Jika planet terbentuk dari awan gas yang sangat luas, dengan bintang pusat berputar di pusatnya, bagaimana sebuah planet bisa mengorbit ke arah yang berlawanan dengan bintangnya?
Para astronom telah menemukan lebih dari 500 planet ekstrasurya - planet yang mengorbit bintang selain matahari - sejak 1995. Tetapi hanya dalam beberapa tahun terakhir para astronom mengamati bahwa - dalam beberapa sistem ini - bintang berputar satu arah dan planet ini mengorbit. dalam arah yang berlawanan. Itu tampak aneh, karena planet-planet diperkirakan terbentuk dari awan gas dan debu yang sangat besar, dengan bintang yang berputar di tengahnya.
Bintang-bintang yang diketahui melakukan hal ini adalah "Jupiters panas" - planet besar sebesar planet terbesar di tata surya kita - tetapi mengorbit sangat dekat dengan bintang pusatnya. Rincian penelitian yang menjelaskan fenomena tersebut akan muncul 12 Mei 2011 di jurnal Alam.
Kesan artis tentang Jupiter yang panas. Kredit Gambar: NASA
Frederic A. Rasio, seorang astrofisika teoretis di Universitas Northwestern, adalah penulis senior makalah ini. Dia berkata:
Itu sangat aneh, dan bahkan lebih aneh karena planet ini sangat dekat dengan bintang. Bagaimana seseorang bisa berputar satu arah dan yang lainnya mengorbit dengan cara lain? Ini gila. Ini jelas melanggar gambaran paling mendasar kita tentang pembentukan planet dan bintang.
Mencari tahu bagaimana planet-planet besar ini begitu dekat dengan bintang-bintang mereka membuat Rasio dan tim risetnya menjelajahi orbitnya yang terbalik. Menggunakan simulasi komputer skala besar, mereka adalah yang pertama untuk memodelkan bagaimana orbit Jupiter yang panas dapat membalik dan bergerak ke arah yang berlawanan dengan putaran bintang. Gangguan gravitasi oleh planet yang jauh lebih jauh dapat mengakibatkan Jupiter yang panas memiliki "jalan yang salah" dan orbit yang sangat dekat, menurut simulasi ini.
Begitu Anda mendapatkan lebih dari satu planet, planet-planet saling mengganggu secara gravitasi. Ini menjadi menarik karena itu berarti orbit apa pun yang mereka bentuk bukan merupakan orbit yang akan mereka tinggali selamanya. Gangguan saling ini dapat mengubah orbit, seperti yang kita lihat dalam sistem ekstrasurya ini.
Dalam menjelaskan konfigurasi khusus sistem ekstrasurya, para peneliti juga telah menambah pemahaman umum kita tentang pembentukan dan evolusi sistem planet dan merefleksikan apa arti temuan mereka untuk tata surya kita, yang terdiri dari matahari, bumi, dan planet-planet lain.
Kami mengira tata surya kita adalah tipikal di alam semesta, tetapi sejak hari pertama semuanya tampak aneh di sistem planet ekstrasurya. Itu membuat kita aneh, sungguh. Mempelajari sistem lain ini memberikan tipuan betapa istimewanya sistem kita. Kami sepertinya tinggal di tempat khusus.
Fisika yang digunakan tim peneliti untuk memecahkan masalah pada dasarnya adalah mekanika orbital, kata Rasio - jenis fisika yang sama yang digunakan NASA untuk satelit di sekitar tata surya.
Smadar Naoz, seorang rekan pascadoktoral di Northwestern dan Gruber Fellow, berkata:
Itu adalah masalah yang indah karena jawabannya sudah ada untuk kita begitu lama. Fisika yang sama, tetapi tidak ada yang menyadarinya bisa menjelaskan Jupiters yang panas dan membalik orbit.
Rasio menambahkan:
Melakukan perhitungan itu tidak jelas atau mudah. Beberapa perkiraan yang digunakan oleh orang lain di masa lalu benar-benar tidak tepat. Kami melakukannya dengan benar untuk pertama kalinya dalam 50 tahun, sebagian besar berkat kegigihan Smadar. Dibutuhkan orang muda yang cerdas yang pertama kali dapat melakukan perhitungan di atas kertas dan mengembangkan model matematika penuh dan kemudian mengubahnya menjadi program komputer yang memecahkan persamaan. Ini adalah satu-satunya cara kita dapat menghasilkan bilangan real untuk membandingkan dengan pengukuran aktual yang diambil oleh para astronom.
Dalam model mereka, para peneliti mengasumsikan bintang yang mirip dengan matahari, dan sistem dengan dua planet. Planet bagian dalam adalah raksasa gas yang mirip dengan Jupiter, dan pada awalnya jauh dari bintang, tempat planet-planet tipe Jupiter diperkirakan terbentuk. Dalam sistem simulasi ini, planet terluar juga cukup besar dan lebih jauh dari bintang daripada planet pertama. Ia berinteraksi dengan planet bagian dalam, mengganggunya dan mengguncang sistem.
Efek pada planet bagian dalam lemah tetapi membangun selama periode waktu yang sangat lama, menghasilkan dua perubahan signifikan dalam sistem. Pertama, raksasa gas bagian dalam mulai mengorbit sangat dekat dengan bintangnya. Kedua, orbit planet itu bergerak berlawanan arah dengan putaran bintang pusat. Perubahan terjadi, menurut model, karena dua orbit bertukar momentum sudut, dan yang dalam kehilangan energi melalui gelombang pasang yang kuat.
Kopling gravitasi antara kedua planet menyebabkan planet bagian dalam menuju ke orbit yang eksentrik dan berbentuk jarum. Itu harus kehilangan banyak momentum sudut, yang dilakukannya dengan membuangnya ke planet luar. Orbit planet bagian dalam berangsur-angsur menyusut karena energi dihamburkan melalui pasang surut, menarik dekat dengan bintang dan menghasilkan Jupiter yang panas. Dalam prosesnya, orbit planet bisa terbalik.
Hanya sekitar seperempat pengamatan astronom terhadap sistem Jupiter panas ini menunjukkan orbit yang terbalik. Model Northwestern harus dapat menghasilkan orbit yang dibalik dan yang tidak terbalik, dan memang demikian, kata Rasio.
Intinya: Sebuah penelitian yang menjelaskan orbit planet-planet panas seperti Jupiter akan muncul 12 Mei di jurnal Alam. Tim peneliti Universitas Northwestern menggunakan mekanika orbital untuk menjelaskan fenomena tersebut. Pekerjaan mereka menunjukkan cara kerja tata surya kita menjadi unik.