Hubble menemukan exoplanet aneh yang berperilaku seperti "Planet ke Sembilan"

[lordi]

Sebuah planet dengan orbit yang tidak terduga di sekitar bintang ganda yang berjarak 336 tahun cahaya mungkin menawarkan petunjuk untuk misteri yang jauh lebih dekat di rumah: Sebuah benda yang dihipotesiskan di tata surya kita dan dijuluki "Planet Sembilan".



Ini adalah pertama kalinya para astronom dapat mengukur gerakan planet masif mirip Jupiter yang mengorbit sangat jauh dari bintang induknya dan cakram puing yang terlihat. Piringan ini mirip dengan Sabuk Kuiper yang terdiri dari benda-benda kecil dan es di luar Neptunus. Di tata surya kita sendiri, diduga Planet Sembilan juga berada jauh di luar Sabuk Kuiper pada orbit yang sama anehnya. Meskipun pencarian Planet Sembilan terus berlanjut, penemuan exoplanet ini adalah bukti bahwa orbit aneh seperti itu mungkin terjadi.

"Sistem ini memberikan perbandingan yang unik dengan tata surya kita," jelas penulis utama makalah tersebut, Meiji Nguyen dari University of California, Berkeley. "Ini sangat jauh terpisah dari bintang induknya pada orbit yang eksentrik dan sangat tidak sejajar, seperti prediksi Planet Sembilan. Ini menimbulkan pertanyaan tentang bagaimana planet-planet ini terbentuk dan berevolusi hingga berakhir dalam konfigurasi mereka saat ini."

Sistem tempat tinggal raksasa gas ini baru berumur 15 juta tahun. Ini menunjukkan bahwa Planet Sembilan kita — jika memang ada — bisa terbentuk sangat awal dalam evolusi tata surya kita yang berusia 4,6 miliar tahun.

Orbit yang ekstrim

Eksoplanet bermassa 11 Jupiter yang disebut HD 106906 b ditemukan pada tahun 2013 dengan Teleskop Magellan di Observatorium Las Campanas di Gurun Atacama Chili. Namun, para astronom tidak mengetahui apapun tentang orbit planet tersebut. Ini membutuhkan sesuatu yang hanya bisa dilakukan oleh Teleskop Luar Angkasa Hubble: Kumpulkan pengukuran yang sangat akurat dari gerakan planet selama 14 tahun dengan presisi yang luar biasa. Tim menggunakan data dari arsip Hubble yang memberikan bukti atas gerakan ini.

Planet exoplanet berada sangat jauh dari pasangan induknya yang terdiri dari bintang-bintang muda yang terang — lebih dari 730 kali jarak Bumi dari Matahari, atau hampir 6,8 miliar mil. Pemisahan yang lebar ini menantang untuk menentukan orbit sepanjang 15.000 tahun dalam rentang waktu pengamatan Hubble yang relatif singkat. Planet ini merayap sangat lambat di sepanjang orbitnya, mengingat tarikan gravitasi yang lemah dari bintang induknya yang sangat jauh.

Tim Hubble terkejut menemukan bahwa dunia terpencil memiliki orbit ekstrim yang sangat tidak sejajar, memanjang dan di luar cakram puing yang mengelilingi bintang induk kembar exoplanet. piringan puing itu sendiri terlihat sangat tidak biasa, mungkin karena tarikan gravitasi planet yang kuat.

Bagaimana bisa sampai di sana?

Jadi bagaimana exoplanet tiba di orbit yang begitu jauh dan cenderung aneh? Teori yang berlaku adalah bahwa ia terbentuk lebih dekat ke bintang-bintangnya, sekitar tiga kali jarak Bumi dari Matahari. Tapi terseret di dalam cakram gas sistem menyebabkan orbit planet melambat, memaksanya bermigrasi ke dalam menuju pasangan bintangnya. Efek gravitasi dari bintang kembar yang berputar kemudian menendangnya keluar ke orbit eksentrik yang hampir melemparkannya keluar dari sistem dan menuju ke ruang kosong antarbintang. Kemudian bintang yang lewat dari luar sistem menstabilkan orbit exoplanet dan mencegahnya meninggalkan sistem asalnya.

Menggunakan pengukuran jarak dan gerakan yang tepat dari satelit survei Gaia Badan Antariksa Eropa, calon bintang yang lewat diidentifikasi pada 2019 oleh anggota tim Robert De Rosa dari European Southern Observatory di Santiago, Chili, dan Paul Kalas dari University of California.

Piringan yang berantakan

Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan pada tahun 2015, Kalas memimpin tim yang menemukan bukti tidak langsung perilaku planet yang terpental: cakram puing sistem sangat asimetris, bukan terdistribusi seperti pizza yang melingkar. Satu sisi piringan terpotong relatif terhadap sisi yang berlawanan, dan itu juga terganggu secara vertikal dibanding wilayah yang dibatasi pada bidang sempit seperti yang terlihat pada piringan normal bintang.

"Idenya adalah bahwa setiap kali planet mendekati jarak terdekatnya dengan bintang biner, ia mengaduk materi dalam piringan," jelas De Rosa. "Jadi setiap kali planet datang, ia memotong piringan dan mendorongnya ke satu sisi. Skenario ini telah diuji dengan simulasi sistem ini dengan planet pada orbit yang sama — ini sebelum kita mengetahui apa yang mengorbit planet itu. dulu."

"Ini seperti tiba di lokasi kecelakaan mobil, dan Anda mencoba merekonstruksi apa yang terjadi," Kalas menjelaskan. "Apakah bintang yang lewat yang mengganggu planet, lalu planet mengganggu piringan? Apakah biner di tengah yang pertama kali mengganggu planet, dan kemudian mengganggu piringan? Atau apakah bintang yang lewat mengganggu planet dan piringan pada saat yang sama? Ini adalah pekerjaan detektif astronomi, mengumpulkan bukti yang kami butuhkan untuk menghasilkan beberapa alur cerita yang masuk akal tentang apa yang terjadi di sini. "

Proksi Untuk Planet Sembilan?

Skenario untuk orbit aneh HD 106906 b ini dalam beberapa hal mirip dengan apa yang mungkin menyebabkan Planet Sembilan hipotetis di jangkauan luar tata surya kita sendiri, jauh di luar orbit planet lain dan di luar Sabuk Kuiper. Planet Sembilan bisa saja terbentuk di tata surya bagian dalam dan ditendang oleh interaksi dengan Jupiter. Namun, Yupiter — seperti gorila seberat 800 pon di tata surya kita — kemungkinan besar telah melemparkan Planet Sembilan jauh melampaui Pluto. Bintang yang lewat mungkin telah menstabilkan orbit planet yang ditendang dengan mendorong jalur orbit menjauh dari Jupiter dan planet lain di tata surya bagian dalam.

"Seolah-olah kita memiliki mesin waktu untuk sistem planet kita sendiri yang berasal dari 4,6 miliar tahun yang lalu untuk melihat apa yang mungkin terjadi ketika tata surya muda kita aktif secara dinamis dan semuanya berdesak-desakan dan diatur ulang," kata Kalas.

Sampai saat ini, para astronom hanya memiliki bukti tidak langsung untuk Planet Sembilan. Mereka telah menemukan sekelompok benda langit kecil di luar Neptunus yang bergerak dalam orbit yang tidak biasa dibandingkan dengan bagian tata surya lainnya. Konfigurasi ini, kata beberapa astronom, menunjukkan bahwa objek-objek ini tergabung bersama oleh tarikan gravitasi dari sebuah planet besar yang tak terlihat. Sebuah teori alternatif menyatakan bahwa tidak ada satu planet raksasa yang mengganggu, tetapi ketidakseimbangan disebabkan oleh pengaruh gravitasi gabungan dari beberapa benda yang jauh lebih kecil. Teori lain adalah bahwa Planet Sembilan tidak ada sama sekali dan pengelompokan benda yang lebih kecil mungkin hanya anomali statistik.

Target untuk Teleskop Webb

Para ilmuwan yang menggunakan Teleskop Luar Angkasa James Webb NASA berencana mendapatkan data pada HD 106906 b untuk memahami planet ini secara mendetail. "Satu pertanyaan yang dapat Anda tanyakan adalah: Apakah planet ini memiliki sistem puing-puing di sekitarnya? Apakah ia menangkap materi setiap kali mendekati bintang induknya? Dan Anda akan dapat mengukurnya dengan data inframerah termal dari Webb, "kata De Rosa. "Juga, dalam hal membantu memahami orbit, saya pikir Webb akan berguna untuk membantu mengkonfirmasi hasil kami."

Karena Webb sensitif terhadap planet bermassa Saturnus yang lebih kecil, Webb mungkin dapat mendeteksi eksoplanet lain yang telah terlontar di tatasurya atau sistem planet bagian dalam lainnya. "Dengan Webb, kami dapat mulai mencari planet yang sedikit lebih tua dan sedikit lebih redup," jelas Nguyen. Sensitivitas unik dan kemampuan pencitraan dari Webb akan membuka kemungkinan baru untuk mendeteksi dan mempelajari planet dan sistem yang tidak konvensional ini.