Teleskop Luar Angkasa James Webb kembali memberikan terobosan penting. Para ilmuwan menemukan bukti paling kuat sejauh ini bahwa sebuah planet berbatu di luar Tata Surya memiliki atmosfer. Planet tersebut adalah TOI-561 b, sebuah super-Bumi ultra-panas yang selama ini dianggap mustahil mempertahankan lapisan gas.
Hasil riset ini dipublikasikan pada 11 Desember di jurnal The Astrophysical Journal Letters dan langsung menarik perhatian komunitas astronomi. Pasalnya, temuan ini menggugat asumsi lama bahwa planet kecil yang mengorbit sangat dekat dengan bintangnya akan kehilangan atmosfer akibat radiasi ekstrem.
**Karakteristik Planet Super Panas yang Unik**
TOI-561 b memiliki radius sekitar 1,4 kali Bumi dan mengelilingi bintangnya hanya dalam waktu kurang dari 11 jam. Ia termasuk kelompok langka yang disebut ultra-short period exoplanets, planet dengan periode orbit yang sangat singkat.
Bintangnya sedikit lebih kecil dan lebih dingin dari Matahari. Namun jarak TOI-561 b ke bintang induknya kurang dari satu juta mil, atau sekitar 1/40 jarak Merkurius–Matahari.
Kedekatan ekstrem ini membuat planet tersebut hampir pasti terkunci pasang surut (tidally locked)—satu sisi selalu menghadap bintang, sementara sisi lainnya berada dalam kegelapan permanen. Akibatnya, suhu di sisi siang TOI-561 b diperkirakan jauh melampaui titik leleh batuan, menciptakan samudra magma global di permukaannya.
**Kepadatan Rendah yang Membingungkan**
Yang membuat TOI-561 b istimewa adalah kepadatan massanya yang anomali—lebih rendah dari yang seharusnya dimiliki planet berbatu dengan komposisi mirip Bumi.
“Yang benar-benar membedakan planet ini adalah kepadatannya yang sangat rendah. Ia lebih ringan dari yang kita harapkan jika komposisinya seperti Bumi,” ujar Johanna Teske, penulis utama studi sekaligus ilmuwan di Carnegie Science Earth and Planets Laboratory.
Menurut Teske, TOI-561 b mengorbit bintang tua yang miskin zat besi, berusia sekitar dua kali Matahari, dan berada di wilayah thick disk Galaksi Bima Sakti.
“Planet ini pasti terbentuk dalam lingkungan kimia yang sangat berbeda dari Tata Surya kita,” tambahnya. Komposisinya mungkin mencerminkan planet-planet yang terbentuk ketika alam semesta masih relatif muda.
**Hipotesis Atmosfer Kaya Gas Volatil**
Salah satu hipotesis utama untuk menjelaskan kepadatan rendah tersebut adalah keberadaan atmosfer tebal kaya senyawa volatil, yang membuat planet tampak lebih besar dan lebih “ringan”. Padahal, secara teori, planet kecil yang telah “dipanggang” radiasi bintang selama miliaran tahun tidak seharusnya memiliki atmosfer.
Namun data James Webb justru menunjukkan sebaliknya.
Dr. Anjali Piette dari University of Birmingham menjelaskan: “Kami benar-benar membutuhkan atmosfer tebal yang kaya zat volatil untuk menjelaskan seluruh pengamatan ini. Angin kencang akan mendinginkan sisi siang dengan memindahkan panas ke sisi malam.”
Ia menambahkan bahwa gas seperti uap air dapat menyerap cahaya inframerah dekat yang dipancarkan permukaan planet. “Planet akan tampak lebih dingin karena teleskop mendeteksi lebih sedikit cahaya. Bisa juga ada awan silikat terang yang memantulkan cahaya bintang dan mendinginkan atmosfer,” kata Piette.
**Pengujian dengan Instrumen NIRSpec**
Untuk menguji hipotesis atmosfer, tim menggunakan instrumen NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) milik James Webb. Mereka mengukur suhu sisi siang TOI-561 b berdasarkan kecerlangan inframerah dekat, saat planet bergerak di balik bintangnya—metode yang juga digunakan dalam studi sistem TRAPPIST-1.
Jika TOI-561 b hanyalah batuan telanjang tanpa atmosfer, suhunya seharusnya mendekati 4.900 derajat Fahrenheit (2.700°C). Namun hasil pengamatan menunjukkan suhu sekitar 3.200 derajat Fahrenheit (1.800°C)—masih ekstrem, tetapi jauh lebih dingin dari perkiraan.
Perbedaan besar ini sulit dijelaskan tanpa kehadiran atmosfer yang mampu mendistribusikan panas ke sisi malam.
**Keseimbangan Dinamis Magma-Atmosfer**
Pertanyaannya kini: bagaimana planet sekecil ini bisa mempertahankan atmosfer di lingkungan sekeras itu? Menurut Tim Lichtenberg dari University of Groningen, jawabannya mungkin terletak pada keseimbangan dinamis antara samudra magma dan atmosfer.
“Kami menduga ada keseimbangan antara samudra magma dan atmosfer. Saat gas keluar dari planet untuk membentuk atmosfer, magma menyerapnya kembali ke dalam interior. Planet ini harus jauh lebih kaya zat volatil dibanding Bumi. Ini benar-benar seperti bola lava yang basah,” jelasnya.
Model ini menunjukkan bahwa TOI-561 b bukan sekadar batuan panas, melainkan sistem kompleks yang terus bertukar energi dan materi.
**Program Observasi Komprehensif**
Temuan ini merupakan hasil awal dari Program General Observers James Webb 3860, yang mengamati sistem TOI-561 selama lebih dari 37 jam, mencakup hampir empat orbit penuh planet.
Saat ini, para peneliti masih menganalisis seluruh data untuk memetakan distribusi suhu di seluruh planet dan mempersempit komposisi kimia atmosfernya.
**Implikasi bagi Studi Exoplanet**
Jika hasil lanjutan menguatkan temuan awal, TOI-561 b bisa menjadi tonggak penting dalam studi planet berbatu, sekaligus membuka bab baru tentang bagaimana dan di mana atmosfer dapat bertahan di alam semesta—bahkan di tempat yang sebelumnya dianggap mustahil.
**Mengubah Paradigma Tentang Exoplanet Berbatu**
Penemuan ini menantang pemahaman konvensional tentang kemampuan planet berbatu kecil untuk mempertahankan atmosfer dalam kondisi ekstrem. Selama ini, para astronom berasumsi bahwa planet-planet seperti TOI-561 b akan kehilangan seluruh atmosfernya akibat bombardir radiasi stellar yang intens.
**Metode Penelitian yang Revolusioner**
Teknik pengamatan yang digunakan James Webb dalam studi ini menandai kemajuan signifikan dalam kemampuan manusia untuk mengkarakterisasi atmosfer exoplanet. Kemampuan teleskop untuk mendeteksi perbedaan suhu yang relatif kecil membuka peluang untuk studi serupa pada planet-planet lain.
**Prospek Penelitian Lanjutan**
Tim peneliti berencana melanjutkan observasi
Sumber: Kompas.com
Buku Terkait: