Para peneliti mengukur orientasi sistem multiplanet dan menemukannya sangat mirip dengan tata surya kita.
Jennifer Chu, Kantor Berita MIT
Tata surya kita menunjukkan konfigurasi yang sangat tertib: Delapan planet mengorbit matahari seperti pelari di trek, berputar-putar di jalurnya masing-masing dan selalu berada dalam bidang yang sama. Sebaliknya, sebagian besar exoplanet yang ditemukan dalam beberapa tahun terakhir - khususnya raksasa yang dikenal sebagai "Jupiters panas" - menghuni orbit yang jauh lebih eksentrik.
Sekarang para peneliti di MIT, Universitas California di Santa Cruz dan lembaga-lembaga lain telah mendeteksi sistem exoplanetary pertama, 10.000 tahun cahaya jauhnya, dengan orbit yang selaras secara teratur dengan yang ada di tata surya kita. Di pusat sistem yang jauh ini adalah Kepler-30, bintang seterang dan sebesar matahari. Setelah menganalisis data dari teleskop ruang angkasa Kepler NASA, para ilmuwan MIT dan rekan-rekan mereka menemukan bahwa bintang - seperti matahari - berputar di sekitar sumbu vertikal dan tiga planetnya memiliki orbit yang semuanya berada di pesawat yang sama.
Dalam interpretasi seniman ini, planet Kepler-30c sedang transit salah satu dari bintang-bintang besar yang sering muncul di permukaan bintang inangnya. Para penulis menggunakan peristiwa cross-crossing ini untuk menunjukkan bahwa orbit dari tiga planet (garis warna) selaras dengan rotasi bintang (panah putih keriting).
Gambar: Cristina Sanchis Ojeda
"Di tata surya kita, lintasan planet sejajar dengan rotasi matahari, yang menunjukkan bahwa mereka mungkin terbentuk dari piringan berputar," kata Roberto Sanchis-Ojeda, seorang mahasiswa pascasarjana fisika di MIT yang memimpin upaya penelitian. "Dalam sistem ini, kami menunjukkan bahwa hal yang sama terjadi."
Temuan mereka, yang diterbitkan hari ini di jurnal Nature, dapat membantu menjelaskan asal-usul sistem tertentu yang jauh ketika menyoroti lingkungan planet kita sendiri.
"Ia memberi tahu saya bahwa tata surya bukanlah suatu kebetulan," kata Josh Winn, seorang profesor fisika di MIT dan rekan penulis di atas kertas. "Fakta bahwa rotasi matahari sejalan dengan orbit planet-planet, itu mungkin bukan kebetulan yang aneh."
Mengatur catatan lurus pada kemiringan orbit
Winn mengatakan bahwa penemuan tim tersebut mungkin mendukung teori terbaru tentang seberapa panas Jupiters terbentuk. Tubuh-tubuh raksasa ini dinamai karena kedekatannya yang sangat dekat dengan bintang-bintang putih-panasnya, menyelesaikan orbit hanya dalam beberapa jam atau hari. Mengorbit Hot Jupiters biasanya off-kilter, dan para ilmuwan telah berpikir bahwa misalignment tersebut mungkin menjadi petunjuk untuk asal-usul mereka: orbit mereka mungkin telah mengetuk miring di awal, periode volatile pembentukan sistem planet, ketika beberapa planet raksasa mungkin telah cukup dekat untuk menyebarkan beberapa planet keluar dari sistem sambil membawa yang lain lebih dekat ke bintang-bintang mereka.
Baru-baru ini, para ilmuwan telah mengidentifikasi sejumlah sistem Jupiter panas, yang semuanya memiliki orbit miring. Tetapi untuk benar-benar membuktikan teori "penyebaran planet" ini, Winn mengatakan para peneliti harus mengidentifikasi sistem Jupiter yang tidak panas, yang memiliki planet yang berputar lebih jauh dari bintang mereka. Jika sistem itu selaras seperti tata surya kita, tanpa kemiringan orbital, itu akan memberikan bukti bahwa hanya sistem Jupiter panas yang tidak selaras, terbentuk sebagai hasil dari hamburan planet.
