Teleskop James Webb Deteksi Planet yang Mengorbit Bintang Kerdil Putih
Katai putih adalah bintang yang sangat padat seukuran Bumi yang merupakan hasil dari bintang mirip Matahari yang menghabiskan semua bahan bakar nuklirnya. Pada dasarnya, katai putih adalah apa yang akan menjadi Matahari kita pada akhir masa hidupnya miliaran tahun dari sekarang. Jadi, mengapa katai putih menjadi perhatian khusus untuk pencarian kehidupan di luar Bumi?
Mary Anne Limbach, Kandidat PhD di Departemen Fisika & Astronomi di Texas A&M University dan penulis utama studi tersebut, menjelaskan betapa sulitnya mendeteksi biosignatures di planet dalam zona layak huni (HZ) bintang mirip Matahari karena ke Matahari menjadi 10 miliar kali lebih terang dari Bumi. Dia mengatakan ini berarti instrumen JWST tidak akan dapat mendeteksi planet ekstrasurya analog Bumi karena cahaya bintang menenggelamkan cahaya analog Bumi yang sedang dicitrakan.
“Di sisi lain, katai putih, sisa-sisa bintang mati, jauh lebih kecil dari Matahari,” kata Limbach. “Faktanya, ukuran (radius) katai putih hampir sama dengan Bumi. Dalam inframerah, katai putih hanya sekitar 100 kali lebih terang daripada analog Bumi. Juga, kebanyakan katai putih tidak memiliki bintik bintang atau suar, melainkan tetap pada kecerahan konstan dari waktu ke waktu. Jadi, jika kita menempatkan katai putih dan analog Bumi pada 5 parsec, kita masih tidak dapat mencitrakan Bumi-analog, tetapi kita harus mendeteksi 1% cahaya ekstra yang kita terima karena kehadiran Bumi. Cahaya ekstra ini disebut sebagai 'kelebihan inframerah' yang merupakan metode yang kami usulkan dalam makalah untuk mendeteksi eksoplanet katai putih.” Untuk konteksnya, satu parsec setara dengan 3,26 tahun cahaya.
Dengan menggunakan metode ini, para peneliti menemukan JWST mampu mendeteksi kelebihan inframerah dari eksoplanet raksasa gas dingin yang mengorbit katai putih dalam jarak 15 parsec dari Bumi, bersama dengan eksoplanet terestrial sedang atau panas, yang mencakup analog Bumi dan Merkurius, dalam jarak 10 parsec dari Bumi. Studi ini juga membahas bagaimana tindak lanjut pengamatan spektroskopi menggunakan MIRI dapat digunakan untuk mencari biosignatures di dunia terestrial dalam zona layak huni katai putih. Sementara temuan ini luar biasa, dapatkah JWST digunakan untuk mengamati biosignatures di planet di sekitar bintang selain katai putih?
“Spektroskopi transit, yang merupakan metode untuk mengkarakterisasi atmosfer eksoplanet, adalah metode lain yang telah diusulkan untuk mencari biosignatures dengan JWST,” jelas Limbach. “Makalah penelitian lain telah mengeksplorasi menggunakan teknik ini untuk katai putih dan bintang katai M (yang kurang masif dari matahari, tetapi masih menggabungkan hidrogen). Menggunakan spektroskopi transit JWST, dibutuhkan ratusan jam untuk mendeteksi biosignatures di planet Trappist-1, katai-M yang paling disukai untuk pengamatan ini. Sebagai perbandingan, untuk mendeteksi biosignatures pada analog bumi yang mengorbit katai putih pada 5 parsec akan memakan waktu sekitar 25 jam menggunakan metode kelebihan inframerah yang kami usulkan. Namun, ada satu hal yang menarik: kita tahu tentang exoplanet Trappist-1, tetapi kita belum mendeteksi exoplanet terestrial di sekitar katai putih. Karenanya,
Sistem Trappist-1 adalah sistem bintang yang terletak 12 parsec (39 tahun cahaya) dari Bumi dengan setidaknya tujuh planet seukuran Bumi mengorbit di sekitar bintang yang 12 kali lebih kecil dari Matahari kita, dengan studi tahun 2021 menunjukkan semua tujuh planet berbagi kepadatan yang sama, menunjukkan bahwa mereka mungkin dunia berbatu. Jadi, apa masa depan untuk mencoba menemukan kehidupan di luar Bumi?
“NASA memiliki rencana untuk membangun teleskop yang mampu mencitrakan planet ekstrasurya yang layak huni di sekitar bintang seperti matahari, tetapi tidak ada observatorium ruang inframerah mendatang yang direncanakan dengan sensitivitas yang sebanding dengan JWST,” kata Limbach. “Jadi, pengamatan dengan instrumen JWST/MIRI mungkin satu-satunya kesempatan kita untuk mencari kehidupan di sekitar katai putih terdekat. Jika ada banyak kehidupan di lokasi yang tidak jelas ini, kami kemungkinan besar akan mendeteksi biosignatures di dunia ini dengan JWST dalam waktu dekat jauh sebelum kami memiliki observatorium yang mampu mengkarakterisasi analog Bumi yang mengorbit bintang seperti matahari.”
