Mengapa Ada Planet Bebas yang Tidak Terikat dengan Bintang?

Seperti tata surya, umumnya planet-planet di luar angkasa beredar mengorbit bintangnya. Namun kemudian ada sebuah anomali terjadi pada planet mengambang bebas melewati ruang antarbintang.

Salah satu misteri yang ada di luar angkasa adalah adanya planet tidak terikat dengan bintang tertentu. Disebut dengan planet mengambang bebas (free-floating planets/FFPs) yang bergerak sendiri melalui ruang antarbintang, tidak terhubung dengan apapun baik bintang atau planet terdekat yang dilalui.

Dengan menggunakan pengamatan dan data arsip dari beberapa teleskop di seluruh dunia dan di orbit, termasuk Isaac Newton Telescope (INT), para astronom telah menemukan setidaknya 70 planet mengambang bebas (FFP) baru.

Planet yang mengembara di luar angkasa tanpa bintang induk yang mengorbit, di asosiasi bintang Upper Scorpius OB, yang merupakan wilayah pembentukan bintang terdekat dengan Matahari. Ini adalah sampel terbesar dari planet-planet serupa yang ditemukan dalam satu kelompok dan hampir dua kali lipat jumlah yang diketahui di seluruh langit.

Laman INT menulis, mengidentifikasi FFP dalam gugus bintang merupakan tantangan besar. Dengan tingkat kesulitannya yang sangat tinggi sehingga langkah tersebut diandaikan seperti berusaha menemukan jarum di tumpukan jerami.

Oleh karenanya seseorang pertama-tama membutuhkan mata yang cukup sensitif untuk mendeteksinya. Meskipun bintang relatif terang dan mudah dikenali, anggota bermassa planet beberapa ribu kali lebih redup dan hanya dapat dideteksi dengan teleskop bukaan besar dan detektor sensitif.

Kedua, astronom harus mengidentifikasi anggota bermassa planet yang langka dalam banyaknya bidang bintang dan galaksi latarnya. Untuk mengatasi tantangan ini, para astronom menggabungkan gerakan diri (yaitu gerakan melintasi bidang langit) dengan fotometri multi-panjang gelombang.

"Gerakan diri adalah metode yang sangat efektif untuk mengidentifikasi anggota suatu asosiasi karena semua anggotanya lahir dari kompleks awan molekul yang sama sehingga memiliki gerakan yang mirip dengan awan induk," tulis INT.

Bintang-bintang yang tidak berhubungan mempunyai gerak diri yang hampir acak, dan galaksi di latar belakang tidak mempunyai gerak diri yang dapat diukur. Luminositas dan warna fotometrik berguna untuk menyempurnakan seleksi dan menolak beberapa penyelundup yang tersisa.

Para astronom juga menggabungkan sejumlah besar gambar yang tersedia di arsip astronomi publik dengan observasi lapangan luas baru yang diperoleh dengan teleskop inframerah dan optik terbaik di darat dan di luar angkasa.

Dengan menggunakan lebih dari 80.000 gambar bidang lebar yang berjumlah sekitar 100 terabyte (TB) dan mencakup jangka waktu 20 tahun, mereka mengidentifikasi setidaknya 70 hingga 170 planet seukuran Jupiter.

Planet-planet FPP itu berada sebagai anggota asosiasi Scorpius Atas di antara bintang-bintang dan galaksi latar belakang. Sejauh ini, ini merupakan sampel FFP terbesar dalam satu asosiasi, dan hampir dua kali lipat jumlah FFP yang diketahui hingga saat ini di seluruh angkasa.

Populasi FFP

Sifat dan asal usul FFP masih belum diketahui. Apakah mereka terbentuk seperti bintang melalui keruntuhan gravitasi awan gas kecil? Atau apakah mereka terbentuk seperti planet di sekitar bintang dan kemudian secara dinamis terlontar atau terlepas?

Jumlah FFP yang ditemukan di asosiasi Upper Scorpius melebihi jumlah FFP yang diharapkan jika mereka hanya terbentuk seperti bintang dari runtuhnya awan molekul kecil. Ini menunjukkan bahwa mekanisme lain harus berperan.

Núria Miret-Roig, penulis pertama studi ini terkait FFP, menyatakan bahwa penemuan populasi FFP muda dalam jumlah besar ini mempunyai implikasi penting terhadap pembentukan dan evolusi awal sistem planet, khususnya, pada skala waktu dari proses yang terlibat.

"Pengamatan kami menunjukkan bahwa sistem planet raksasa harus terbentuk dan menjadi tidak stabil secara dinamis dalam rentang waktu yang diamati (3-10 juta tahun) di wilayah tersebut agar dapat berkontribusi terhadap populasi FFP," kata Miret-Roig dikutip INT.

Studi terbaru menunjukkan bahwa ketidakstabilan dinamis di antara planet-planet raksasa di tata surya mungkin juga terjadi pada masa-masa awal. Meskipun kekerasannya jauh lebih kecil dibandingkan ketidakstabilan yang diperlukan untuk mengeluarkan planet-planet sebesar yang ditemukan.

FFP, yang bersembunyi jauh dari bintang manapun yang menyinarinya, biasanya mustahil untuk dicitrakan. Namun, para astronom memanfaatkan fakta bahwa, dalam beberapa juta tahun setelah pembentukannya, planet-planet ini masih cukup panas untuk bersinar, sehingga dapat langsung terdeteksi oleh kamera sensitif pada teleskop besar.

Selain itu, Hervé Bouy, pemimpin proyek penelitian baru ini, menekankan bahwa FFP yang mereka identifikasi juga merupakan target yang sangat baik untuk studi lanjutan. Secara khusus, FFP akan sangat penting untuk mempelajari atmosfer planet karena tidak adanya bintang induk yang menyilaukan, sehingga membuat pengamatannya jauh lebih mudah dan detail.

Perbandingan dengan atmosfer planet yang mengorbit bintang akan memberi rincian penting tentang pembentukan dan sifat-sifatnya. Selain itu, mempelajari keberadaan gas dan debu di sekitar objek-objek ini, yang kita sebut cakram melingkar, akan memberikan lebih banyak pencerahan pada proses pembentukannya.

Dengan asumsi fraksi FFP yang mereka ukur di Scorpius Atas dan serupa dengan wilayah pembentuk bintang lainnya, mungkin ada beberapa miliar Jupiter yang berkeliaran di Bima Sakti tanpa bintang induk. Jumlah ini akan lebih besar lagi untuk planet bermassa Bumi sejak saat itu, mereka diketahui lebih umum dibandingkan planet masif. hay/I-1