Melihat langit pada malam yang cerah, anda pasti dapat memastikan apa yang tidak disangka oleh nenek moyang kita: sekurang-kurangnya satu planet berputar di sekitar hampir setiap bintang.
Dunia di orbit bintang lain disebut "exoplanet" dan berkisar dari raksasa gas gergasi yang lebih besar daripada Musytari hingga planet berbatu kecil seperti Bumi atau Marikh. Planet yang jauh dapat cukup panas untuk logam mencair di permukaannya, atau seperti bola salji yang berais. Banyak dari mereka berputar dengan cepat dan dekat di sekitar bintang-bintang mereka sehingga tahun mereka berlangsung beberapa hari Bumi. Sebilangan mungkin mempunyai dua cahaya matahari. Ada pengembara yang dikeluarkan dari sistem mereka, mereka yang mengembara dalam kegelapan melintasi galaksi.
Bima Sakti adalah keluarga bintang yang besar, merangkumi sekitar 100,000 tahun cahaya. Struktur lingkarannya mengandungi sekitar 400 bilion penduduk, dan Matahari kita ada di antara mereka. Sekiranya setiap bintang ini tidak mempunyai satu planet di orbitnya, tetapi beberapa, seperti di sistem suria, maka jumlah dunia di Bima Sakti hanya astronomi: kiraannya berjumlah tiga trilion.
Sistem bintang yang hidup di Bima Sakti. Kredit: ESA / Hubble / ESO / M. Kornmesser.
Selama beberapa abad, manusia telah memikirkan kemungkinan adanya planet di sekitar bintang-bintang yang jauh, dan sekarang kita mengatakan dengan yakin bahawa dunia ekstrasolar memang ada. Jiran terdekat kita, Proxima Centauri, baru-baru ini menemui sebuah planet berbatu, dan mungkin tidak sendirian. Jaraknya kira-kira 4.5 tahun cahaya atau 40 trilion kilometer. Walau bagaimanapun, kebanyakan eksoplanet yang dijumpai terletak beratus-ratus atau ribuan tahun cahaya.
Berita buruk: kami belum ada cara untuk menghubungi mereka. Berita baiknya ialah kita dapat melihatnya, mengukur suhu, "merasakan" atmosfer, dan mungkin segera menemui tanda-tanda kehidupan yang tersembunyi dalam cahaya redup dari dunia yang jauh ini.
Exoplanet pertama yang memasuki arena dunia adalah 51 Pegasi b, "Musytari panas" 50 tahun cahaya, yang mengorbit bintang dalam 4 hari Bumi. Titik balik selepas planet luar yang menjadi biasa berlaku pada tahun 1995.
Perwakilan artistik musytari panas. Kredit: ESO.
Video promosi:
Sebelum 51 Pegasi b terdapat beberapa calon. Exoplanet yang dikenali hari ini sebagai Tadmor ditemui pada tahun 1988. Walaupun keberadaannya dipersoalkan pada tahun 1992 kerana bukti yang tidak mencukupi, sepuluh tahun kemudian pemerhatian tambahan mengesahkan bahawa sebuah planet mengorbit di sekitar Gamma Cepheus A. Kemudian, pada tahun 1992, sistem "pulsar planet" ditemui. Dunia ini berputar di sekitar bintang mati, pulsar PSR 1257 + 12, yang terletak 2.300 tahun cahaya dari Bumi.
Kita sekarang hidup di alam semesta eksoplanet. Jumlah mereka terus meningkat, dan pada masa ini jumlah planet yang disahkan di luar sistem suria telah melintasi garis 3700, tetapi dalam dekad berikutnya, jadualnya mungkin melonjak hingga puluhan ribu.
Bagaimana kita sampai di sini?
Kami hampir menemui penemuan hebat. Era penjelajahan awal dan eksoplanet pertama yang disahkan menetapkan tahap untuk fasa seterusnya: memburu dunia jauh dengan teleskop yang lebih "berwaspada" dan canggih di angkasa dan di bumi. Sebilangan dari mereka ditugaskan untuk melakukan banci penduduk yang tepat, menghitung berbagai ukuran dan jenis eksoplanet. Yang lain meneliti dunia individu, atmosfer mereka, dan potensi mereka untuk mengekalkan kehidupan.
Visualisasi langsung eksoplanet, iaitu gambar sebenarnya, memainkan peranan yang semakin ketara, walaupun para saintis telah mencapai tahap pengetahuan semasa terutamanya dengan cara tidak langsung. Dua kaedah utama adalah goyah dan gerhana.
Animasi terdiri daripada gambar empat eksoplanet besar yang mengorbit bintang muda HR 8799. Kredit: Jason Wang / Christian Marois.
Yang pertama berdasarkan pada penetapan ayunan bintang yang berbeza di bawah pengaruh graviti planet yang mengorbit. Penyimpangan ini mencirikan jisim eksoplanet. Kaedah ini memungkinkan untuk mengesahkan calon pertama, termasuk 51 Pegasi b, dan secara keseluruhan, dengan mengukur kecepatan radial, sekitar 700 dunia ditemukan.
Tetapi sebilangan besar eksoplanet ditemukan dengan kaedah transit, yang berdasarkan menangkap kejatuhan cahaya yang sangat kecil pada bintang ketika sebuah planet melintasi cakera. Strategi pencarian ini menunjukkan ukuran objek. Teleskop Angkasa Kepler NASA, yang dilancarkan pada tahun 2009, telah menemui sekitar 2.700 eksoplanet yang disahkan dengan cara ini. Dia masih menemui dunia baru hingga hari ini, tetapi, sayangnya, perburuannya akan segera berakhir, ketika bahan bakar hampir habis.
Setiap kaedah mempunyai kebaikan dan keburukannya sendiri. Mengukur halaju radial menunjukkan jisim planet ini, tetapi tidak memberikan maklumat mengenai diameternya. Transit berbicara mengenai ukuran dunia ekstrasur, tetapi tidak membenarkan menentukan jisimnya.
Tetapi, apabila beberapa kaedah digunakan bersama, kita dapat memperoleh data penting tentang sistem planet tanpa visualisasi langsung. Contoh terbaik adalah TRAPPIST-1, sekitar 40 tahun cahaya, di mana tujuh planet berukuran Bumi mengorbit kerdil merah kecil.
Planet mengorbit TRAPPIST-1 kerdil merah yang sangat sejuk berbanding Bumi. Kredit: ESO / M. Kornmesser.
Keluarga TRAPPIST-1 telah dikaji oleh teleskop darat dan ruang angkasa. Penyelidikan menunjukkan bukan sahaja diameter tujuh planet yang padat, tetapi juga interaksi graviti mereka yang halus antara satu sama lain. Sekarang kita mengetahui jisim dan diameternya, kita dapat menganggarkan suhu di permukaan dan bahkan dapat menebak warna langit pada masing-masing. Walaupun masih banyak yang belum diketahui mengenai tujuh planet ini, termasuk sama ada ia diliputi di lautan atau kerak es, TRAPPIST-1 telah menjadi sistem bintang yang paling banyak dikaji selain kita.
Apa yang akan datang?
Langkah seterusnya adalah generasi baru teleskop angkasa. Pertama sekali, TESS, yang dijadualkan dilancarkan pada 16 April 2018. Instrumen moden ini akan melakukan tinjauan hampir lengkap mengenai bintang-bintang terang di sekitarnya untuk mencari planet-planet yang bergerak.
TESS akan memilih calon terbaik untuk pemeriksaan lebih dekat dengan Teleskop Angkasa James Webb, yang akan masuk ke angkasa pada tahun 2020. Pengganti Hubble, dengan cermin besarnya, akan mengumpulkan cahaya langsung dari planet-planet itu sendiri, yang kemudian dapat diuraikan menjadi spektrum, sejenis kod bar yang menunjukkan gas yang ada di atmosfer eksoplanet. Sasaran utama teleskop adalah "bumi super".
"Pemburu" untuk TESS eksoplanet. Kredit: NASA.
Tidak banyak yang diketahui mengenai kelas dunia ekstrasolar hari ini, termasuk sama ada mereka boleh dihuni. Sebabnya ialah kekurangan analog bumi super dalam sistem suria. Sekiranya kita bernasib baik, salah satu daripadanya akan menunjukkan tanda-tanda oksigen, karbon dioksida, dan metana di atmosferanya. Namun, perburuan atmosfera planet berukuran Bumi harus ditangguhkan sehingga teleskop angkasa generasi akan datang pada tahun 2030-an.
Terima kasih kepada teleskop Kepler, kita sekarang tahu bahawa bintang-bintang di atas kita dikelilingi oleh planet. Dan kita dapat yakin bukan sahaja dari sebilangan besar jiran eksoplanet, tetapi juga pengembaraan itu baru bermula.
Roman Zakharov
