Hubble mengamati bagaimana planet ekstrasurya raksasa tumbuh

Ilustrasi exoplanet PDS 70b yang baru terbentuk ini menunjukkan bagaimana material dapat jatuh ke dunia raksasa saat menumpuk secara massal. Dengan menggunakan kepekaan Hubble terhadap sinar ultraviolet (UV), para peneliti memperoleh pandangan unik tentang radiasi dari gas-gas yang sangat panas yang jatuh di planet ini, memungkinkan mereka untuk secara langsung mengukur laju pertumbuhan massa planet untuk pertama kalinya. Planet PDS 70b dikelilingi oleh cakram gas dan debunya sendiri yang menarik material dari cakram samudera yang jauh lebih besar di tata surya ini. Para peneliti berasumsi bahwa garis medan magnet memanjang dari cakram di sekitarnya ke atmosfer exoplanet dan mengangkut material ke permukaan planet. Ilustrasi menunjukkan kemungkinan konfigurasi penumpukan magnetosfer, tetapi rekayasa medan magnet yang terperinci membutuhkan pekerjaan masa depan untuk menyelidikinya. Bumi yang jauh telah memperoleh hingga lima kali massa Jupiter selama sekitar lima juta tahun, tetapi diperkirakan berada di akhir proses pembentukannya. PDS 70b mengorbit bintang katai oranye PDS 70 sekitar 370 tahun cahaya dari Bumi di konstelasi Centaurus. Kredit: NASA, Badan Antariksa Eropa, STScI, Joseph Olmsted (STScI)

Sebuah planet ekstrasurya PDS 70b melahap gas dan debu saat terus membangun massa.

Pernahkah Anda membuat dapur berantakan saat memanggang? Dalam beberapa saat mungkin tampak seperti tepung terapung di udara, tetapi begitu Anda menambahkan banyak air dan membentuk adonan, roti menjadi seperti bola. Proses serupa sedang bekerja di tata surya jarak jauh yang dikenal sebagai PDS 70, kecuali tepung dan air yang digantikan oleh gas dan debu. Dalam kasus PDS 70b, gas dan debu perlahan-lahan ditarik masuk saat dunia yang jauh ini menumpuk massa selama jutaan tahun.

Dengan menggunakan Hubble, para peneliti secara langsung mengukur laju pertumbuhan massa PDS 70b untuk pertama kalinya menggunakan kepekaan unik sinar ultraviolet observatorium untuk menangkap radiasi dari gas yang sangat panas yang jatuh ke planet ini. Besar, JupiterOrbit dunia besar kira-kira memiliki jarak yang sama dengan Uranus Itu berasal dari matahari – meskipun mengalir melalui kekacauan gas dan debu saat bergerak melalui tata surya. Planet, yang mulai terbentuk sekitar 5 juta tahun yang lalu, mungkin berada pada akhir proses pembentukannya. Temuan para peneliti membuka cara baru untuk mempelajari pembentukan planet yang dapat membantu astronom lain yang ingin mempelajari lebih lanjut tentang bagaimana planet raksasa tumbuh di tata surya yang jauh.

Very Large Telescope milik European Southern Observatory menangkap gambar jelas pertama dari sebuah planet yang terbentuk, PDS 70b, di sekitar bintang kerdil pada tahun 2018. Planet ini menonjol sebagai titik terang di sebelah kanan pusat gambar, yang diredupkan oleh topeng koronograf digunakan untuk memblokir cahaya bintang pusat. Kredit: ESO, VLT, André B. Müller (ESO)

NASA‘s Teleskop Luar Angkasa Hubble Para astronom memberikan gambaran langka tentang planet seukuran Jupiter yang masih dalam proses memakan materi yang mengelilingi bintang muda.

“Kami tidak tahu banyak tentang bagaimana planet raksasa tumbuh,” kata Brendan Bowler dari University of Texas di Austin. “Sistem planet ini memberi kita kesempatan pertama untuk menyaksikan jatuhnya materi ke planet. Hasil kami membuka area baru untuk penelitian ini.”

Meskipun sejauh ini lebih dari 4.000 exoplanet telah dikatalogkan, sejauh ini hanya sekitar 15 di antaranya yang telah dicitrakan secara langsung dengan teleskop. Dan planet-planet itu sangat jauh dan sangat kecil sehingga hanya berupa titik-titik di gambar-gambar terbaik. Teknologi terbaru tim yang menggunakan Hubble untuk secara langsung memotret planet ini membuka jalan baru untuk informasi lebih lanjut Planet ekstrasurya Penelitian, terutama selama tahun-tahun pembentukan planet.

Planet ekstrasurya masif ini, disebut PDS 70b, mengorbit bintang katai oranye PDS 70, yang sudah diketahui memiliki dua planet aktif di dalam piringan debu dan gas masif yang mengelilingi bintang. Sistem ini terletak 370 tahun cahaya dari Bumi di konstelasi Centauri.

“Sistem ini sangat menarik karena kita bisa melihat sebuah planet terbentuk,” kata Yifan Zhou dari University of Texas di Austin. “Ini adalah planet terkecil dan bonafit yang pernah difoto oleh Hubble secara langsung.” Pada usia 5 juta tahun, planet ini masih mengumpulkan material dan massa bangunan.

Kepekaan Hubble terhadap sinar ultraviolet (UV) memberikan gambaran unik tentang radiasi dari gas yang sangat panas yang jatuh di planet ini. “Pengamatan Hubble memungkinkan kami memperkirakan seberapa cepat planet ini memperoleh massa,” tambah Chu.

Pengamatan Hubble menunjukkan PDS 70b. Gambar chronograph pada kamera Hubble menghalangi silau bintang pusat sehingga planet dapat diamati secara langsung. Meskipun sejauh ini lebih dari 4.000 exoplanet telah dikatalogkan, sejauh ini hanya sekitar 15 di antaranya yang telah dicitrakan secara langsung dengan teleskop. Teknologi terbaru tim yang menggunakan Hubble untuk secara langsung memotret planet ini membuka jalan baru untuk lebih banyak penelitian exoplanet, terutama selama tahun-tahun pembentukan planet. Kredit: Joseph Depasqual (STScI)

Pengamatan ultraviolet, yang ditambahkan ke badan penelitian di planet ini, memungkinkan tim untuk secara langsung mengukur laju pertumbuhan massa planet untuk pertama kalinya. Dunia yang jauh telah bertambah hingga lima kali massa Jupiter selama periode sekitar 5 juta tahun. Laju pertambahan terukur saat ini telah berkurang ke titik di mana, jika laju itu tetap konstan selama jutaan tahun lagi, planet ini hanya akan bertambah 1/100 massa Jupiter.

Zhou dan Bowler menekankan bahwa pengamatan ini adalah satu cuplikan dalam waktu – lebih banyak data diperlukan untuk menentukan apakah laju penambahan massa planet meningkat atau menurun. “Pengukuran kami menunjukkan bahwa planet ini berada pada akhir proses pembentukannya.”

Sistem PDS 70 muda diisi dengan disk gas dan debu primitif yang menyediakan bahan bakar untuk mendorong pertumbuhan planet di seluruh sistem. Planet PDS 70b dikelilingi oleh cakram debu dan gasnya sendiri yang menarik material dari cakram samudera yang jauh lebih besar. Para peneliti berasumsi bahwa garis medan magnet memanjang dari cakram di sekitarnya ke atmosfer exoplanet dan mengangkut material ke permukaan planet.

“Jika material ini mengikuti semburan dari disk ke planet, itu akan menyebabkan hotspot lokal,” kata Chu. “Titik panas ini setidaknya bisa sepuluh kali lipat suhu planet.” Titik panas ini ditemukan bersinar terang dalam sinar UV.

Gambar Kompas PDS 70. Kredit: Joseph Depasqual (STScI)

Pengamatan ini memberikan wawasan tentang bagaimana raksasa gas terbentuk di sekitar matahari kita 4,6 miliar tahun yang lalu. Jupiter mungkin telah mengelompok di sekitar piringan materi jatuh. Bulan-bulan utamanya mungkin juga terbentuk dari sisa-sisa makanan di cakram itu.

Tantangan tim adalah mengatasi cahaya bintang induk. PDS 70b mengorbit pada jarak yang kira-kira sama dengan orbit Uranus dari matahari, tetapi bintangnya 3000 kali lebih terang daripada planet pada panjang gelombang UV. Saat Chu memproses foto-fotonya, dia dengan hati-hati menghilangkan silau bintang, hanya menyisakan cahaya dari planet di belakang. Dengan melakukan ini, dia menyaring batas seberapa dekat sebuah planet dengan bintangnya dalam pengamatan Hubble dengan faktor lima.

“31 tahun setelah peluncuran, kami masih mencari cara baru untuk menggunakan Hubble,” tambah Bowler. Strategi pengawasan dan teknologi pasca-pemrosesan Yifan akan membuka jendela baru untuk mempelajari sistem yang serupa, atau bahkan sama, berulang kali dengan Hubble. Melalui pengamatan di masa mendatang, kami dapat menemukan kapan sebagian besar gas dan debu jatuh di planet mereka, dan jika itu terjadi dengan kecepatan tetap. “

Hasil para peneliti dipublikasikan pada April 2021 di Jurnal Astronomi.

Referensi: “Pengukuran Luar Angkasa Hubble UV dan Hα dari Emisi Berlebih Kumulatif dari Planet Raksasa Kecil PDS 70B” Diposting oleh Yevan Zoe, Brendan B. Bowler, Kevin R Wagoner, Glenn Schneider, Daniel Abay, Adam L. M Close, Gregory J Hershige dan Main Fang, 29 April 2021, Jurnal Astronomi.
DOI: 10.3847 / 1538-3881 / abeb7a

Teleskop Luar Angkasa Hubble adalah proyek kerjasama internasional antara NASA dan Badan Antariksa Eropa (European Space Agency). Teleskop dioperasikan oleh Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA di Greenbelt, Maryland. Institut Sains Teleskop Luar Angkasa (STScI) di Baltimore, Maryland, melakukan operasi sains Hubble. STScI dioperasikan untuk NASA oleh Association of Universities for Astronomy Research di Washington, DC