Bahkan Bintang yang Sangat Besar Tampaknya Memiliki Planet – Majalah Time.com

Bisakah planet terbentuk di sekitar bintang besar yang panas? Beberapa astronom berpikir mereka tidak bisa. Menurut bukti, planet di sekitar bintang yang melebihi tiga massa matahari seharusnya langka, atau bahkan mungkin tidak ada. Tapi sekarang para astronom telah menemukannya.

Sebuah tim peneliti ditemukan sebuah bintang biner yang enam kali massa Matahari. Dan itu menampung sebuah planet yang sekitar sepuluh kali lebih besar dari Jupiter.

Bintang biner itu bernama b Centauri, dan berjarak sekitar 324 tahun cahaya dari Bumi. Sepasang bintang enam sampai 10 kali lebih besar dari Matahari kita, dan planet bernama b Centauri b ini sekitar 11 kali lebih besar dari Jupiter.

Makalah yang merinci penemuan itu berjudul “Planet raksasa yang mengorbit luas dalam sistem biner b Centauri bermassa tinggi.” Sudah diterbitkan di jurnal Alam, dan penulis utamanya adalah Markus Janson, astronom di Universitas Stockholm, Swedia.

Di zaman penemuan planet ekstrasurya ini, para astronom telah menemukan berbagai macam arsitektur tata surya. Detail tentang bagaimana planet-planet dengan massa yang berbeda terbentuk di sekitar bintang yang berbeda merupakan area penelitian yang penting. Satu-satunya cara untuk memahami proses pembentukan planet secara lebih menyeluruh adalah dengan memeriksa proses melalui seluruh rentang massa bintang dan planet. Ekstrem sangat penting.

Para astronom telah mempelajari planet yang mengorbit sangat dekat dengan bintang bermassa tinggi dan menemukan keingintahuan: frekuensi planet raksasa meningkat dengan massa bintang yang menampungnya. Tapi hanya sampai titik tertentu. Pada sekitar 1,9 massa bintang, frekuensi planet raksasa turun drastis. Penurunan ini menyiratkan bahwa planet raksasa seharusnya langka, atau bahkan tidak ada, di sekitar bintang bermassa tinggi.

Tapi sekarang para astronom telah menemukannya.

“Menemukan planet di sekitar b Centauri sangat menarik karena itu benar-benar mengubah gambaran tentang bintang masif yang menampung planet,” jelas Janson.

b Centauri hanya berusia sekitar 15 juta tahun dan setidaknya enam kali lebih besar dari Matahari. Ini adalah sistem bintang paling masif yang menampung planet apa pun yang ditemukan para astronom. Sebelum penemuan ini, para astronom belum menemukan planet yang mengorbit bintang tiga massa matahari.

Metode pendeteksian yang sensitif terhadap bintang yang dekat tidak begitu sensitif terhadap exoplanet pada orbit yang lebih luas, dan b Centauri b berjarak 100 kali lebih jauh dari bintangnya daripada Jupiter dari Matahari. Dengan kata lain, jaraknya 560 kali lebih besar dari jarak Matahari-Bumi. “Rasio massa planet-ke-bintang 0,10-0,17% mirip dengan rasio Jupiter-Matahari, tetapi pemisahan planet yang terdeteksi ~ 100 kali lebih lebar dari Jupiter,” tulis para penulis dalam makalah mereka.

Angka dari penelitian ini menunjukkan rasio massa planet-ke-bintang untuk sistem b Centauri. Semua lingkaran kecil diketahui rasio massa exoplanet terhadap bintang. Ini menunjukkan planet-planet di Tata Surya kita untuk perbandingan. Perhatikan bahwa b Centauri b, yang ditunjukkan dengan berlian biru, memiliki rasio massa yang luar biasa rendah terhadap sistem pusat relatif terhadap planet lain yang terdeteksi dalam populasi yang lebih komprehensif dan dicitrakan secara langsung. Kredit Gambar: Janson dkk 2021.

Bintang muda besar seperti b Centauri sangat panas. b Centauri adalah bintang tipe-B dan tiga kali lebih panas dari Matahari. Ini memancarkan radiasi yang kuat dalam sinar UV dan sinar-X. Semua energi itu memaksa gas yang mengelilingi bintang untuk menghilang, yang menghambat pembentukan planet besar. “Bintang tipe B umumnya dianggap sebagai lingkungan yang cukup merusak dan berbahaya. Diyakini bahwa akan sangat sulit untuk membentuk planet besar di sekitar mereka,” Janson menjelaskan.

Saat tim pertama kali melihat b Centauri b, itu hanya sumber titik yang samar. Itu adalah salah satu dari tiga yang mereka temukan. Secara umum, sumber titik redup seperti ini adalah bintang yang jauh dalam kesejajaran kebetulan atau sebuah planet. Jika itu sebuah planet, pengamatan lain akan menunjukkan gerakan wajar yang sama dengan bintangnya. Kemudian para astronom dapat menyimpulkan bahwa itu secara fisik terikat pada bintangnya. “Oleh karena itu, kami menjadwalkan pengamatan lanjutan terhadap b Cen, yang dilaksanakan pada tahun 2021,” tulis para penulis. Mereka juga menemukan pengamatan arsip lain dari sistem yang menunjukkan planet sebagai sumber titik, yang diabaikan oleh studi asli pada saat itu.

