Bintang-bintang yang lewat mengubah orbitnya

Orbit Bumi mengelilingi Matahari terus berubah. Memang tidak berubah secara signifikan dari tahun ke tahun, namun seiring berjalannya waktu tarikan gravitasi Bulan dan planet lain menyebabkan orbit bumi berfluktuasi. Migrasi ini mempengaruhi iklim bumi. Misalnya, pergeseran orbit bumi secara bertahap dan perubahan kemiringan sumbu bumi menyebabkan siklus iklim Milankovitch. Jadi, jika Anda ingin memahami paleoklimat, atau pergeseran iklim bumi seiring berjalannya waktu secara geologis, ada baiknya jika Anda mengetahui seperti apa orbit bumi di masa lalu.

Untungnya, mekanika Newton dan hukum gravitasi bekerja maju dan mundur dalam waktu. Kita dapat menggunakan dinamika Newton untuk memprediksi gerhana dan lintasan pesawat ruang angkasa ke luar tata surya, tetapi kita juga dapat menggunakannya untuk membalikkan waktu dan memetakan orbit Bumi ke masa lalu. Dalam batasan.

Karena tidak ada solusi pasti untuk gerak orbital lebih dari dua benda, kita harus melakukan perhitungan secara komputasi. Ada sedikit kekacauan yang terjadi, jadi ketidakpastian apa pun yang kita miliki mengenai posisi dan pergerakan benda-benda besar di tata surya saat ini akan mengurangi keakuratan retrodiksi kita semakin jauh ke masa lalu. Untungnya, jangkauan radar dan pengukuran lainnya membuat perhitungan kami sangat tepat sehingga kami dapat melacak orbit bumi hingga 100 juta tahun yang lalu dengan cukup yakin. Atau begitulah yang kami duga, karena sebuah makalah baru menunjukkan bahwa kami telah mengabaikan efek gravitasi dari bintang-bintang yang lewat.

Ketidakpastian orbit bumi 54 juta tahun lalu. Kredit: N.Kaib/PSI

Kebanyakan bintang terlalu jauh untuk mempunyai pengaruh terukur terhadap orbit bumi. Mereka tidak lebih menarik bagi dunia kita selain bebatuan jauh di Awan Oort. Namun sesekali ada bintang yang mendekat. Tidak cukup dekat untuk membuat tata surya kita kacau, namun cukup dekat untuk memberikan dorongan gravitasi pada planet-planet surya. Pendekatan jarak dekat terakhir adalah HD 7977. Saat ini, bintang tersebut berjarak sekitar 250 tahun cahaya, namun 2,8 juta tahun yang lalu ia terbang melewatinya pada jarak 30.000 AU, atau setengah tahun cahaya, dari Matahari. Ia bisa terbang sejauh 4000 AU dari Matahari. Pada jarak yang lebih jauh, efek gravitasi HD 7977 dapat diabaikan, namun pada jarak yang lebih dekat, efek gravitasi tersebut akan menjadi signifikan. Jika kita menambahkan hal ini ke dalam perhitungan, ketidakpastian orbit Bumi di masa lalu membuat sulit untuk memastikan jangka waktu lebih dari 50 juta tahun. Dan hal ini mempunyai implikasi signifikan terhadap studi paleoklimat.

Misalnya, sekitar 56 juta tahun yang lalu, Bumi memasuki periode yang dikenal sebagai Maksimum Termal Paleosen-Eosen, ketika suhu global meningkat sebesar 5-8°C. Model orbit menunjukkan fakta bahwa orbit bumi sangat eksentrik pada saat itu, yang mungkin menjadi penyebab utamanya. Namun, studi baru ini meningkatkan ketidakpastian kesimpulan ini, yang berarti bahwa faktor lain, seperti aktivitas geologi, mungkin memainkan peran utama.

Diperkirakan setiap 20 juta tahun sebuah bintang melintas dalam jarak 10.000 AU dari Matahari. Artinya, saat kita memetakan pergerakan orbit Bumi lebih jauh ke masa lalu, kita juga harus mencari efek yang mungkin terjadi pada bintang-bintang.

Tautan: Kaib, Nathan A. dan Raymond, Sean N. “Bintang Transit sebagai Faktor Penting dalam Iklim Paleoklimat dan Evolusi Orbital Tata Surya”. Surat Jurnal Astrofisika 962 (2024): L28.