Neptunus Kecil ternyata adalah planet Bumi raksasa yang membeku

Dari semua kemungkinan exoplanet mirip Bumi – exoplanet terestrial yang lebih masif daripada Bumi – ada sebuah exoplanet yang mengorbit sebuah bintang yang hanya berjarak 40 tahun cahaya di konstelasi Cetus dan mungkin yang paling mirip dengan apa pun yang pernah ditemukan.

Planet ekstrasurya LHS 1140 b seharusnya merupakan Neptunus kecil ketika pertama kali ditemukan oleh Teleskop Luar Angkasa James Webb milik NASA menjelang akhir tahun 2023. Setelah menganalisis data dari pengamatan tersebut, tim peneliti yang dipimpin oleh astronom Charles Cadieux mengusulkan hal tersebut. .. Universitas Montreal, LHS 1140 b kemungkinan besar adalah Bumi raksasa.

Jika planet ini merupakan versi alternatif dari planet kita, kedekatan relatifnya dengan bintang katai merah yang sejuk berarti kemungkinan besar planet tersebut adalah bola salju raksasa atau objek yang sebagian besar beku dengan lingkar subbintang (daerah yang paling dekat dengan bintangnya) yang membuatnya tampak seperti bola mata kosmik. Saat ini, planet ini dianggap sebagai planet ekstrasurya yang memiliki peluang terbaik untuk memiliki air cair di permukaannya, sehingga mungkin dapat dihuni.

Cadieux dan timnya mengatakan mereka menemukan “bukti menarik… [nitrogen]- Suasana yang mendominasi zona layak huni “super-Earth”. diam Baru-baru ini diterbitkan di The Astrophysical Journal Letters.

Maaf Neptunus…

Pada bulan Desember 2023, dua transit LHS 1140 b diamati menggunakan instrumen NIRIS (Near-Infrared Imager and Spectrometer) di atas kapal Webb. NIRISS berspesialisasi dalam menemukan exoplanet dan mengungkap lebih banyak tentangnya melalui spektroskopi transit, yang menangkap cahaya bintang induk sebuah planet saat melewati atmosfer planet tersebut dan bergerak menuju Bumi. Menganalisis pita spektral berbeda dalam cahaya tersebut dapat memberi tahu para ilmuwan atom dan molekul spesifik mana yang ada di atmosfer planet.

Untuk menguji hipotesis sebelumnya bahwa LHS 1140 b adalah mini-Neptunus, para peneliti membuat model iklim global 3-D, atau GCM. Gunakan matematika kompleks ini untuk mengeksplorasi berbagai kombinasi faktor yang membentuk sistem iklim suatu planet, seperti daratan, lautan, es, dan atmosfer. Beberapa model iklim global Neptunus mini yang berbeda telah dibandingkan dengan spektrum cahaya yang diamati melalui spektroskopi transit. Model Neptunus skala kecil biasanya mencakup raksasa gas dengan atmosfer tebal, bebas awan, atau hampir bebas awan yang didominasi oleh hidrogen, namun pita spektral model ini tidak sesuai dengan pengamatan NIRIS.

Dengan sebagian besar kemungkinan adanya Neptunus kecil yang dikesampingkan (walaupun diperlukan lebih banyak observasi dan analisis untuk mengonfirmasi hal ini), tim Cadieux beralih ke kemungkinan lain: Bumi raksasa.

Negeri yang jauh dari Bumi?

Spektrum yang diamati dengan NIRIS lebih konsisten dengan model iklim umum di Bumi super. Planet jenis ini biasanya memiliki lapisan nitrogen atau karbon dioksida yang tebal.₂– Atmosfer kaya yang mengelilingi permukaan berbatu yang mengandung beberapa bentuk air, baik dalam bentuk beku atau cair.

Model tersebut juga menyarankan adanya atmosfer sekunder, yaitu atmosfer yang terbentuk setelah lepasnya atmosfer asli unsur-unsur ringan (hidrogen dan helium) pada tahap awal pembentukan planet. Atmosfer sekunder terdiri dari unsur-unsur berat yang dilepaskan dari kerak bumi, seperti uap air, karbon dioksida, dan metana. Atmosfer ini biasanya terdapat di planet kebumian yang hangat (Bumi mempunyai atmosfer sekunder).

Data terpenting yang tidak sesuai dengan model iklim global adalah bahwa planet ini memiliki kepadatan yang lebih rendah (berdasarkan pengukuran ukuran dan massanya) dibandingkan dengan yang diperkirakan untuk dunia berbatu. Hal ini konsisten dengan dunia akuatik yang massanya antara 10 dan 20 persen air. Berdasarkan perkiraan ini, para peneliti percaya bahwa LHS 1140 b mungkin merupakan planet Hessian – sebuah planet lautan dengan sebagian besar fitur super-Bumi, namun atmosfernya didominasi oleh hidrogen, bukan nitrogen.

Karena ia mengorbit bintang redup cukup dekat sehingga terkunci pasang surut, beberapa model menunjukkan bahwa planet ini sebagian besar terdiri dari es dengan lautan cair di bawah bintang pada sisi siang hari.

Meskipun LHS 1140 b mungkin merupakan planet raksasa, hipotesis planet Hessian mungkin akan dikesampingkan. Planet Hessian rentan terhadap pemanasan global yang tidak terkendali, yang terjadi ketika cukup banyak gas rumah kaca yang terakumulasi di atmosfer planet untuk mencegah keluarnya panas. Pada akhirnya, air dalam bentuk cair akan menguap di planet yang tidak dapat mendingin sendiri.

Meskipun kita semakin dekat untuk mengetahui jenis planet LHS 1140 b itu, dan apakah planet tersebut layak huni, kita memerlukan lebih banyak observasi. Cadieu ingin melanjutkan penelitiannya dengan membandingkan data NIRISS dengan data planet raksasa lain yang sebelumnya dikumpulkan oleh Near-Infrared Spectrometer (NIRSpec) milik Webb Observatory. Setidaknya tiga pengamatan transit planet menggunakan instrumen MIRI (inframerah tengah) milik Webb Observatory juga diperlukan untuk memastikan bahwa radiasi bintang tidak mengganggu pengamatan planet itu sendiri.

“Mengingat terbatasnya visibilitas LHS 1140b, observasi selama beberapa tahun mungkin diperlukan untuk mendeteksi kemungkinan atmosfer sekundernya,” kata para peneliti dalam studi yang sama. diam.

Mungkinkah planet ini benar-benar merupakan bagian luar Bumi yang membeku? Antisipasi dan penantian akan terus berlanjut selama beberapa tahun.

Surat Jurnal Astrofisika, 2024. DOI: 10.3847/2041-8213/ad5afa