NASA mengungkap misteri menyusutnya planet ekstrasurya

Sebuah studi baru dapat menjelaskan “hilangnya” planet ekstrasurya antara planet super-Bumi dan sub-Neptunus.

Beberapa exoplanet tampaknya kehilangan atmosfernya dan menyusut. Dalam sebuah penelitian baru menggunakan NASADengan menggunakan teleskop luar angkasa Kepler yang sudah tidak ada lagi, para astronom telah menemukan bukti kemungkinan penyebabnya: bahwa inti planet-planet ini mendorong atmosfernya menjauh dari dalam ke luar.

Kesenjangan ukuran planet ekstrasurya

Exoplanet (planet di luar tata surya kita) Tersedia dalam berbagai ukuranDari planet kecil berbatu hingga planet gas raksasa. Di tengahnya terdapat sebuah batu Bumi Super Dan sub-Neptunus yang lebih besar dengan atmosfer yang menggembung. Namun terdapat ketidakhadiran yang mencolok – “kesenjangan ukuran” – planet yang berukuran antara 1,5 dan 2 kali ukuran Bumi (atau antara planet super-Earth dan sub-Neptunus) yang sedang diupayakan agar para ilmuwan dapat memahaminya dengan lebih baik.

“Para ilmuwan kini telah mengonfirmasi penemuan lebih dari 5.000 eksoplanet, namun jumlah planet yang berdiameter 1,5 hingga 2 meter lebih sedikit,” kata Jesse Christiansen, ilmuwan riset di Caltech/IPAC dan pimpinan sains di Arsip Exoplanet NASA. di bumi. Penulis studi baru di Majalah astronomi. “Ilmuwan eksoplanet sekarang memiliki cukup data untuk mengatakan bahwa kesenjangan ini bukan hanya kebetulan. Ada sesuatu yang terjadi yang mencegah planet-planet mencapai dan/atau tetap berada di sana.”

Konsep seniman ini menunjukkan seperti apa rupa planet ekstrasurya TOI-421 b milik Neptunus. Dalam sebuah studi baru, para ilmuwan telah menemukan bukti baru yang menunjukkan bagaimana planet-planet jenis ini kehilangan atmosfernya. Sumber: NASA, Badan Antariksa Eropa, Badan Antariksa Kanada, dan D. Pemain (STScI)

Para peneliti percaya bahwa kesenjangan ini dapat dijelaskan oleh beberapa sub-planet yang kehilangan atmosfernya seiring berjalannya waktu. Hilangnya planet ini akan terjadi jika planet tidak mempunyai cukup massa, dan juga gaya gravitasi, untuk mempertahankan atmosfernya. Jadi planet sub-Neptunus yang tidak cukup masif akan menyusut hingga seukuran super-Bumi, meninggalkan celah antara kedua ukuran planet tersebut.

Namun bagaimana planet-planet ini kehilangan atmosfernya masih menjadi misteri. Para ilmuwan telah menetapkan dua kemungkinan mekanisme: yang pertama disebut hilangnya massa sebagai energi fundamental; Yang lainnya adalah fotoevaporasi. Studi ini mengungkapkan bukti baru yang mendukung teori tersebut.

Video ini menjelaskan perbedaan jenis utama exoplanet, atau planet di luar tata surya kita. Kredit: NASA/Laboratorium Propulsi Jet-Institut Teknologi California

menyelesaikan puzzle

Hilangnya massa inti terjadi ketika radiasi dari inti panas sebuah planet mendorong atmosfer menjauh dari planet seiring berjalannya waktu, “dan radiasi tersebut mendorong atmosfer dari bawah,” kata Christiansen.

Penjelasan utama lainnya mengenai celah planet adalah fotoevaporasi, yang terjadi ketika atmosfer sebuah planet diledakkan oleh radiasi panas dari bintang induknya. Dalam skenario ini, “radiasi energi tinggi dari bintang bertindak seperti pengering rambut pada es batu,” katanya.

Meskipun fotoevaporasi diperkirakan terjadi dalam 100 juta tahun pertama kehidupan di planet ini, hilangnya massa akibat energi fundamental diperkirakan terjadi jauh di kemudian hari – sekitar satu miliar tahun setelah kehidupan di planet ini. Namun dengan mekanisme mana pun, “jika massanya tidak cukup, ia tidak akan mampu bertahan, ia akan kehilangan atmosfer dan menyusut,” tambah Christiansen.

