Teleskop radio mengkonfirmasi pergerakan bebas

Planet mengorbit bintang. Ini adalah aksiomatik. Atau setidaknya sampai para astronom mulai menemukan planet berbahaya, yang disebut juga planet mengambang bebas (FFP). Beberapa dari planet-planet ini telah terlepas dari cengkeraman gravitasi bintangnya dan kini melayang di angkasa, tidak terikat pada bintang mana pun. Yang lainnya terbentuk secara terpisah.

Para astronom kini telah menemukan bahwa beberapa FFP dapat mengorbit satu sama lain dalam hubungan biner, seolah-olah mereka telah menukar bintangnya dengan planet jahat lainnya.

Pada tahun 2023, para astronom yang bekerja dengan James Webb Space Telescope (JWST) mendeteksi 42 JuMBO di nebula bagian dalam di Orion dan di cluster Trapezium. JuMBO berbeda dari planet mengambang bebas lainnya. Mereka adalah biner bermassa Jupiter.

“Keberadaan biner bermassa planet yang mengambang bebas ini tidak terduga dalam teori pembentukan bintang dan planet kita saat ini.”

Dari “Rekan radio ke biner bermassa Jupiter di Orion,” oleh Rodriquez dkk. 2024.

Dalam penelitian ini, JWST melakukan survei inframerah-dekat di wilayah tersebut menggunakan NIRCam yang kuat. Dia mengamati ledakan dan pancaran dahsyat dari bintang-bintang muda, piringan bintang terionisasi, dan objek lain di wilayah tersebut. Di antara temuan tersebut terdapat 42 JuMBO. “Makalah selanjutnya akan mengeksplorasi temuan ini dan temuan lainnya secara lebih rinci,” tulis penulis makalah tersebut.

Gugus bintang Trapezium terletak di dekat pusat Nebula Orion. Pada tahun 2023, para ilmuwan telah menemukan lebih dari 40 JuMBO di wilayah tersebut. Kredit gambar: NASA, ESA, M. Robberto (STScI/ESA) dan Tim Proyek Perbendaharaan Orion Teleskop Luar Angkasa Hubble

Itulah yang sebenarnya terjadi. Penelitian baru yang diterbitkan dalam The Astrophysical Journal Letters mengkaji salah satu JuMBO secara lebih rinci. Namun alih-alih observasi inframerah, penulis menggunakan observasi dari Karl G. Janský Very Large Array (VLA) untuk menyelidiki objek dalam emisi radio.

Artikel tersebut berjudul “Rekan radio dari objek biner bermassa Jupiter di Orion”. Penulis utamanya adalah Luis Rodriguez, peneliti di Institut Radio Astronomi dan Astrofisika, Universitas Otonomi Nasional Meksiko.

“Keberadaan biner bermassa planet yang mengambang bebas ini tidak terduga dalam teori pembentukan bintang dan planet kita saat ini,” tulis Rodriguez dan rekan-rekannya dalam makalah mereka. “Sistem ini tidak terkait dengan bintang, dan komponennya memiliki massa planet raksasa mirip Jupiter dan jarak di bidang langit sekitar 100 au.”

Pemahaman kita tentang planet dan pembentukannya dimulai dari bintang. Bintang terbentuk di awan molekul raksasa, dan saat terbentuk, piringan gas dan debu yang berputar terbentuk di sekitar bintang. Planet-planet terbentuk di piringan ini dan mengorbit mengelilingi bintang.

Namun planet nakal, yang juga disebut objek masif planet terisolasi (IPMO), dapat terbentuk secara berbeda. Saat ini ada dua penjelasan yang saling bersaing mengenai asal usulnya. Mereka dapat terbentuk di sekitar bintang seperti dijelaskan di atas, atau dapat terbentuk secara terpisah sebagai bintang bermassa rendah dan katai coklat.

JuMBO berkisar antara 0,6 hingga 14 massa Jupiter dan berjarak 28 hingga 384 AU. Saat ini belum ada penjelasan bagaimana objek biner ini bisa terbentuk. Lone rogue planet cocok dengan pemahaman kita tentang bagaimana bintang dan sistem planet terbentuk. Namun JuMBO tidak cocok dengan pemahaman ini.

Benda-benda ini memiliki kesamaan dengan katai coklat, benda subbintang yang lebih masif dibandingkan planet terbesar namun terlalu kecil untuk memicu fusi. Katai coklat dapat ditemukan pada jarak yang lebar dalam pasangan biner. Para astronom telah menemukan sepasang katai coklat yang terpisah pada jarak 240 AU, dan kemungkinan ada biner katai coklat yang terpisah jauh lebih jauh lagi yang belum ditemukan.

Dalam makalah ini, para peneliti memeriksa satu JuMBO tertentu dari penelitian sebelumnya yang disebut JuMBO 24. Mereka mengamati pengamatan VLA selama satu dekade dan menemukan bahwa JuMBO 24 jauh lebih terang dalam luminositas radio daripada katai coklat.

Tentu saja, tim peneliti bertanya-tanya apakah sumber radio yang mereka deteksi berasal dari JuMBO 24. Dengan menelusuri data, mereka menyimpulkan bahwa sangat kecil kemungkinan emisi radio berasal dari sumber selain JuMBO 24. Kemungkinan radio Menurut Peneliti, emisi dan emisi inframerah yang terdeteksi JWST dari sumber terpisah hanya 1 dari 10.000.

Gambar penelitian ini menunjukkan bagaimana emisi infra merah yang terdeteksi oleh JWST dan emisi radio yang terdeteksi oleh VLA keduanya memiliki sumber yang sama. Persegi panjang putih menunjukkan lokasi radiasi infra merah, dan kontur serta skala warna menunjukkan intensitas radiasi radio. Kredit Gambar: Rodriguez dkk. 2024.

Objek yang paling mirip dengan JuMBO dalam hal emisi radio adalah katai ultradingin. Namun JuMBO 24 tidak menunjukkan pola emisi radio yang sama seperti katai ultradingin. “Emisi radio tampaknya stabil pada angka sekitar 50 juta unit dalam rentang waktu berhari-hari dan bertahun-tahun,” para peneliti menekankan, sementara emisi dari katai ultradingin memiliki variabilitas yang lebih besar. Artinya JuMBO 24 merupakan sumber kontinum sentimeter pertama yang terdeteksi dengan objek biner planet.

“Emisi radio sedikit keluar ke arah yang sama dengan sumber inframerah yang terdeteksi oleh JWST, menunjukkan bahwa emisi radio berasal dari kombinasi dua objek bermassa planet,” tulis para peneliti dalam kesimpulan mereka. Mekanisme penyebab emisi radio masih menjadi misteri. “Pengamatan radio lebih lanjut diperlukan untuk menentukan sifat mekanisme emisi radio,” tim menyimpulkan.

Bagi penulis utama Rodriguez, penemuan ini lebih dari sekedar emisi radio yang tidak dapat dijelaskan dan apa arti penemuan ini bagi pemahaman kita tentang bagaimana planet dapat terbentuk. Planet-planet biner yang mengorbit sangat lebar satu sama lain ini dapat menampung bulan-bulan yang berpotensi menjadi habitat kehidupan.

“Yang benar-benar luar biasa adalah bahwa objek-objek ini mungkin memiliki bulan yang mirip dengan Europa atau Enceladus, yang keduanya memiliki lautan air cair di bawah permukaannya yang dapat mendukung kehidupan,” katanya.