REPUBLIKA.CO.ID, PASADENA -- Para astronom akan berharap untuk langit berawan ketika Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST atau Webb) mengalihkan perhatiannya ke atmosfer exoplanet yang sarat dengan batu dan kristal yang menguap seperti korundum dan perovskit, yang membentuk permata di Bumi.
Hot Jupiters, yang merupakan raksasa gas yang mengorbit sangat dekat dengan bintangnya, tumbuh sangat panas sehingga elemen berbatu, mineral, dan logam dapat eksis sebagai uap di atmosfernya, hangus oleh suhu setinggi 3.600 Fahrenheit (2.000 derajat Celcius).
“Di Bumi, banyak dari mineral ini adalah permata,” kata Tiffany Kataria, ilmuwan exoplanet di Jet Propulsion Laboratory Badan Antariksa Amerika (NASA), dalam sebuah pernyataan, dilansir dari Space, Kamis (18/8/2022).
“Seorang ahli geologi akan mempelajarinya sebagai batu di Bumi, tetapi mereka dapat membentuk awan di exoplanet. Itu cukup liar,” tambahnya.
Mineral semacam itu telah terdeteksi di atmosfer exoplanet sebelumnya. Pada 2017 para astronom yang menggunakan Very Large Telescope (VLT) di European Southern Observatory di Chile mendeteksi tanda tangan titanium oksida di atmosfer Hot Jupiters yang disebut WASP-19b. Tiga tahun kemudian, VLT mengamati uap besi di sisi siang hari dari hot Jupiter WASP-76b.
Banyak hot Jupiters panas terkunci pasang surut, yang berarti bahwa mereka selalu menunjukkan wajah yang sama ke bintang mereka, yang menyebabkan hari-hari mereka menjadi sangat panas. Dalam kasus WASP-76b, suhu siang hari mencapai 4.000 derajat F (2.200 derajat C). Sisi malam planet ini ‘hanya’ 2.700 derajat F (1.500 derajat C), tapi itu cukup dingin bagi besi untuk mengembun dan mengendap sebagai hujan logam cair.
Sebelumnya, elemen dan mineral ini telah terdeteksi sebagai kehadiran difus di atmosfer exoplanet. Sekarang, visi resolusi tinggi JWST akan dapat secara langsung membedakan mineral-mineral ini sebagai awan, secara spektroskopi mengukur komposisinya.
“Awan memberi tahu kita banyak tentang kimia di atmosfer,” kata Kataria.
“Ini kemudian menjadi pertanyaan tentang bagaimana awan terbentuk, dan pembentukan dan evolusi sistem secara keseluruhan,” tambahnya.
Misalnya, pada WASP-19b titanium oksida menyerap panas, menyebabkan pembalikan suhu di mana atmosfer atas planet lebih panas daripada atmosfer bawah, di mana kebalikannya biasanya diharapkan.
JWST telah mengamati atmosfer alien, mendeteksi awan air di atmosfer exoplanet WASP-96b, di mana para ilmuwan sebelumnya mengira tidak ada awan sama sekali. Selama tahun pertama pengamatannya, JWST juga menyelidiki banyak atmosfer exoplanet lainnya.
Kataria sendiri terlibat dalam sejumlah proyek, termasuk bekerja sama dengan Thomas Mikal-Evans dari MIT untuk menggunakan Near Infrared Spectrometer (NIRSpec) JWST untuk mengkarakterisasi atmosfer dari ultra-hot Jupiter WASP-121b, yang berjarak 850 tahun cahaya. dari Bumi dan merupakan planet ekstrasurya pertama yang ditemukan memiliki stratosfer berair.
Proyek Kataria lainnya dengan JWST adalah mengamati Jupiter HD 80606b yang panas, yang berjarak 290 tahun cahaya dari Bumi dan berada pada orbit yang sangat eksentrik yang mengelilingi bintangnya, membawanya sedekat 2,8 juta mil (4,5 juta kilometer) dan menempuhnya sejauh 81 mil (131 juta km).
Akibatnya, HD 80606b mengalami 'pemanasan kilat' saat suhunya naik dari 930 derajat F (500 derajat C) menjadi 2.200 derajat F (1.200 derajat C) dalam hitungan jam karena kecepatannya mendekati bintangnya. Efeknya pada cuaca planet ini sangat mengejutkan, dengan model komputer yang memprediksi badai dahsyat dan angin yang mengamuk dengan kecepatan 15 kali kecepatan suara; Kataria berharap JWST dapat menyaksikan peristiwa tersebut.
Akhirnya, Kataria memimpin proyek bersama dengan Brian Kilpatrick dari Space Telescope Science Institute di Baltimore untuk membuat 'peta gerhana' 3D dari exoplanet HD 189733b dengan Mid-Infrared Instrument (MIRI) JWST. Peta gerhana dibuat ketika sebuah planet bergerak di belakang bintangnya.
Dengan mengurangi tanda samar cahaya planet dari cahaya bintang saat planet bergerak ke gerhana, para ilmuwan dapat mengisolasi cahaya planet dan memetakan suhu atmosfernya. Kataria dan Kilpatrick berharap teknik ini akan memungkinkan mereka menentukan model sirkulasi paling akurat untuk atmosfer exoplanet.
Exoplanet ini, yang berjarak 64,5 tahun cahaya dari Bumi, ditemukan pada tahun 2005 dan sejak itu menjadi salah satu hot Jupiters yang paling baik dipelajari. Beberapa proyek lain juga akan mengamati HD 189733b dengan JWST, termasuk upaya untuk melakukan survei mendalam terhadap komposisi molekul atmosfer planet dan menentukan komposisi awan apa pun yang ada, serta upaya untuk mencari aerosol mineral yang menguap yang terbentuk awan di atmosfer HD 189733b.
Atmosfer exoplanet yang lebih kecil dan berbatu juga akan diawasi oleh JWST. Para peneliti akan mengukur komposisi atmosfer di 55 Cancri e, yang merupakan super-Bumi dengan delapan kali massa planet kita; ilmuwan juga berharap untuk menentukan apakah cukup panas untuk hujan lahar. Dan tujuh dunia dari sistem TRAPPIST-1 juga akan diawasi, dengan JWST mensurvei setiap planet dalam sistem untuk mencari atmosfer.
Para astronom akan sangat memperhatikan TRAPPIST-1e, yang merupakan planet paling mirip Bumi di lingkungan itu. Jika layak huni, maka buktinya dapat ditemukan di atmosfernya, termasuk di awannya.
“Awan adalah fitur penting di Bumi, untuk mengatur suhu,” kata Kataria.
"Mereka merupakan pertimbangan penting untuk iklim Bumi. Masuk akal bahwa awan juga bisa menjadi komponen penting dalam atmosfer sebuah exoplanet yang dapat dihuni. Semakin kita memahami bagaimana awan terbentuk secara umum - seperti yang terjadi di Bumi dan planet tata surya lainnya— semakin kita memahami bagaimana awan berevolusi di lingkungan yang lebih eksotis," katanya lagi.
Ikuti Whatsapp Channel Republika