Bagan ini merinci jenis utama exoplanet. Para ilmuwan berupaya untuk lebih memahami “kesenjangan ukuran”, atau ketiadaan planet-planet yang terletak di antara planet super-Earth dan sub-Neptunus. Sumber gambar: NASA/JPL-Caltech

Mengungkap bukti melalui observasi

Dalam studi ini, Chittiansen dan rekan penulisnya menggunakan data dari K2 NASA, sebuah misi perluasan teleskop luar angkasa Kepler, untuk melihat gugus bintang Praesepe dan Hyades, yang berusia antara 600 juta dan 800 juta tahun. Karena planet-planet pada umumnya dianggap memiliki usia yang sama dengan bintang induknya, planet-planet sub-Neptunus dalam sistem ini akan melewati usia terjadinya fotoevaporasi, namun belum cukup umur untuk mengalami kehilangan massa energi inti.

Jadi, jika tim melihat ada banyak planet sub-Neptunus di Prasepe dan Hyades (dibandingkan dengan bintang tua di gugus lain), mereka dapat menyimpulkan bahwa tidak terjadi penguapan foto. Dalam hal ini, hilangnya massa akibat energi fundamental akan menjadi penjelasan yang paling mungkin atas apa yang terjadi pada massa sub-Neptunus yang semakin berkurang seiring berjalannya waktu.

Dengan mengamati Brycepe dan Haades, para peneliti menemukan bahwa hampir 100% bintang di gugus tersebut masih mengandung subbintang.Neptunus Sebuah planet atau calon planet pada orbitnya. Dilihat dari ukuran planet-planet ini, para peneliti yakin bahwa mereka masih mempertahankan atmosfernya.

Ilustrasi ini menggambarkan pemburu exoplanet milik NASA, Teleskop Luar Angkasa Kepler. Badan tersebut mengumumkan pada tanggal 30 Oktober 2018, bahwa Kepler telah kehabisan bahan bakar, dan akan pensiun dalam orbitnya saat ini dan aman, jauh dari Bumi. Kepler meninggalkan warisan lebih dari 2.600 penemuan planet ekstrasurya. Kredit gambar: NASA/Wendy Stenzel/Daniel Rutter

Hal ini berbeda dengan bintang tua lainnya yang diamati oleh K2 (bintang yang berusia lebih dari 800 juta tahun), hanya 25% di antaranya yang mengorbit sub-Neptunus. Usia yang lebih tua dari bintang-bintang ini mendekati jangka waktu di mana diperkirakan terjadi hilangnya massa energi secara mendasar.

Dari pengamatan tersebut, tim menyimpulkan bahwa fotoevaporasi tidak mungkin terjadi di Praesepe dan Hyades. Jika hal ini terjadi, maka hal tersebut akan terjadi ratusan juta tahun yang lalu, dan planet-planet ini hanya mempunyai sedikit atmosfer yang tersisa. Hal ini menjadikan hilangnya massa yang disebabkan oleh inti bumi sebagai penjelasan utama atas apa yang mungkin terjadi pada atmosfer planet-planet ini.

Penelitian yang sedang berlangsung dan warisan Kepler

Tim Christiansen menghabiskan lebih dari lima tahun membangun katalog planet yang diperlukan untuk penelitian. Namun penelitian ini masih jauh dari selesai, dan pemahaman saat ini tentang fotoevaporasi dan/atau kehilangan massa energi yang mendasar dapat berkembang lebih jauh. Hasilnya kemungkinan besar harus diuji oleh penelitian di masa depan sebelum ada yang bisa mengumumkan bahwa misteri kesenjangan planet ini telah terpecahkan untuk selamanya.

Studi ini dilakukan menggunakan Arsip Exoplanet NASA, yang dikelola oleh Institut Teknologi California di Pasadena di bawah kontrak NASA sebagai bagian dari Program Eksplorasi Exoplanet, dan berlokasi di Laboratorium Propulsi Jet NASA di California Selatan. JPL adalah divisi dari Institut Teknologi California.

Referensi: “Penskalaan K2.VII.“Bukti Tingginya Tingkat Penciptaan Sub-Neptunus Panas Mesozoikum” oleh Jesse L. Christiansen, John K. Zinke, Kevin K. Hardigree-Ullman, Rachel B. Fernandez, Philip F. Hopkins , Louisa M. Ripoll, Kirsten M. Polley, Galen J. Bergsten dan Saki Burri, 15 November 2023, Majalah astronomi.
doi: 10.3847/1538-3881/acf9f9

Misi Kepler NASA

Pada tanggal 30 Oktober 2018, Kepler kehabisan bahan bakar dan mengakhiri misinya setelah sembilan tahun, di mana ia menemukan lebih dari 2.600 planet yang dikonfirmasi di sekitar bintang lain bersama dengan ribuan kandidat tambahan yang sedang dikonfirmasi oleh para astronom.

Pusat Penelitian Ames NASA di Silicon Valley, California, mengelola misi Kepler dan K2 untuk Direktorat Misi Sains NASA. JPL mengelola pengembangan misi Kepler. Ball Aerospace & Technologies Corporation mengoperasikan sistem penerbangan dengan dukungan dari Laboratorium Fisika Atmosfer dan Luar Angkasa di Universitas Colorado di Boulder.