Teleskop Luar Angkasa Hubble NASA telah mencitrakan pembentukan protoplanet mirip Jupiter melalui apa yang para peneliti gambarkan sebagai “proses yang intens dan keras.” Penemuan ini mendukung teori yang telah lama diperdebatkan tentang bagaimana planet seperti Jupiter terbentuk, yang disebut “ketidakstabilan piringan”.

Planet yang baru terbentuk ini tertanam dalam piringan debu dan gas protoplanet dengan struktur spiral yang khas, berputar di sekitar bintang muda yang diperkirakan berusia sekitar 2 juta tahun. Itu tentang usia ketika planet-planet terbentuk di tata surya kita. (Saat ini, usia tata surya adalah 4,6 miliar tahun.)

“Alam itu cerdas; itu dapat membentuk planet dalam berbagai bentuk yang berbeda,” kata Thayne Currie dari Subaru Telescope dan Eureka Scientific, dan peneliti utama studi tersebut.

Semua planet terbuat dari bahan yang berasal dari piringan bintang. Teori dominan untuk pembentukan planet-planet Jovian disebut “pertambahan inti”, sebuah pendekatan yang menyatakan bahwa planet-planet yang tertanam dalam piringan tumbuh dengan mengakresi benda-benda kecil (berukuran mulai dari butiran debu hingga batu besar) yang bertabrakan dengannya. saat mereka mengorbit bintang mereka. Inti ini secara perlahan mengakumulasi gas dari piringan. Sebaliknya, pendekatan ketidakstabilan piringan adalah model yang menyatakan bahwa ketika piringan besar di sekitar bintang mendingin, gravitasi menyebabkan piringan pecah dengan cepat menjadi satu atau lebih fragmen massa planet.

Planet yang baru terbentuk, yang disebut AB Aurigae b, mungkin sekitar sembilan kali lebih besar dari Jupiter dan mengorbit bintang induknya pada jarak hampir 14 miliar kilometer, lebih dari dua kali jarak Pluto dari Matahari kita. , itu akan memakan waktu lama, jika pernah, untuk sebuah planet seukuran Jupiter terbentuk dengan pertambahan inti. Ini mengarahkan para peneliti untuk menyimpulkan bahwa ketidakstabilan piringan telah memungkinkan planet ini terbentuk pada jarak yang sangat jauh. Dan itu sangat kontras dengan ekspektasi pembentukan planet oleh model akresi inti yang diterima secara luas.

Analisis baru menggabungkan data dari dua instrumen Hubble: Spektrograf Pencitraan teleskop ruang angkasa dan Kamera Inframerah Dekat dan Spektrograf Multi-Objek. Data ini dibandingkan dengan data dari instrumen pencitraan planet canggih yang disebut SCExAO pada Teleskop Subaru Jepang 8,2 meter, yang terletak di puncak Mauna Kea, Hawaii. Sejumlah besar data dari luar angkasa dan teleskop berbasis darat sangat penting, karena sangat sulit untuk membedakan antara planet muda dan fitur kompleks dalam piringan yang tidak terkait dengan planet.

Para peneliti dapat secara langsung mencitrakan exoplanet pembentuk AB Aurigae b, selama periode 13 tahun, menggunakan Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) Hubble dan Near Infrared Camera dan Multi-Object Spectrograph (NICMOS). Di kanan atas, gambar NICMOS Hubble yang diambil pada tahun 2007 menunjukkan AB Aurigae b berada di posisi selatan dibandingkan dengan bintang induknya, yang ditutupi oleh koronagraf instrumen. Gambar yang diambil pada tahun 2021 oleh STIS menunjukkan bahwa protoplanet telah bergerak berlawanan arah jarum jam dari waktu ke waktu.
Kredit: Sains: NASA, ESA, Thayne Currie (Subaru Telescope, Eureka Scientific Inc.); Pemrosesan gambar: Thayne Currie (Subaru Telescope, Eureka Scientific Inc.), Alyssa Pagan (STScI).

“Menafsirkan sistem ini sangat menantang,” kata Currie. “Ini adalah salah satu alasan kami membutuhkan Hubble untuk proyek ini: gambar yang bersih untuk memisahkan cahaya dengan lebih baik dari cakram dan dari planet mana pun.”

Alam sendiri juga membantu kita: piringan besar debu dan gas yang berputar di sekitar bintang AB Aurigae dimiringkan hampir dari sudut pandang kita dari Bumi.

Currie menekankan bahwa umur panjang Hubble telah memainkan peran penting dalam membantu para peneliti mengukur orbit protoplanet. AB Aurigae b awalnya dipandang secara skeptis sebagai sebuah planet. Data arsip dari Hubble, dikombinasikan dengan gambar dari Subaru, terbukti menjadi titik balik dalam mengubah pikiran mereka.

“Kami tidak dapat mendeteksi pergerakan ini dalam waktu satu atau dua tahun,” kata Currie. “Hubble memberikan dasar waktu, dikombinasikan dengan data dari Subaru, 13 tahun, yang cukup untuk dapat mendeteksi gerakan orbital.”

“Hasil ini memanfaatkan pengamatan berbasis darat dan luar angkasa dan kita dapat kembali ke masa lalu dengan pengamatan arsip Hubble,” tambah Olivier Guyon dari University of Arizona, Tucson, dan Subaru Telescope, Hawaii. “AB Aurigae b sekarang telah dianalisis pada berbagai panjang gelombang dan gambaran yang konsisten telah muncul, yang sangat kuat.”

Hasil tim diterbitkan dalam Nature Astronomy edisi 4 April.

“Penemuan baru ini adalah bukti kuat bahwa beberapa planet gas raksasa dapat terbentuk melalui mekanisme ketidakstabilan piringan,” kata Alan Boss dari Carnegie Institution of Science di Washington, DC. “Pada akhirnya, gravitasi adalah yang terpenting, karena sisa-sisa dari proses pembentukan bintang pada akhirnya akan ditarik oleh gravitasi untuk membentuk planet, dengan satu atau lain cara.”

Memahami hari-hari awal pembentukan planet mirip Jupiter memberi para astronom konteks yang lebih kaya tentang sejarah tata surya kita sendiri. Penemuan ini membuka jalan bagi studi masa depan tentang komposisi kimia piringan protoplanet seperti AB Aurigae, termasuk dengan Teleskop Luar Angkasa James Webb NASA.

Teleskop Luar Angkasa Hubble adalah proyek kerjasama internasional antara NASA dan ESA (Badan Antariksa Eropa). Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA di Greenbelt, Maryland, mengelola teleskop tersebut. Space Telescope Science Institute (STScI) di Baltimore, Maryland, melakukan operasi sains Hubble. STScI dioperasikan untuk NASA oleh Association of Universities for Research in Astronomy, di Washington, DC

Berita asli (dalam bahasa Inggris)

Edisi: R. Castro.