Bagaimana Teleskop Generasi Berikutnya Akan Membantu Kita Berburu Exoplanet

Dalam beberapa tahun terakhir, kita telah menemukan sejumlah planet menakjubkan di luar tata surya kita. Selain itu berpotensi layak huni, kami juga menemukan exoplanet yang ada lebih panas dari bintang, memiliki hujan besi dan langit kuning, dan itu memiliki kepadatan permen kapas. Tapi kita masih baru saja menggali permukaan dari apa yang ada di luar sana.

Misi perburuan planet generasi berikutnya akan melangkah lebih jauh, mengidentifikasi exoplanet dan menentukan kelayakan huninya bahkan dari jarak ribuan tahun cahaya. Untuk mempelajari lebih lanjut tentang cara Anda memburu planet di tumpukan jerami galaksi kita, kami berbicara dengan tiga pakar yang mengerjakan proyek planet ekstrasurya mutakhir.

Ledakan planet ekstrasurya

Planet ekstrasurya pertama ditemukan pada tahun 1992, dan dalam waktu kurang dari tiga dekade, jumlah planet yang diketahui di luar tata surya kita telah meningkat pesat. NASA perkiraan bahwa jumlah exoplanet yang diketahui meningkat dua kali lipat setiap 27 bulan.

Penemuan exoplanet dimulai dengan menggunakan teleskop berbasis darat, seperti penemuan exoplanet 51 Peg b yang terkenal pada tahun 1995, yang mana dua astronom Swiss menerima Hadiah Nobel. Namun perburuan planet ekstrasurya benar-benar meningkat pesat dengan munculnya teleskop pemburu planet berbasis ruang angkasa seperti milik NASA. Kepler Dan tes misi.

Kini, misi baru dari NASA dan ESA (Badan Antariksa Eropa) mengidentifikasi dan memeriksa exoplanet jauh dengan lebih detail dibandingkan sebelumnya.

Menemukan exoplanet di galaksi kita

PLATO adalah teleskop luar angkasa pemburu planet generasi berikutnya dari ESA, dan saat ini sedang dibangun dengan tujuan peluncuran pada tahun 2026. Misi ini akan berkonsentrasi pada bintang-bintang terang yang relatif dekat dengan kita di galaksi, biasanya berada di wilayah yang berjarak antara 300 dan 1.000 tahun cahaya, mengamati setiap area setidaknya dua tahun.

Misi tersebut akan mencari dunia yang layak huni menggunakan metode transit, di mana para peneliti mengukur kecerahan bintang yang jauh. Jika kecerahan bintang turun secara berkala, itu berarti ada planet yang melintas di antara bintang tersebut kita dan bintang, menghalangi sebagian cahaya yang dilepaskan oleh bintang dan menyebabkan penurunan kecerahan. Mengukur penurunan ini secara tepat memungkinkan instrumen seperti PLATO menghitung ukuran planet dengan sangat akurat.

Periode observasi dua tahun memungkinkan para ilmuwan untuk mencari planet dengan periode yang lebih lama. Jadi saat misi seperti Kepler mengamati area kecil di langit untuk jangka waktu yang lama, dan TESS mengamatinya. wilayah yang luas untuk langit dalam waktu singkat, PLATO akan melihat wilayah yang luas dan jangka panjang waktu.

Kita memerlukan instrumen dengan periode pengamatan yang lebih lama dibandingkan misi sebelumnya untuk menemukan planet seperti planet kita, Ana Heras, ilmuwan proyek PLATO, menjelaskan kepada Digital Trends dalam sebuah wawancara. “Kami ingin mendeteksi planet mirip Bumi, artinya jika ingin melihat planet mirip Bumi di dalamnya zona layak huni, ia akan memiliki periode orbit satu tahun,” ujarnya. “Jadi kita harus observasi minimal dua tahun, karena kita ingin melihat minimal dua transit.”

Model saat ini menunjukkan bahwa mengamati dua transit bintang tertentu akan memberikan data yang cukup untuk mengidentifikasi dan sampai batas tertentu mencirikan sebuah planet ekstrasurya, namun ada kemungkinan bahwa PLATO akan mengamati area yang sama selama tiga atau bahkan empat tahun jika diperlukan.

Selain planet mirip Bumi ini, PLATO juga akan mengamati bintang katai merah yang lebih dingin, yang berpotensi memiliki planet serupa exoplanet layak huni yang mengorbitnya. Fotometer teleskop yang sangat akurat juga dapat mengukur informasi tentang osilasi bintang yang diamati, yang dapat memberi tahu para ilmuwan tentang struktur internal dan usianya. “Ini akan memungkinkan kita untuk meningkatkan pemahaman tentang evolusi bintang dan pengetahuan umum tentang fisika bintang dengan cara yang luar biasa,” kata Heras.

Salah satu kemungkinan yang paling menarik dari PLATO adalah keakuratannya, bahkan mungkin mampu mendeteksi bulan yang mengorbit di sekitar exoplanet, yang disebut exomoon. Masuk akal jika bulan ada di luar tata surya kita, namun metode yang ada saat ini belum secara pasti mengkonfirmasi deteksi bulan tersebut.

Kemungkinan PLATO dapat menemukan bulan seperti itu membuka kemungkinan untuk mencari berbagai jenis lingkungan yang dapat dihuni — tidak hanya planet mirip Bumi, tetapi juga bulan-bulan serupa. Bulan Saturnus, Enceladus yang merupakan salah satu lokasi non-Bumi yang paling menjanjikan dan berpotensi layak huni di tata surya kita.

Berapa banyak planet yang ada di galaksi kita?

Kami telah menemukan sekitar 4.200 exoplanet sejauh ini, dan lebih banyak lagi yang diumumkan setiap bulannya. Namun masih ada pertanyaan terbuka mengenai berapa banyak planet yang ada di galaksi kita. Penggunaan metode seperti metode transit hanya mengungkap planet-planet dalam konfigurasi tertentu, terutama yang letaknya berdekatan mengorbit ke bintangnya — jadi kita memerlukan gambaran keseluruhan galaksi untuk mendapatkan gambaran yang lebih baik tentang berapa banyak planet yang ada di luar sana. total.

Itulah yang akan dilakukan NASA selanjutnya Teleskop Luar Angkasa Romawi Nancy Grace, atau sederhananya Roman, bertujuan untuk menemukan. Teleskop tersebut saat ini sedang dibangun dan setelah diluncurkan pada akhir tahun 2025 atau awal tahun 2026, teleskop tersebut akan memulai survei langit malam yang disebut Roman Galactic Exoplanet Survey (RGES).

Tujuan dari survei ini bukan untuk menemukan atau menyelidiki exoplanet itu sendiri, melainkan untuk mendapatkan a gambaran besar tentang berapa banyak bintang di galaksi kita yang menampung sistem planet, dan bagaimana sistem tersebut didistribusikan.

Mendeteksi planet dengan membelokkan cahaya

Untuk melakukan survei langit, Roman akan menggunakan teknik yang disebut pelensaan mikro, yang dapat mendeteksi eksoplanet, namun sebagian besar memberi tahu para ilmuwan tentang bintang-bintang di sekitar orbit planet.

“Pelensaan mikro itu unik dalam banyak hal,” peneliti utama RGES, Scott Gaudi, mengatakan kepada Digital Trends dalam sebuah wawancara. Hal ini didasarkan pada proses yang disebut pelensaan gravitasi, yang digunakan untuk mendeteksi bintang. “Cara kerjanya adalah jika Anda menatap sebuah bintang dalam waktu yang cukup lama (sekitar 500.000 tahun) maka secara kebetulan bintang lain di latar depan akan melihatnya. melayang cukup dekat dengan garis pandang Anda terhadap bintang latar tersebut untuk membagi cahaya dari bintang latar tersebut menjadi dua gambar,” katanya menjelaskan.

“Bintang sumber di latar belakang menjadi lebih terang saat bintang di latar depan berada di depannya, karena gravitasi bintang di latar depan membelokkan sinar cahaya yang seharusnya menjauh. dari garis pandang.” Artinya, jika para ilmuwan mengamati sebuah bintang di latar belakang yang menjadi lebih terang dan kemudian menjadi lebih redup, mereka dapat menyimpulkan bahwa ada bintang lain yang lewat di antara bintang tersebut dan bintang tersebut. kita.

Teknik ini dapat disempurnakan lebih lanjut untuk mendeteksi exoplanet. “Jika bintang di latar depan itu kebetulan memiliki sebuah planet, maka planet tersebut memiliki massa, yang berarti ia juga dapat membingkai bintang tersebut secara gravitasi,” kata Gaudi. “Jadi jika salah satu dari dua gambar bintang latar belakang yang dihasilkan oleh bintang induk di latar depan kebetulan lewat dekat dengan planet ini, hal ini akan menyebabkan ledakan singkat. kecerahan atau peredupan tambahan, yang berlangsung antara beberapa jam, pada kasus planet bermassa Bumi, hingga beberapa hari, pada kasus planet bermassa Jupiter planet.”

Masalahnya adalah peristiwa-peristiwa ini, yang mana planet-planet dan bintang-bintang berbaris secara berurutan, jarang terjadi dan tidak dapat diprediksi. Jadi untuk menangkapnya, para astronom perlu mengamati sejumlah besar bintang. “Anda mendapatkan satu peristiwa pelensaan per bintang per 500.000 tahun, jadi itu adalah penantian yang lama,” kata Gaudi. “Jadi, kami memantau sekitar 100 juta bintang di bulge galaksi [area bintang yang padat di tengah galaksi kita] dan pada waktu tertentu, ribuan bintang sedang dilensa.”

Roman akan sangat cocok untuk jenis penyelidikan ini karena ia memiliki bidang pandang yang sangat luas, sehingga memungkinkannya mengamati sebagian besar tonjolan galaksi. Ia juga dapat memantau jutaan bintang dalam skala waktu 15 menit, memungkinkan para peneliti untuk menangkap peristiwa pelensaan ini saat terjadi.

Misi yang saling melengkapi

Data utama yang kita miliki sejauh ini mengenai berapa banyak exoplanet yang mungkin ada di galaksi kita berasal dari Teleskop Luar Angkasa Kepler yang sekarang sudah tidak digunakan lagi. yang mensurvei langit antara tahun 2009 dan 2018, mengukur kecerahan sekitar 150.000 bintang untuk mencari exoplanet menggunakan transit metode.

Misi ini meletakkan dasar bagi penelitian planet ekstrasurya saat ini. Namun berkat metode yang digunakan Kepler, masih banyak exoplanet yang mungkin terlewatkan. Proyek Romawi bertujuan untuk memperluas dan melengkapi pekerjaan ini dengan menggunakan metode yang berbeda.

“Survei RGES penting karena akan melengkapi Kepler,” jelas Gaudi. “Metode pelensaan mikro secara intrinsik sensitif terhadap planet yang letaknya lebih jauh, sehingga planet dengan orbit yang kira-kira lebih besar dibandingkan dengan planet yang letaknya lebih jauh. Bumi." Jika metode ini digunakan oleh alien jauh untuk mengamati tata surya kita, misalnya, metode ini akan mampu mendeteksi semua planet kecuali Air raksa.

“Padahal Kepler hanya peka terhadap planet bermassa Bumi. Jadi kita sangat perlu melakukan survei RGES untuk melakukan sensus statistik eksoplanet di galaksi,” kata Gaudi.

Pelensaan mikro juga tidak bergantung pada cahaya terang dari bintang yang diamati, sehingga memungkinkan para ilmuwan untuk mengamati sistem yang dekat dengan kita dan jauh dari pusat galaksi. Roman akan memungkinkan para peneliti memperoleh pemahaman statistik tentang bagaimana sistem planet didistribusikan ke seluruh galaksi kita, Gaudi berkata: “Jadi kita sebenarnya dapat menentukan distribusi galaksi dari sistem eksoplanet, yang pada dasarnya tidak mungkin dilakukan oleh planet lain mana pun. teknik."

Mengkarakterisasi exoplanet menggunakan transit

Teleskop PLATO dan Romawi akan sangat berharga dalam menemukan exoplanet baru dan memperkirakan jumlah total exoplanet yang ada di galaksi kita. Namun begitu kita mengetahui berapa banyak planet yang ada dan di mana letaknya, kita memerlukan alat baru untuk mempelajari lebih lanjut tentang planet-planet tersebut – menyelidiki karakteristik seperti massa, ukuran, dan usianya. Informasi ini dapat membantu kita melihat jenis planet apa yang ada di luar sana, apakah itu planet gas raksasa seperti Jupiter atau Saturnus, atau planet berbatu seperti Bumi dan Mars.

ESA baru saja diluncurkan teleskop berbasis ruang angkasa baru bernama CHEOPS (CHaracterising ExOPlanets Satellite) yang menyelidiki exoplanet dari orbit. Proyek CHEOPS kemungkinan akan menemukan beberapa exoplanet baru selama masa tugasnya, tetapi tujuan utamanya adalah untuk menyelidiki exoplanet yang ditemukan oleh survei lain secara lebih rinci menggunakan metode transit.

“Kami sebenarnya adalah misi lanjutan,” Kate Isaak, ilmuwan proyek di CHEOPS, menjelaskan kepada Digital Trends dalam sebuah wawancara. “Kami menindaklanjuti untuk menemukan ukuran, antara lain, planet ekstrasurya yang diketahui.”

Artinya, para ilmuwan dalam proyek ini memiliki keuntungan dalam observasinya karena mereka sudah memiliki informasi yang dibutuhkan mengenai kapan transit akan terjadi. Mereka dapat mengarahkan instrumen ke arah planet target pada saat yang tepat saat planet tersebut sedang transit untuk menangkap informasi tentangnya.

