Dipimpin oleh para peneliti dari Trottier Institute for Research on Exoplanets (iREx) Université de Montréal, sebuah tim astronom telah memanfaatkan kekuatan James Webb Space Webb Telescope (JWST) yang revolusioner untuk mempelajari planet ekstrasurya “Saturnus panas” HAT-P-18 b .
Temuan mereka dipublikasikan bulan lalu di jurnal Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Societymemberikan gambaran lengkap tentang atmosfer HAT-P-18 b sambil mengeksplorasi tantangan besar dalam membedakan sinyal atmosfer dari aktivitas bintangnya.
HAT-P-18 b terletak lebih dari 500 tahun cahaya jauhnya dengan massa yang mirip dengan Saturnus tetapi ukurannya mendekati planet Jupiter yang lebih besar. Akibatnya, planet ekstrasurya memiliki atmosfer “menggembung” yang sangat ideal untuk analisis.
Melewati bintang berbintik
Pengamatan dari JWST dilakukan saat HAT-P-18 b melintas di depan bintang mirip Matahari tersebut. Momen ini disebut transit dan sangat penting untuk mendeteksi dan mengkarakterisasi lebih lanjut sebuah planet ekstrasurya dari jarak ratusan tahun cahaya dengan presisi yang mengejutkan.
Para astronom tidak mengamati cahaya yang dipancarkan langsung oleh planet jauh tersebut. Sebaliknya, mereka mempelajari bagaimana cahaya bintang pusat dihalangi dan dipengaruhi oleh planet yang mengorbitnya, sehingga mereka harus mencoba menguraikan sinyal-sinyal yang disebabkan oleh kehadiran planet tersebut dan sinyal-sinyal yang disebabkan oleh sifat-sifat bintang itu sendiri.
Sama seperti Matahari kita, bintang tidak memiliki permukaan yang seragam. Mereka dapat memiliki bintik bintang gelap dan daerah terang, yang dapat menciptakan sinyal yang meniru atribut atmosfer suatu planet. Sebuah studi baru-baru ini terhadap planet ekstrasurya TRAPPIST-1 b dan bintangnya TRAPPIST-1 yang dipimpin oleh mahasiswa doktoral UdeM Olivia Lim menyaksikan letusan, atau suar, di permukaan bintang, yang mempengaruhi pengamatan.
Dalam kasus planet HAT-P-18 b, Webb menangkap planet ekstrasurya tersebut tepat saat ia melewati titik gelap pada bintangnya, HAT-P-18. Hal ini disebut peristiwa spot-crossing, dan dampaknya terlihat jelas dalam data yang dikumpulkan untuk studi baru ini. Tim iREx juga melaporkan keberadaan sejumlah titik bintang lain di permukaan HAT-P-18 yang tidak terhalang oleh planet ekstrasurya.
Untuk menentukan komposisi atmosfer planet ekstrasurya secara akurat, para peneliti harus secara bersamaan memodelkan atmosfer planet serta kekhasan bintangnya. Dalam studi mereka, mereka menunjukkan bahwa pertimbangan seperti itu akan sangat penting dalam melakukan pengamatan planet ekstrasurya di masa depan melalui Webb agar dapat sepenuhnya memanfaatkan potensinya.
“Kami menemukan bahwa penghitungan kontaminasi bintang menyiratkan keberadaan bintik-bintik dan awan, bukan kabut, dan memulihkan kelimpahan uap air hampir pada tingkat yang lebih rendah,” kata penulis utama Marylou Fournier-Tondreau.
“Jadi mengingat bintang tuan rumah dalam sistem membuat perbedaan besar,” tambah Fournier-Tondreau, yang menyelesaikan pekerjaannya sebagai mahasiswa master di iREx dan sekarang sedang mengejar gelar Ph.D. di Universitas Oxford.
“Ini adalah pertama kalinya kami secara jelas mengurai tanda-tanda kabut versus bintik bintang, berkat instrumen NIRIS (Near-Infrared Imager dan Slitless Spectrograph) Kanada, yang memberikan cakupan panjang gelombang yang lebih luas hingga ke domain cahaya tampak.”
H2O, CO2, dan awan dalam suasana yang terik
Setelah memodelkan planet ekstrasurya dan bintang dalam sistem HAT-P-18, para astronom iREx melakukan pembedahan yang cermat terhadap komposisi atmosfer HAT-P-18 b. Dengan memeriksa cahaya yang menyaring atmosfer planet ekstrasurya saat transit di bintang induknya, para peneliti mengetahui keberadaan uap air (H2O) dan karbon dioksida (CO2).
Para peneliti juga mendeteksi kemungkinan adanya natrium dan mengamati tanda-tanda kuat adanya awan di atmosfer HAT-P-18 b, yang tampaknya membungkam sinyal dari banyak molekul yang ditemukan di dalamnya. Mereka juga menyimpulkan bahwa permukaan bintang ditutupi oleh banyak titik gelap yang dapat mempengaruhi interpretasi data secara signifikan.
Analisis sebelumnya terhadap data JWST yang sama yang dipimpin oleh tim di Universitas Johns Hopkins juga mengungkapkan deteksi yang jelas terhadap air dan CO2, tetapi juga melaporkan deteksi partikel kecil di ketinggian yang disebut kabut dan menemukan petunjuk adanya metana (CH4). Para astronom iREx memberikan gambaran berbeda.
Deteksi CH4 belum terkonfirmasi, dan kelimpahan air yang mereka tentukan 10 kali lebih rendah dibandingkan temuan sebelumnya. Mereka juga menemukan bahwa deteksi kabut pada penelitian sebelumnya bisa saja disebabkan oleh bintik bintang di permukaan bintang, sehingga menyoroti pentingnya mempertimbangkan bintang dalam analisis.
Bisakah planet ekstrasurya mendukung kehidupan? Tidak mungkin. Meskipun molekul seperti air, karbon dioksida, dan metana dapat diartikan sebagai tanda biologis, atau tanda-tanda kehidupan, dalam rasio tertentu atau dalam kombinasi dengan molekul lain, suhu terik HAT-P-18 b yang mendekati 600 derajat Celcius bukanlah pertanda baik bagi kehidupan. kelayakhunian planet ini.
Pengamatan di masa depan dari instrumen JWST lainnya, Near Independent Spectrograph (NIRSpec), menjanjikan untuk membantu menyempurnakan hasil tim, seperti deteksi CO2, dan menjelaskan lebih banyak lagi seluk-beluk planet ekstrasurya Saturnus yang panas ini.