arah bintang induknya.

Situasi yang berbeda terjadi pada sistem Bumi–Bulan. Karena periode orbit Bulan yang lebih lama (27,3 hari) dibandingkan dengan periode rotasi Bumi (24 jam), maka rotasi Bumi justru mengalami perlambatan. Tanpa kita sadari, satu hari menjadi lebih panjang durasinya, yaitu dengan tambahan sekitar 0,2 detik per abad. Di pihak lain, jarak Bulan menjadi kian bertambah besar alias Bulan semakin bergerak menjauh dengan 3,8 cm tiap tahunnya. Sesungguhnya, akibat kehilangan massa yang dialami Matahari melalui reaksi nuklir ataupun angin bintang, orbit Bumi pun bertambah besar dan durasi satu tahun bertambah panjang pula.

Di sinilah muncul masalah. Dengan berkurangnya jarak planet ke bintang induk seiring berjalannya waktu, pada akhirnya planet akan “tertelan” oleh bintangnya sendiri dalam waktu kurang dari 1 juta tahun. Para astronom meyakini bintang WASP-18 memiliki usia tidak kurang dari 1 milyar tahun, lebih muda daripada Matahari yang saat ini mencapai separuh dari total kala hidupnya di deret utama yang mencapai 10 milyar tahun. Karena bintang dan planet pengiringnya tersebut dapat dipandang terbentuk dalam waktu yang sama, seharusnya planet WASP-18b sudah menemui ajalnya berabad-abad silam. Bagaimana kita masih dapat menjumpainya saat ini?

Bayangkan, sementara planet sedang tumbuh menjalani evolusinya, benda angkasa ini juga harus binasa dalam waktu yang sangat singkat (kurang dari 1 juta tahun) menurut skala kosmik. Kebolehjadian untuk bisa mengamati planet WASP-18b hanya 1 bagian dari 1000 kesempatan! Artinya, hanya tersedia jendela waktu yang sedemikian sangat sempitnya –demikian pula kesempatan kita– bagi planet tersebut untuk berada di posisinya yang sekarang sebelum kehancuran yang akan dijelangnya. Terlepas dari paradoks di atas, kita beruntung berkesempatan menemukan sistem WASP-18 ini dan memonitornya guna mencari penjelasan perihal keberadaannya yang kontroversial ini.

Mencari Jawaban

Bagaimana astronom menjelaskan penemuan planet yang tidak seharusnya ada ini? Sejauh ini, pengetahuan kita tentang interaksi pasang-surut antara bintang induk dan planet-planetnya diperoleh dari laboratorium Tata Surya kita sendiri dan mengasumsikan bintang-bintang setipe Matahari berkelakuan tidak jauh berbeda.

Satu kemungkinan adalah bahwa sebenarnya bintang WASP-18 ribuan kali kurang energetik daripada yang selama ini diduga. Artinya, bintang ini menghasilkan jauh lebih sedikit friksi pada planetnya. Padahal, friksi yang oleh ilmuwan disebut sebagai “faktor disipasi pasang-surut” ini berperan memperlambat setiap kali planet mengitari bintang induk. Karena planet tidak lagi memiliki cukup energi untuk mempertahankan posisinya, planet pun “jatuh” dengan cara bergerak memilin menuju bintang induknya. Namun bila ternyata energi yang dimiliki sang bintang tidak mencukupi, planet akan tetap bertahan berada di posisinya hingga milyaran tahun berikutnya.

Kemungkinan lainnya adalah keberadaan WASP-18b di posisinya yang sekarang merupakan kejadian yang baru terjadi dalam skala kosmik. Dengan kata lain, untuk jangka waktu yang lama sebelum ini, planet berada di orbit yang lebih jauh dari bintang induknya. Migrasi yang dialami planet hingga menempati posisi yang sekarang, yaitu hanya 0,02 AU dari bintangnya, mungkin telah terjadi selama jutaan tahun dan bisa ditimbulkan oleh gangguan gravitasi benda langit lainnya, semisal planet lain anggota sistem WASP-18 ini yang belum ditemukan. Bagaimanapun skenario ini tidak mampu menyelesaikan teka-teki yang ada, mengingat kala hidup planet yang sangat singkat.

Saat ini para astronom sedang menghitung laju peluruhan orbit planet akibat interaksi pasang-surut antara planet dengan bintang induknya tersebut. Perhitungan tersebut nantinya akan diuji melalui observasi. Seandainya WASP-18b berspiral dengan cepat mendekati bintang induknya, sepuluh tahun dari sekarang pengurangan periode orbitnya akan dapat diketahui dengan mudah dari pendeteksian waktu transitnya. Bahwa bintang ini sedang menuju kepada kehancurannya sendiri, adalah sebuah keniscayaan persis seperti yang diramalkan sebelumnya. Namun bila planet tetap berada di orbitnya yang sekarang dalam 1 dekade ke depan, hal ini mengindikasi adanya pemahaman kita yang belum lengkap tentang bagaimana interaksi pasang-surut bekerja di interior bintang-bintang selain Matahari. Beruntung, kita masih memiliki cukup waktu untuk membuktikan pemikiran mana yang menjadi jalan keluar dari teka-teki ini.

Manusia akan senantiasa berusaha meraih pencapaian tertinggi, walau kadang dalam setiap langkah menuju ke sana hanya sedikit kebenaran yang berhasil diraih. Pemahaman tentang alam ini hanyalah sebuah langkah kecil  untuk sampai pada pemahaman yang lebih lengkap tentang keberadaan dirinya. Pemahaman yang akan mengantar pada pemahaman tertinggi tentang keberadaan Sang Mahakuasa, pemahaman tentang betapa fana manusia di dalam semesta-Nya. Nothing last forever……

Judhistira Aria Utama, M.Si.

Dosen di Jurusan Pendidikan Fisika

FPMIPA Universitas Pendidikan Indonesia (UPI)


0 Responses to “WASP-18b: Planet Yang Menuju Kehancuran”



  1. Leave a Comment

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s


%d bloggers like this: