Harmoni orbital membatasi kedatangan air yang terlambat di planet TRAPPIST-1

  • Whatsapp


Tujuh planet seukuran Bumi mengorbit bintang TRAPPIST-1 dalam harmoni yang hampir sempurna, dan para peneliti AS dan Eropa telah menggunakan keselarasan itu untuk menentukan seberapa banyak kekerasan fisik yang dapat dialami planet-planet itu pada masa pertumbuhan mereka.

“Setelah planet berbatu terbentuk, benda-benda menabraknya,” kata ahli astrofisika Sean Raymond dari Universitas Bordeaux di Prancis. “Ini disebut pengeboman , atau pertambahan yang terlambat, dan kami peduli akan hal itu, sebagian, karena dampak ini dapat menjadi sumber penting air dan elemen volatil yang mendorong kehidupan.”

Ilustrasi yang menunjukkan seperti apa sistem TRAPPIST-1 dari sudut pandang dekat planet TRAPPIST-1f (kanan). Kredit gambar: NASA/JPL-Caltech

Di sebuah studi tersedia online di dalam Astronomi Alam, Raymond dan rekan dari Rice University yang didanai NASA Planet Pintar proyek dan tujuh lembaga lainnya menggunakan model komputer dari fase pemboman pembentukan planet di TRAPPIST-1 untuk mengeksplorasi dampak yang bisa dialami planet-planetnya tanpa tersingkir dari harmoni.

Menguraikan sejarah dampak planet sulit di tata surya kita dan mungkin tampak seperti tugas yang sia-sia dalam sistem yang berjarak beberapa tahun cahaya, kata Raymond.

“Di Bumi, kita dapat mengukur jenis elemen tertentu dan membandingkannya dengan meteorit,” kata Raymond. “Itulah yang kami lakukan untuk mencoba mencari tahu berapa banyak benda yang menabrak Bumi setelah sebagian besar terbentuk.”

Tetapi alat-alat itu tidak ada untuk mempelajari pemboman di planet ekstrasurya.

“Kami tidak akan pernah mendapatkan batu dari mereka,” katanya. “Kami tidak akan pernah melihat kawah di atasnya. Jadi apa yang bisa kita lakukan? Di sinilah konfigurasi orbital khusus TRAPPIST-1 masuk. Ini semacam tuas yang dapat kita tarik untuk membatasi hal ini.”

TRAPPIST-1, sekitar 40 tahun cahaya jauhnya, jauh lebih kecil dan lebih dingin dari matahari kita. Planet-planetnya dinamai menurut abjad dari b ke h dalam urutan jarak mereka dari bintang. Waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan satu kali orbit mengelilingi bintang – setara dengan satu tahun di Bumi – adalah 1,5 hari di planet b dan 19 hari di planet h. Hebatnya, mereka periode orbit membentuk rasio hampir sempurna , pengaturan resonansi mengingatkan pada not musik yang harmonis . Misalnya, untuk setiap delapan “tahun” di planet b, lima lewat di planet c, tiga di planet d, dua di planet e dan seterusnya.

“Kami tidak dapat mengatakan dengan tepat berapa banyak benda yang menabrak planet-planet ini, tetapi karena konfigurasi resonansi khusus ini, kami dapat menempatkan batas atasnya,” kata Raymond. “Kita dapat mengatakan, ‘Tidak mungkin lebih dari ini.’ Dan ternyata batas atas itu sebenarnya cukup kecil.

“Kami menemukan bahwa setelah planet-planet ini terbentuk, mereka tidak dibombardir oleh lebih dari sejumlah kecil benda,” katanya. “Itu agak keren. Ini adalah informasi yang menarik ketika kita memikirkan aspek-aspek lain dari planet-planet dalam sistem.”

Planet-planet TRAPPIST-1 dibandingkan dengan bulan-bulan Jupiter dan planet-planet di tata surya. Kredit gambar: NASA/JPL-Caltech

Planet-planet tumbuh di dalam piringan gas dan debu protoplanet di sekitar bintang yang baru terbentuk. Cakram ini hanya bertahan beberapa juta tahun, dan Raymond mengatakan penelitian sebelumnya telah menunjukkan bahwa rantai resonansi planet seperti bentuk TRAPPIST-1 ketika planet muda bermigrasi lebih dekat ke bintang mereka sebelum piringan menghilang. Model komputer telah menunjukkan disk dapat menggiring planet ke dalam resonansi. Raymond mengatakan diyakini bahwa rantai resonansi seperti TRAPPIST-1 harus diatur sebelum disk mereka hilang.

Hasilnya adalah planet-planet TRAPPIST-1 terbentuk dengan cepat, sekitar sepersepuluh waktu yang dibutuhkan Bumi untuk terbentuk, kata rekan penulis studi Rice Andre Izidoro, seorang astrofisikawan dan rekan pascadoktoral Planet CLEVER.

CLEVER Planets, dipimpin oleh rekan penulis studi Rajdeep Dasgupta, Profesor Ilmu Sistem Bumi Maurice Ewing di Rice, sedang mengeksplorasi cara-cara planet dapat memperoleh elemen-elemen yang diperlukan untuk mendukung kehidupan. Dalam studi sebelumnya, Dasgupta dan rekan-rekannya di CLEVER Planets telah menunjukkan porsi yang signifikan dari Bumi elemen volatil berasal dari dampak yang membentuk bulan.

“Jika sebuah planet terbentuk lebih awal dan terlalu kecil, seperti massa bulan atau Mars, ia tidak dapat mengumpulkan banyak gas dari piringan,” kata Dasgupta. “Planet seperti itu juga memiliki lebih sedikit kesempatan untuk mendapatkan elemen volatil yang penting bagi kehidupan melalui pemboman yang terlambat.”

Izidoro mengatakan itu akan menjadi kasus Bumi, yang memperoleh sebagian besar massanya relatif terlambat, termasuk sekitar 1% dari dampak setelah tabrakan yang membentuk bulan.

“Kita tahu Bumi memiliki setidaknya satu dampak raksasa setelah gas (dalam piringan protoplanet) hilang,” katanya. “Itu adalah peristiwa pembentukan bulan.

“Untuk sistem TRAPPIST-1, kami memiliki planet bermassa Bumi yang terbentuk lebih awal,” katanya. “Jadi satu perbedaan potensial, dibandingkan dengan formasi Bumi, adalah bahwa mereka dapat, sejak awal, memiliki atmosfer hidrogen dan tidak pernah mengalami dampak raksasa yang terlambat. Dan ini mungkin mengubah banyak evolusi dalam hal interior planet, outgassing, kehilangan volatil, dan hal-hal lain yang berimplikasi pada kelayakhunian.”

Raymond mengatakan studi minggu ini memiliki implikasi tidak hanya untuk studi sistem planet resonansi lainnya, tetapi untuk sistem planet ekstrasurya yang jauh lebih umum yang diyakini telah dimulai sebagai sistem resonansi.

“Super-Bumi dan sub-Neptunus sangat berlimpah di sekitar bintang lain, dan gagasan utama adalah bahwa mereka bermigrasi ke dalam selama fase piringan gas itu dan kemudian mungkin memiliki fase tabrakan akhir,” kata Raymond. “Tetapi selama fase awal itu, di mana mereka bermigrasi ke dalam, kami pikir mereka cukup banyak – mungkin secara universal – memiliki fase di mana mereka adalah struktur rantai yang beresonansi seperti TRAPPIST-1. Mereka hanya tidak bertahan. Mereka akhirnya menjadi tidak stabil nanti. ”

Izidoro mengatakan salah satu kontribusi utama penelitian ini bisa datang bertahun-tahun dari sekarang, setelah NASA Teleskop Luar Angkasa James Webb , Observatorium Selatan Eropa Teleskop Sangat Besar dan instrumen lainnya memungkinkan para astronom untuk secara langsung mengamati atmosfer planet ekstrasurya.

“Kami memiliki beberapa kendala hari ini pada komposisi planet-planet ini, seperti berapa banyak air yang dapat mereka miliki,” kata Izidoro tentang planet yang terbentuk dalam fase migrasi yang beresonansi. “Tapi kami memiliki bilah kesalahan yang sangat besar.”

Di masa depan, pengamatan akan lebih membatasi komposisi interior planet ekstrasurya, dan mengetahui sejarah pemboman akhir planet resonansi bisa sangat berguna.

“Misalnya, jika salah satu planet ini memiliki banyak air, katakanlah fraksi massa 20%, air itu pasti sudah masuk ke planet-planet lebih awal, selama fase gas,” katanya. “Jadi, Anda harus memahami proses seperti apa yang bisa membawa air ini ke planet ini.”

Sumber: Universitas Beras




Pos terkait

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

Situs ini menggunakan Akismet untuk mengurangi spam. Pelajari bagaimana data komentar Anda diproses.