CHEOPS baru diluncurkan beberapa bulan yang lalu tetapi sudah menemukan informasi baru tentangnya planet KELT-11b, menemukan bahwa planet unik ini memiliki kepadatan yang sangat rendah sehingga “akan mengapung di atas air dalam kolam renang yang cukup besar,” menurut pernyataan para peneliti.

Mencari Bumi 2

Deteksi dan studi exoplanet bukan hanya tentang menemukan dunia aneh seperti itu KELT-9b atau AU Mikrofon b meskipun. Ini juga merupakan pertanyaan terbesar: Apakah ada kehidupan di luar Bumi atau tidak. Pekerjaan yang dilakukan para astronom kini mulai menyelidiki pertanyaan tidak hanya di mana letak planet, tapi juga apakah planet tersebut layak huni. Pada akhirnya, mereka dapat membantu menentukan apakah planet-planet jauh ini benar-benar menampung kehidupan.

“Salah satu inti ilmu pengetahuan tentang planet ekstrasurya adalah mencari kehidupan,” kata Isaak. “Salah satu yang dicari orang adalah planet mirip Bumi. Bisa dibilang Earth 2.” Hal ini melibatkan pencarian planet berbatu di dalam zona layak huni sebuah bintang – jarak dari bintang tempat air cair dapat berada di permukaan planet. Misi masa depan seperti Teleskop Luar Angkasa James Webb yang akan datang bahkan akan dapat menyelidiki apakah planet ekstrasurya yang jauh memiliki atmosfer.

Heras, ilmuwan proyek PLATO, sependapat dengan pentingnya pencarian kelayakan huni. “Studi tentang kemungkinan adanya planet ekstrasurya yang layak huni merupakan langkah selanjutnya untuk memahami tidak hanya bagaimana planet berevolusi, tapi mungkin juga bagaimana kehidupan muncul,” katanya. “Setelah semua yang kita pelajari tentang exoplanet, langkah selanjutnya adalah mempelajari lebih lanjut tentang perkembangan kehidupan dan bagaimana kehidupan dimulai.”

Ada juga pertanyaan besar mengenai apakah ada tata surya lain di luar sana yang serupa dengan tata surya kita. “Kami juga ingin mengetahui betapa uniknya planet kita,” kata Heras. Dia menjelaskan bahwa meskipun ribuan eksoplanet ditemukan, sangat sedikit di antaranya yang berada dalam zona layak huni bintangnya. “Jadi kita belum tahu, dengan pengetahuan kita, betapa uniknya tata surya kita dan betapa uniknya Bumi.”

Pertanyaan terakhir

Kaitan antara penemuan planet ekstrasurya dan pencarian kehidupan mendorong para ilmuwan yang mengerjakan proyek ini dan keinginan masyarakat untuk mempelajari dunia yang jauh. Mustahil untuk mendengar tentang planet ekstrasurya yang aneh dan tidak membayangkan bagaimana rasanya tinggal di tempat-tempat aneh ini.

“Exoplanet sangat menarik, karena mudah dipahami,” kata Isaak. “Kita hidup di sebuah planet. Pertanyaan apakah kita sendirian adalah pertanyaan yang mendalam – secara filosofis, fisik, psikologis – ini adalah pertanyaan yang menarik dan mudah kita pahami. Mencari dan mempelajari exoplanet adalah langkah menuju pertanyaan apakah kita sendirian… Dengan CHEOPS, kita tidak akan menemukan kehidupan. Kami tidak akan mengakhiri misi dengan mengatakan kami telah menemukan manusia hijau kecil di Planet X. Namun yang akan kami lakukan adalah berkontribusi pada proses yang memungkinkan Anda melakukan hal tersebut dalam jangka panjang.”

Sekalipun pencarian kehidupan tidak menghasilkan apa-apa, itu tetap merupakan temuan yang sangat berarti. Dan pencarian itu sendiri dapat memacu penyelidikan ilmiah dan kontemplasi mendalam mengenai tempat kita di alam semesta.

“Saya pikir kita semua sedang mencari maknanya,” kata Gaudi. “Jika kita bisa mempunyai gagasan tentang apakah kehidupan, bahkan kehidupan sederhana, muncul di planet lain secara terpisah dari kehidupan di Bumi – atau jika tidak, maka kita akan merasa kesepian secara kosmis — salah satu dari kedua hal tersebut akan mempunyai dampak yang sangat besar terhadap pandangan kita terhadap diri kita sendiri dan posisi kita di dunia. semesta. Makna itulah yang mendorong saya secara pribadi untuk mempelajari pencarian kelayakan huni dan potensi kehidupan.”