Melihat bintik matahari di bawah sinar matahari yang jauh
Untuk menyelesaikan teka-teki itu, Sanchis-Ojeda melihat melalui data dari teleskop ruang angkasa Kepler, sebuah instrumen yang memantau 150.000 bintang untuk tanda-tanda planet yang jauh. Dia menyempit di Kepler-30, sistem Jupiter non-panas dengan tiga planet, semua dengan orbit yang jauh lebih lama daripada Jupiter panas yang khas. Untuk mengukur kesejajaran bintang, Sanchis-Ojeda melacak bintik matahari, bintik-bintik gelap di permukaan bintang terang seperti matahari.
"Bercak hitam kecil ini berbaris melintasi bintang saat berputar," kata Winn. "Jika kita bisa membuat gambar, itu hebat, karena Anda akan melihat dengan tepat bagaimana bintang diorientasikan hanya dengan melacak titik-titik ini."
Tetapi bintang-bintang seperti Kepler-30 sangat jauh, sehingga menangkap gambar mereka hampir mustahil: Satu-satunya cara untuk mendokumentasikan bintang-bintang seperti itu adalah dengan mengukur sejumlah kecil cahaya yang mereka berikan. Jadi tim mencari cara untuk melacak bintik matahari menggunakan cahaya bintang-bintang ini. Setiap kali sebuah planet transit - atau melintasi di depan - bintang seperti itu, ia memblokir sedikit cahaya bintang, yang oleh para astronom lihat sebagai penurunan intensitas cahaya. Jika sebuah planet melintasi bintik matahari gelap, jumlah cahaya yang diblokir berkurang, menciptakan titik di data dip.
"Jika Anda mendapatkan bintik bintik matahari, maka pada saat planet ini muncul, tempat yang sama mungkin telah pindah ke sini, dan Anda akan melihat bintik itu tidak di sini tetapi di sana," kata Winn. "Jadi waktu blip ini adalah apa yang kita gunakan untuk menentukan keberpihakan bintang."
Dari blip data, Sanchis-Ojeda menyimpulkan bahwa Kepler-30 berputar sepanjang sumbu tegak lurus terhadap bidang orbit planet terbesarnya. Para peneliti kemudian menentukan keselarasan orbit planet-planet dengan mempelajari efek gravitasi dari satu planet di planet lain. Dengan mengukur variasi waktu planet ketika mereka transit bintang, tim tersebut memperoleh konfigurasi orbital masing-masing, dan menemukan bahwa ketiga planet itu sejajar di sepanjang bidang yang sama. Struktur planet keseluruhan, Sanchis-Ojeda ditemukan, sangat mirip dengan tata surya kita.
James Lloyd, asisten profesor astronomi di Cornell University yang tidak terlibat dalam penelitian ini, mengatakan bahwa mempelajari orbit planet dapat menjelaskan bagaimana kehidupan berevolusi di alam semesta - karena untuk memiliki iklim yang stabil yang cocok untuk kehidupan, sebuah planet membutuhkan berada di orbit yang stabil. "Untuk memahami bagaimana kehidupan bersama di alam semesta, pada akhirnya kita perlu memahami bagaimana sistem planet stabil yang umum," kata Lloyd. "Kami mungkin menemukan petunjuk dalam sistem planet ekstrasurya untuk membantu memahami teka-teki tata surya, dan sebaliknya."
Temuan dari studi pertama tentang penyelarasan sistem Jupiter yang tidak panas menunjukkan bahwa sistem Jupiter yang panas dapat terbentuk melalui hamburan planet. Untuk mengetahui dengan pasti, Winn mengatakan dia dan rekan-rekannya berencana untuk mengukur orbit sistem tata surya lainnya.
"Kami sudah lapar untuk yang seperti ini, di mana ia tidak persis seperti tata surya, tetapi setidaknya itu lebih normal, di mana planet-planet dan bintang-bintang disejajarkan satu sama lain," kata Winn. "Ini kasus pertama di mana kita bisa mengatakan itu, selain tata surya."
Reed dengan izin dari MIT News.