Menurut tim, semua data yang mereka kumpulkan mengkonfirmasi bahwa target memiliki gerakan yang sama dengan b Centauri. Mereka juga menemukan bahwa “…ada bukti yang jelas untuk gerakan orbital yang konsisten dengan kecepatan orbit yang diharapkan di sekitar massa bintang pusat.”

Ini adalah gambar bintang panas masif b Centauri dan planet ekstrasurya b Centauri b, ditandai ‘b’ pada gambar ini. Sumber titik yang ditandai sebagai ‘bg’ adalah bintang latar belakang. Penampilan ‘berlumpur’ dari b Centauri disebabkan oleh kebisingan yang tersisa. Kredit Gambar: Janson dkk 2021.

Kami masih di hari-hari awal penemuan planet ekstrasurya. Tak pelak lagi, para astronom menganggap Tata Surya kita sebagai semacam norma karena tidak ada yang bisa dibandingkan dengannya. Tapi sekarang kami menemukan bahwa ada berbagai macam arsitektur tata surya di luar sana. Penemuan ini menambah keragaman.

“Kami selalu memiliki pandangan yang sangat berpusat pada tata surya tentang sistem planet yang ‘seharusnya’ terlihat seperti apa,” ilmuwan dan rekan penulis MPIA Matthias Samland menunjukkan. “Selama sepuluh tahun terakhir, penemuan banyak sistem planet dalam konfigurasi yang mengejutkan dan baru telah membuat kita memperluas pandangan sempit kita secara historis. Penemuan ini menambah bab menarik lainnya dalam cerita ini, kali ini untuk bintang masif.”

b Jarak Centauri b yang sangat jauh dari bintangnya mungkin menjadi rahasia keberadaannya. Ini adalah orbit planet terluas yang pernah diamati. Bahkan b Centauri yang sangat bercahaya tidak dapat mendorong gas pada jarak yang begitu jauh.

Tapi bagaimana tepatnya planet yang menarik ini terbentuk tidak diketahui, untuk saat ini. Apakah itu terbentuk di luar sana? Apakah itu bermigrasi?

Diragukan bahwa b Centauri b terbentuk in-situ oleh proses akresi inti. Bintang ultra-energik kemungkinan mencegah itu. Ini mungkin berasal dari tempat lain dan kemudian pindah ke orbitnya saat ini. “Atau, sebuah planet raksasa dapat terbentuk langsung dari cakram gas circumstellar melalui ketidakstabilan gravitasi,” tulis para penulis.

Dalam makalahnya, tim membahas secara singkat pembentukan b Centauri b. Mereka mengatakan bahwa ketidakstabilan gravitasi “…mungkin merupakan mekanisme yang sangat penting dalam konteks bintang masif.” Mereka menunjukkan bahwa planet ini akan terbentuk lebih cepat dalam proses itu daripada dalam pertambahan inti: sekitar 10 ⁴ tahun daripada sekitar 10 ⁶ bertahun-tahun. Itu karena “…mekanisme ketidakstabilan kurang sensitif terhadap rentang waktu dispersi cepat cakram di sekitar bintang masif,” tulis mereka.

Tim menunjuk ke satu skenario yang mungkin di mana b Centauri b terbentuk dengan cepat melalui ketidakstabilan gravitasi, tetapi tekanan luar yang kuat dari bintang mencegahnya bermigrasi lebih dekat. “Model teoretis memprediksi bahwa cakram di sekitar bintang yang lebih masif lebih cenderung terfragmentasi sebagai akibat dari pertambahan massa yang lebih kuat, yang selanjutnya mendukung interpretasi b Cen (AB)b sebagai planet ketidakstabilan cakram,” mereka menjelaskan.

Kemungkinan lain adalah bahwa planet itu terbentuk dalam isolasi, dan sistem bintang menangkapnya. Tetapi planet yang ditangkap cenderung memiliki orbit yang sangat eksentrik, yang tidak dimiliki b Centauri b.

Namun untuk saat ini, data tim menunjukkan bahwa planet tersebut terbentuk pada posisi orbitnya saat ini. “Pengukuran kami terhadap sifat orbital b Cen (AB)b tidak menyukai masa lalu yang dinamis, lebih menyukai formasi yang dekat dengan lokasinya saat ini dengan sedikit evolusi orbital berikutnya. Karena akresi inti menantang pada pemisahan yang begitu besar, ketidakstabilan cakram mungkin mewakili skenario pembentukan yang lebih mungkin.”

Berkat pekerjaan ini, kita tahu bahwa bintang masif dapat menampung planet. Persisnya bagaimana planet terbentuk akan menjadi subjek pekerjaan di masa depan.

“Ini akan menjadi tugas yang menarik untuk mencoba mencari tahu bagaimana itu mungkin terbentuk, yang merupakan misteri saat ini,” kata Janson.

Referensi:

Pak Janson, dkk. “Planet raksasa yang mengorbit lebar dalam sistem biner b Centauri bermassa tinggi“. Alam 600, 231-234 (2021). [arXiv e-print]

Sumber: Alam Semesta Hari Ini, oleh Evan Gough.