Pengamatan Teleskop Luar Angkasa Hubble digunakan untuk menjawab pertanyaan penting tentang planet ekstrasurya

Sebuah tim astronom global telah memeriksa pengamatan arsip Teleskop Luar Angkasa Hubble terhadap 25 planet panas, memungkinkan mereka untuk menjawab lima masalah yang belum terjawab tentang atmosfer planet ekstrasurya. Antara lain, para peneliti menentukan bahwa keberadaan oksida logam dan hidrat di atmosfer terpanas dari planet luar pasti terkait dengan inversi termal.

Bidang ilmu planet ekstrasurya telah lama mengalihkan fokusnya dari penemuan hanya ke karakterisasi, meskipun karakterisasi tetap menjadi tantangan utama. Sampai saat ini, sebagian besar penelitian tentang karakterisasi telah difokuskan pada pemodelan atau studi satu atau beberapa planet ekstrasurya. Studi penelitian baru ini, yang dipimpin oleh para peneliti di University College London (UCL), menggunakan data arsip paling banyak yang pernah diperiksa dalam survei atmosfer tunggal planet ekstrasurya untuk menilai atmosfer 25 planet ekstrasurya. Sebagian besar data berasal dari pengamatan yang dilakukan dengan Teleskop Luar Angkasa Hubble NASA/ESA.

Penulis utama Quentin Changet menjelaskan: “Hubble telah memungkinkan karakterisasi mendalam dari 25 planet ekstrasurya, dan jumlah informasi yang telah kami pelajari tentang kimia dan pembentukannya – berkat satu dekade kampanye pengamatan yang intens – luar biasa.”

Tim ilmiah berusaha menemukan jawaban atas lima pertanyaan terbuka tentang atmosfer planet ekstrasurya – tujuan ambisius yang berhasil mereka capai. Pertanyaan mereka mengeksplorasi apa yang H- dan beberapa mineral dapat memberitahu kita tentang kimia dan rotasi planet ekstrasurya, dan tentang pembentukan planet. Mereka memilih untuk menyelidiki berbagai Jupiter panas, dengan tujuan mengidentifikasi tren dalam sampel populasi yang mungkin memberikan wawasan tentang atmosfer planet ekstrasurya secara umum.

Untuk memeriksa sampel 25 exoplanet, tim menganalisis kembali sejumlah besar data arsip, yang terdiri dari 600 jam pengamatan Hubble, ditambah dengan lebih dari 400 jam pengamatan dari Teleskop Luar Angkasa Spitzer. Data mereka berisi gerhana semua 25 exoplanet, dan transit 17 di antaranya. Gerhana terjadi ketika sebuah planet ekstrasurya lewat di belakang bintangnya seperti yang terlihat dari Bumi, dan transit terjadi ketika sebuah planet lewat di depan bintangnya. Data gerhana dan transit dapat memberikan informasi penting tentang atmosfer planet ekstrasurya.

Rekan pemimpin studi, Billy Edwards dari UCL dan United Nations Commission on Atomic Energy and Energy Alternatives (CEA), mengatakan: “Makalah kami mewakili titik balik di lapangan: Kami sekarang bergerak dari mengkarakterisasi atmosfer eksoplanet individu menjadi mengkarakterisasi populasi atmosfer.”

Survei skala besar membuahkan hasil, karena tim mampu mengidentifikasi beberapa tren dan korelasi yang jelas antara formasi atmosfer planet ekstrasurya dan perilaku yang diamati. Beberapa temuan utama mereka berhubungan dengan ada atau tidak adanya inversi termal dalam amplop sampel planet ekstrasurya. Mereka menemukan bahwa hampir semua planet ekstrasurya dengan atmosfer terbalik secara termal sangat panas, dengan suhu lebih dari 2.000 K. Yang penting, ini cukup panas sehingga spesies logam TiO (titanium oksida), VO (vanadium oksida), dan FeH (iron hidrida) stabil di atmosfer. Di antara exoplanet yang menampilkan inversi termal, hampir semua planet ditemukan memiliki H-, TiO, VO, atau FeH di atmosfernya.

Selalu sulit untuk menarik kesimpulan dari temuan ini karena korelasi tidak selalu sama dengan sebab akibat. Namun demikian, tim dapat mengajukan argumen yang meyakinkan mengapa kehadiran H-, TiO, VO atau FeH dapat menyebabkan pembalikan termal – yaitu, semua spesies logam ini adalah penyerap cahaya bintang yang sangat efektif. Atmosfer planet ekstrasurya mungkin cukup panas untuk mempertahankan jenis pembalikan panas ini karena mereka kemudian menyerap begitu banyak cahaya bintang sehingga atmosfer atasnya semakin memanas. Sebaliknya, tim juga menemukan bahwa Jupiter yang lebih dingin (dengan suhu di bawah 2.000 K, dan dengan demikian tanpa H-, TiO, VO, atau FeH di atmosfernya) tidak pernah memiliki atmosfer terbalik secara termal.

Aspek penting dari penelitian ini adalah bahwa tim dapat menggunakan sampel exoplanet yang besar dan data dalam jumlah yang sangat besar untuk menentukan tren, yang dapat digunakan untuk memprediksi perilaku di exoplanet lain. Ini sangat berguna, karena memberikan wawasan tentang bagaimana planet terbentuk, dan juga karena memungkinkan astronom lain untuk merencanakan lebih efektif untuk pengamatan di masa depan. Sebaliknya, jika makalah ini mempelajari satu planet ekstrasurya dengan sangat rinci, sementara ini adalah nilainya, sangat sulit untuk memperkirakan tren darinya. Pemahaman yang lebih baik tentang kelompok planet ekstrasurya juga dapat membawa kita lebih dekat untuk memecahkan misteri terbuka tentang tata surya kita. Seperti yang dikatakan Changeat: “Banyak masalah seperti asal usul air di Bumi, komposisi Bulan, dan sejarah evolusi yang berbeda dari Bumi dan Mars, tetap tidak terselesaikan meskipun kita memiliki kemampuan untuk mendapatkan pengukuran di tempat. Studi populasi besar dari planet ekstrasurya, seperti seperti yang kami sajikan di sini, ditujukan untuk pemahaman tentang proses-proses umum itu.

Ringkasan berita: