Mencari Planet di Luar Tata Surya

Oleh: Taufiq Hidayat

Begitu banyak bintang di langit malam, adakah di antara mereka yang memiliki planet? Jika memang ada, adakah di antara mereka yang mirip Bumi? Lalu, apakah mereka juga memiliki atmosfer? Apakah kehidupan juga mungkin terbentuk? Seperti apa? Mungkinkah ada kehidupan cerdas di bintang lain? Dan seterusnya. Mereka ini hanyalah sebagian dari pertanyaan-pertanyaan yang terus mengganggu manusia selama ribuan tahun. Kita ingin tahu apakah kita sendirian di jagad raya ini…

Planet di Tata Surya

Coba lihat langit malam. Jika kita cukup beruntung berada di daerah yang gelap jauh dari lampu-lampu kota, di suatu malam yang cerah, kita akan melihat ribuan bintang bertebaran di langit. Sebagian besar bintang-bintang itu merupakan bintang-bintang redup, yang menghiasi langit dengan pemandangan yang menakjubkan. Bintang-bintang terang biasanya digunakan sebagai penanda rasi bintang. Namun, di antara kelap-kelip benda langit itu, berapa banyak yang bisa kita identifikasi sebagai planet?

Yang pertama mungkin Venus, si Bintang Timur atau Bintang Kejora, yang biasanya cukup mudah kita temukan di petang hari setelah Matahari terbenam atau di kala fajar. Selain itu, Jupiter biasanya mudah kita kenali sebagai benda yang sangat terang. Sepintas sangat mirip dengan bintang terang. Berbeda dengan Venus, Jupiter bisa kita temui di tengah malam. Setelah itu, Mars, yang mungkin cukup mudah kita kenali dengan warnanya yang kemerahan. Bagi yang cukup jeli, Saturnus pun relatif mudah kita temukan. Sementara itu, Merkurius, planet kecil yang paling dekat dengan Matahari, dapat dilihat di petang hari menjelang Matahari terbenam. Umumnya, agak sulit melihat planet ini tanpa alat bantu. Karena itu, dari malam ke malam, biasanya kita hanya menemukan tak lebih dari empat planet (tentu saja tidak termasuk Bumi kita sendiri, planet tempat kita tinggal). Jumlah ini sungguh sangat tidak sebanding dengan banyaknya bintang yang kita lihat itu.

Selama ribuan tahun, kita hanya mengenali 6 planet. Istilah planet diambil dari bahasa Yunani, yang berarti pengembara. Jika kita perhatikan baik-baik, posisi planet-planet tersebut memang berubah dari malam ke malam relatif terhadap bintang-bintang tetap (atau bintang-bintang yang letaknya jauh sekali). Itu sebabnya benda-benda tersebut dinamakan “si pengembara”. Planet pertama yang ditemukan di era modern adalah Uranus pada tahun 1781 oleh astronom William Herschel ketika dia melakukan survei langit menggunakan teleskop. Berikutnya, para astronom menunggu 65 tahun sampai ketika planet Neptunus ditemukan tahun 1846. Berbeda dengan penemuan Uranus, planet Neptunus dapat ditemukan berkat perhitungan gangguan gravitasi yang dilakukan oleh U. J. J. Le Verrier dan J. C. Adams. Akhirnya, Pluto ditemukan tahun 1930 oleh Clyde Tombaugh, menunggu 84 tahun setelah penemuan Neptunus. Dewasa ini, kita menyebut Pluto sebagai planet kerdil.

Semua planet yang telah kita sebutkan ini tidak lain adalah planet-planet tetangga kita, atau planet di Tata Surya, yakni planet-planet dalam keluarga Matahari. Matahari adalah sebuah bintang, yaitu sebuah benda langit panas, yang mampu membangkitkan energi melalui proses termonuklir. Sederhananya, planet berbeda dengan bintang dalam hal planet tidak menghasilkan energinya sendiri. Ukuran planet jauh lebih kecil daripada bintang dan merupakan benda dingin.

Mencari Planet di Bintang Lain

Jika bintang sedemikian banyak, mengapa tidak dengan planet? Lebih dari dua ribu tahun yang lalu, para filosof Yunani, seperti Epicurus dan Aristoteles, telah berspekulasi mengenai keberadaan planet-planet mirip dengan Bumi. Demikian pula, para astronom percaya, di antara 100 miliar bintang di galaksi kita, haruslah ada planet-planet. Jika mengamati Pluto saja sudah sedemikian sulitnya, lantas bagaimana dengan mencari planet di bintang lain? Bintang yang tampak hanya sebagai titik cahaya, kalaupun ada planet di antaranya, tentunya akan sangat sulit dideteksi.

Pada tahun 1943, Dirk Reuyl dan Erik Holmberg, dua astronom dari Observatorium McCormick (Virginia), menyimpulkan bahwa bintang ganda 70 Ophiuci kemungkinan memiliki sebuah planet yang bermassa sekitar 10 kali massa planet Jupiter. Kesimpulan ini didapatkan dari pengukuran fotografik selama 10 tahun. Berikutnya, Kaj Aage Strand, dari Observatorium  Sproul (Pennsylvania) mengumumkan bahwa bintang 61 Cygni memiliki planet yang bermassa 16 kali massa Jupiter. Namun, tidak ada konfirmasi lanjutan dari pengamatan ini sehingga keberadaan planet luar-surya tersebut masih belum banyak menarik perhatian.

Piet van de Kamp adalah astronom lain yang sangat tekun mencari planet selama puluhan tahun. Melalui pengamatan yang sangat panjang, di tahun 1969, van de Kamp meyakini bahwa bintang Barnard memiliki dua planet dengan massa 0,8 dan 1,1 massa Jupiter, masing-masing dengan periode revolusi 12 dan 26 tahun. Namun, kalangan astronom masih meragukan hasil tersebut yang kemungkinan dipengaruhi oleh kesalahan dalam peralatan yang digunakan. Tahun 1992, astronom radio A. Wolszczan dan A. Frail mengumumkan penemuan planet-planet seukuran Bumi yang mengelilingi pulsar PSR B1257+12. Pada saat itu hal ini sangat mengejutkan karena bagaimana mungkin terdapat planet yang “selamat” mengelilingi pulsar yang pada dasarnya terbentuk akibat dari ledakan supernova.

Planet Raksasa: 51 Peg b, 47 Uma b and 70 Vir b

Upaya pencarian yang panjang ini akhirnya membuahkan hasil; 65 tahun setelah penemuan Pluto. Tahun 1995, Michel Mayor dan Didier Queloz, dari Observatorium Geneva (Swiss) berhasil mendeteksi keberadaan planet yang mengelilingi bintang deret utama 51 Pegasi menggunakan metode spektroskopi kecepatan radial (lihat tulisan lain tentang metode mendeteksi planet luar-surya di edisi kali ini). Keberhasilan ini berkat kerja keras mereka mendesain dan merealisasikan spektrograf yang sangat sensitif sejak 15 tahun sebelumnya. Planet yang ditemukan bermassa 0,5 massa Jupiter, namun hanya berjarak 0,05 SA (Satuan Astronomi – jarak Bumi-Matahari) dari bintang induknya, sehingga periode revolusinya sangat pendek, yaitu 4,2 hari! Penemuan ini dikonfirmasi oleh astronom Amerika Geoffrey Marcy dan Paul Butler. Setahun berikutnya mereka mengumumkan penemuan dua planet lain, yaitu 47 Ursae Majoris b (bermassa 3,4 kali massa Jupiter dan periode orbit 3 tahun) dan 70 Virginis b (bermassa 6,6 massa Jupiter dengan periode 117 hari dan bentuk orbit elips yang sangat lonjong).

Sejak saat itu kita memasuki revolusi baru dalam astronomi, kita masuk dalam era planet luar-surya. Tata Surya bukan lagi objek yang unik di Galaksi Bima Sakti. Planet-planet juga tersebar di galaksi.

Penemuan Sampai Maret 2011

Dari bulan ke bulan, tahun ke tahun, jumlah planet yang ditemukan semakin banyak. Sampai akhir Maret 2011 telah ditemukan sebanyak 539 planet luar surya. Mereka ini tersebar dalam lebih dari 400 sistem keplanetan, dan sebagian di antaranya (lebih dari 50 sistem) merupakan sistem multi planet seperti Tata Surya kita. Jika kita ambil tahun 1995 sebagai awal penemuan planet luar-surya, maka sampai saat ini rata-rata ditemukan 3 planet per bulan. Sebuah akselerasi yang luar biasa setelah menunggu selama ribuan tahun. Tentu saja jumlah ini akan terus bertambah.

Namun perlu kita catat bahwa planet-planet yang sudah ditemukan ini masih didominasi oleh planet-planet raksasa (sekitar 90%) dengan massa antara 17 sampai 25 massa Jupiter. Sisanya adalah planet seukuran 1 sampai dengan 15 kali massa Jupiter. Tentu saja hal ini dapat terjadi karena lebih mudah mendeteksi planet raksasa daripada mendeteksi planet-planet kebumian. Sampai sejauh ini planet Gl 581e merupakan planet dengan massa terkecil yang sudah ditemukan, yaitu memiliki massa minimum sekitar 1,9 kali massa Bumi. Planet ini merupakan planet keempat yang ditemukan di bintang Gl 581.

Extrasolar. Credit david A Hardy

Ragam Planet Luar-surya  

Dengan penemuan-penemuan tersebut, ternyata kita dapati fakta bahwa sebagian besar sistem keplanetan tersebut sangat berbeda dengan Tata Surya. Planet raksasa yang berada pada jarak sangat dekat dengan bintang induknya, disebut Jupiter-panas, dapat terjadi karena mekanisme migrasi dari daerah jauh (sekitar jarak seperti Jupiter ke Matahari, 5 SA) menuju ke daerah sangat dekat dengan bintang induk, ketika proses pembentukan planet tersebut sedang berlangsung. Namun adanya planet raksasa yang berada dalam orbit dengan eksentrisitas cukup lonjong tidak diprediksi oleh teori pembentukan Tata Surya. Karena itu, haruslah terjadi mekanisme lain yang memungkinkan proses tersebut berlangsung.  Selain itu, planet-planet seukuran Neptunus juga cukup banyak ditemukan dalam orbit yang sangat dekat dengan bintangnya, sehingga dinamakan Neptunus-panas. Atmosfer dari planet-planet semacam ini dapat mengalami “penguapan” karena pemanasan yang dialami dapat menyebabkan hilangnya atmosfer, sehingga hanya menyisakan inti planet raksasa, berukuran beberapa kali massa Bumi.

Di Tata Surya kita mengenal planet raksasa (Jovian) dan planet kebumian. Planet Uranus misalnya, memiliki massa 15 kali massa Bumi. Tetapi untuk planet luar surya, telah ditemukan planet-planet dengan massa antara 2 sampai dengan 5 kali massa Bumi, sehingga dikategorikan sebagai Bumi super. Para astronom bahkan telah menemukan planet yang berada dalam sistem bintang ganda (misalnya, pada bintang gamma Cephei).

 Adanya planet mengelilingi pulsar juga menambah daftar planet-planet yang dapat berada dalam lingkungan sangat berbeda dengan apa yang kita temui di Tata Surya. Selain itu, adanya mekanisme migrasi juga tidak menutup kemungkinan adanya planet-planet yang terlepas dari bintang induknya, dan menjadi pengembara di galaksi. Oleh karena itu, definisi tentang planet yang sudah pernah ditetapkan oleh IAU tahun 2006 bisa jadi akan direvisi kembali setelah kita menemukan semakin banyak planet dengan ciri-ciri yang sangat berbeda dengan yang kita temui di Tata Surya.

Pencarian Berlanjut

Selain dari pengamatan menggunakan teleskop landas-bumi, saat ini masih terdapat wahana antariksa, misalnya CoRot dan Kepler yang akan terus menambah penemuan planet-planet di bintang lain. Planet-planet seukuran Bumi atau yang lebih kecil diharapkan akan dideteksi melalui misi seperti TPF-I dan Darwin, dalam dasawarsa ini.

Oleh karena itu kita yakin masih banyak kejutan-kejutan baru yang akan terus berdatangan. Pencarian kita tentang adanya kehidupan di luar Bumi pun mungkin akan memberikan hasil dalam waktu yang tak terlalu lama lagi.***

Lembang, 27 Maret 2011. (Penulis adalah dosen di Prodi Astronomi ITB  dan mantan Direktur Observatorium Bosscha)