"Artinya, ketika Anda melihat ribuan bintang di langit malam, bintang seperti matahari terdekat dengan planet seukuran Bumi di zona layak huni mungkin hanya berjarak 12 tahun cahaya dan dapat dilihat dengan telanjang mata. "- Erik Petigura
Para ilmuwan dari University of California, Berkeley, dan University of Hawaii, Manoa, secara statistik menentukan bahwa dua puluh persen bintang seperti Matahari di galaksi kita memiliki planet seukuran Bumi yang dapat menampung kehidupan. Temuan itu, yang diperoleh dari data yang dikumpulkan dari pesawat ruang angkasa NASA Kepler dan Observatorium W. M. Keck, sekarang memenuhi misi utama Kepler: untuk menentukan berapa banyak dari 100 miliar bintang di galaksi kita yang memiliki planet yang berpotensi dihuni. Hasilnya diterbitkan 4 November di jurnal Proceedings of National Academy of Sciences.
Representasi seniman dari "zona layak huni," rentang orbit di mana air cair diizinkan di permukaan planet. KREDIT: PETIGURA / UC BERKELEY, HOWARD / UH-MANOA, MARCY / UC BERKELEY
"Artinya, ketika Anda melihat ribuan bintang di langit malam, bintang seperti matahari terdekat dengan planet seukuran Bumi di zona layak huni mungkin hanya berjarak 12 tahun cahaya dan dapat dilihat dengan telanjang mata. Itu luar biasa, ”kata mahasiswa pascasarjana UC Berkeley Erik Petigura, yang memimpin analisis data Observatorium Kepler dan Keck.
“Untuk NASA, jumlah ini - bahwa setiap bintang kelima memiliki planet yang mirip Bumi - sangat penting, karena misi penerus Kepler akan mencoba mengambil gambar sebenarnya dari sebuah planet, dan ukuran teleskop yang harus mereka bangun tergantung pada seberapa dekat planet seukuran Bumi terdekat, ”kata Andrew Howard, astronom di Institute for Astronomy di University of Hawaii. "Banyaknya planet yang mengorbit bintang di dekatnya menyederhanakan misi tindak lanjut seperti itu."
Ukuran bumi mungkin tidak berarti layak huni
Tim, yang juga termasuk pemburu planet Geoffrey Marcy, profesor astronomi UC Berkeley, memperingatkan bahwa planet seukuran Bumi dalam orbit seukuran Bumi tidak harus ramah terhadap kehidupan, bahkan jika mereka mengorbit di zona layak huni sebuah bintang di mana suhunya tidak terlalu panas dan tidak terlalu dingin.
“Beberapa mungkin memiliki atmosfer yang tebal, membuatnya sangat panas di permukaan sehingga molekul seperti DNA tidak akan bertahan. Yang lain mungkin memiliki permukaan berbatu yang bisa menampung air cair yang cocok untuk organisme hidup, ”kata Marcy. "Kami tidak tahu kisaran jenis planet dan lingkungannya apa yang cocok untuk kehidupan."
Baru minggu lalu, Howard, Marcy dan rekan-rekan mereka memberikan harapan bahwa banyak planet seperti itu benar-benar berbatu. Mereka melaporkan bahwa satu planet seukuran Bumi ditemukan - meskipun, sebuah planet dengan suhu 2.000 Kelvin, yang terlalu panas untuk kehidupan seperti yang kita kenal - adalah kepadatan yang sama seperti Bumi dan kemungkinan besar terdiri dari batu dan besi, seperti Bumi.
Analisis pengukuran presisi empat tahun dari Kepler menunjukkan bahwa 22 ± 8% bintang mirip Matahari memiliki planet seukuran Bumi di zona layak huni.KREDIT: PETIGURA / UC BERKELEY, HOWARD / UH-MANOA, MARCY / UC BERKELEY.
"Ini memberi kita keyakinan bahwa ketika kita melihat keluar ke zona layak huni, planet-planet yang digambarkan Erik mungkin adalah planet berbatu seukuran Bumi," kata Howard.
Planet transit
NASA meluncurkan teleskop ruang angkasa Kepler yang lumpuh pada tahun 2009 untuk mencari planet yang melintas di depan, atau transit, bintang-bintang mereka, yang menyebabkan sedikit penurunan - sekitar seperseratus dari satu persen - dalam kecerahan bintang. Dari 150.000 bintang yang dipotret setiap 30 menit selama empat tahun, tim Kepler NASA melaporkan lebih dari 3.000 kandidat planet. Banyak dari ini jauh lebih besar dari Bumi - mulai dari planet besar dengan atmosfer tebal, seperti Neptunus, hingga gas raksasa seperti Jupiter - atau dalam orbit yang sangat dekat dengan bintang-bintang mereka sehingga mereka dipanggang.
Untuk mengatasinya, Petigura dan rekan-rekannya menggunakan kembar, teleskop 10 meter dari Observatorium Keck di puncak Mauna Kea, Hawaii untuk mendapatkan spektrum HIRES dari bintang sebanyak mungkin. Ini akan membantu mereka menentukan kecerahan sejati setiap bintang dan menghitung diameter masing-masing planet yang transit, dengan penekanan pada planet berdiameter Bumi.
HIRES (Spektrometer Echelle Resolusi Tinggi) menghasilkan spektra objek tunggal pada resolusi spektral sangat tinggi, namun mencakup rentang panjang gelombang yang luas. Ini dilakukan dengan memisahkan cahaya menjadi banyak "garis" spektrum yang ditumpuk di atas mosaik tiga detektor CCD besar. HIRES terkenal karena menemukan planet yang mengorbit bintang lain. Para astronom juga menggunakan HIRES untuk mempelajari galaksi dan quasar yang jauh, menemukan petunjuk tentang Big Bang.
Tim fokus pada 42.000 bintang yang seperti matahari atau sedikit lebih dingin dan lebih kecil, dan menemukan 603 kandidat planet yang mengorbit mereka. Hanya 10 di antaranya yang seukuran Bumi, yaitu satu atau dua kali diameter Bumi dan mengorbit bintang mereka pada jarak di mana mereka dipanaskan hingga suhu suam-suam kuku yang sesuai untuk kehidupan. Definisi tim yang dapat dihuni adalah bahwa sebuah planet menerima antara empat kali dan seperempat jumlah cahaya yang diterima Bumi dari matahari.
Sensus planet ekstrasurya
Analisis ini menjadikan algoritma pencarian planet Petigura menggunakan serangkaian tes untuk mengukur berapa banyak zona layak huni, planet seukuran Bumi yang mereka lewatkan. Petigura benar-benar memperkenalkan planet palsu ke dalam data Kepler untuk menentukan mana yang bisa dideteksi oleh perangkat lunaknya dan mana yang tidak bisa dideteksi.
“Apa yang kami lakukan adalah melakukan sensus planet-planet luar surya, tetapi kami tidak bisa mengetuk setiap pintu. Hanya setelah menyuntikkan planet-planet palsu ini dan mengukur berapa banyak sebenarnya yang kita temukan, dapatkah kita benar-benar menghitung jumlah planet nyata yang kita lewatkan, ”kata Petigura.
Menghitung planet-planet yang terlewatkan, serta fakta bahwa hanya sebagian kecil planet yang berorientasi sehingga mereka menyeberang di depan bintang inangnya seperti yang terlihat dari Bumi, memungkinkan mereka untuk memperkirakan bahwa 22 persen dari semua bintang seperti matahari di galaksi memiliki planet seukuran Bumi di zona layak huni mereka.
"Tujuan utama dari misi Kepler adalah untuk menjawab pertanyaan, Ketika Anda melihat ke langit malam, seberapa banyak bintang yang Anda lihat memiliki planet seukuran Bumi pada suhu suam-suam kuku sehingga air tidak akan beku menjadi es atau menguap menjadi uap, tetapi tetap menjadi cairan, karena air cair sekarang dipahami sebagai prasyarat untuk kehidupan, "kata Marcy. "Sampai sekarang, tidak ada yang tahu persis seberapa umum planet yang berpotensi dihuni di sekitar bintang seperti Matahari di galaksi."
Semua planet yang berpotensi layak huni yang ditemukan dalam survei mereka berada di sekitar bintang K, yang lebih dingin dan sedikit lebih kecil dari matahari, kata Petigura. Tetapi analisis tim menunjukkan bahwa hasil untuk bintang K dapat diekstrapolasi menjadi bintang G seperti matahari. Seandainya Kepler selamat untuk misi yang diperluas, itu akan memperoleh cukup data untuk secara langsung mendeteksi beberapa planet seukuran Bumi di zona layak huni bintang-bintang tipe-G.
Jika bintang-bintang di bidang Kepler mewakili bintang-bintang di lingkungan matahari, maka planet terdekat (seukuran Bumi) diperkirakan akan mengorbit bintang yang berjarak kurang dari 12 tahun cahaya dari Bumi dan dapat dilihat oleh mata tanpa bantuan. Instrumentasi masa depan untuk mencitrakan dan mengambil spektra Bumi ini hanya perlu mengamati beberapa lusin bintang terdekat untuk mendeteksi sampel planet seukuran Bumi yang berada di zona layak huni bintang inangnya.
Pada bulan Januari, tim melaporkan analisis serupa dari data Kepler untuk planet-planet hangus yang mengorbit dekat bintang-bintang mereka. Analisis baru dan lebih lengkap menunjukkan bahwa "alam menghasilkan planet sebanyak mungkin dalam orbit ramah seperti pada orbit dekat," kata Howard.
Via W. Keck Observatory