Sepasang planet jahat ditemukan berkeliaran di Nebula Orion – Dunia Fisika

Sepasang planet jahat ditemukan berkeliaran di Nebula Orion – Dunia Fisika

Stempel Waktu: 12 Oktober 2023 9:22

Kesan seniman tentang planet nakal, yang tampak sebagai objek gelap berpita dengan latar belakang bintang yang terang
Menjadi nakal: Planet-planet bermassa Jupiter sebelumnya telah ditemukan mengambang bebas tanpa bintang induk, tetapi tidak dalam jumlah yang besar dan tidak pernah dalam bentuk pasangan biner hingga penelitian ini dilakukan. (Sumber: NASA/JPL-Caltech)

Lebih dari 500 objek bermassa planet yang mengambang bebas telah ditemukan berkeliaran di Nebula Orion berkat pengamatan baru oleh James Webb Space Telescope (JWST). Yang paling aneh, sekitar 40 objek yang baru ditemukan di Gugus Trapezium nebula ini berada dalam pasangan biner yang lebar, sehingga mengacaukan ekspektasi tentang bagaimana apa yang disebut “planet jahat” ini terbentuk.

Objek bermassa planet yang mengambang bebas dan tidak mengorbit bintang telah ditemukan di wilayah pembentuk bintang sebelumnya, namun belum pernah ditemukan dalam jumlah yang terlihat oleh JWST. Kamera Inframerah Dekat (NIRCam). Benda-benda tersebut terlihat karena masih muda dan bersinar karena panasnya pembentukannya. Seiring waktu, mereka akan mendingin dan menghilang dari pandangan.

Ada dua hipotesis tentang bagaimana planet yang mengambang bebas terbentuk. Salah satunya adalah bahwa mereka berasal dari bintang, yang runtuh dan mengembun langsung dari awan molekul pembentuk bintang. Alasan lainnya adalah mereka terbentuk melalui pertambahan inti di orbit sekitar bintang-bintang muda, yang kemudian dikeluarkan oleh gaya pasang surut gravitasi dan resonansi.

Sebuah misteri JuMBO

Untuk sebagian besar dari 540 objek bermassa planet yang ditemukan di Nebula Orion, “hampir pasti ini merupakan kombinasi dari kedua [proses] tersebut,” kata Samuel Pearson, peneliti di Badan Antariksa Eropa (ESA) dan penulis utama makalah yang belum ditinjau sejawat pra-cetak pada pengamatan baru.

Namun, 40 atau lebih biner lebar – 9% dari total – tidak sesuai dengan gambaran ini. Pearson menyebutnya JuMBO, yang berarti Objek Biner Massa Jupiter, dan itu adalah sebuah misteri.

Masalah utamanya, jelas Pearson, adalah massa JuMBO. Model memperkirakan bahwa massa minimum yang dapat terbentuk langsung dari awan molekuler adalah tiga kali lipat massa Jupiter. Batas minimum ini muncul karena benda yang lebih kecil lebih baik dalam menahan panas, sehingga mencegahnya berkontraksi lebih jauh. Oleh karena itu, kita mungkin mengira bahwa benda-benda bermassa planet yang lebih kecil (termasuk objek terkecil dalam pengamatan JWST, yaitu sekitar 0.6 massa Yupiter) akan terbentuk melalui pertambahan inti – yaitu, dari bawah ke atas, seperti Bumi – dan telah terlontar. dari sistem asal mereka.

“Tetapi masalahnya sekarang adalah kami menemukan mereka berpasangan,” kata Pearson Dunia Fisika. “Bagaimana hal itu bisa terjadi?”

Skenario pembentukan planet

Sejauh ini, ada dua opsi yang tersedia. Salah satunya adalah fungsi massa awal, yang menggambarkan distribusi massa bintang sejak lahir, meluas ke massa yang jauh lebih kecil daripada yang disadari siapa pun. Alasan lainnya adalah JuMBO ini entah bagaimana dikeluarkan dari sistem planet.

Meskipun tidak ada model pasti tentang bagaimana pasangan biner dapat dikeluarkan, ada satu penjelasan yang mungkin muncul Rosalba Perna dari Universitas Stony Brook, bersama dengan Yi Han Wang dan Zhaohuanzhu dari University of Nevada di Las Vegas, keduanya di AS. Di dalam pra-cetak terpisah, mereka mengusulkan sebuah model di mana dua planet raksasa yang mengorbit pada jarak yang sangat jauh dari bintangnya dapat terlontar jika keduanya bergerak sejajar pada saat yang sama ketika sistem tersebut mengalami pertemuan dekat dengan bintang di dekatnya.

Perna dan Wang menunjukkan bahwa dalam model pembentukan planet, planet-planet raksasa dapat menyatu langsung dari piringan pembentuk planet pada jarak lebih dari 50 unit astronomi (yaitu, 50 kali jarak Bumi-Matahari) dari bintangnya.

“Dalam skenario kami, JuMBO lebih memilih terbentuk dari sistem planet dengan dua planet raksasa dengan sumbu semi-mayor yang berdekatan satu sama lain,” kata Wang dan Perna. Dunia Fisika. “Misalnya, jika sistem planetnya luas, konfigurasi yang paling mungkin adalah planet raksasa pada ~100AU dan planet raksasa lainnya pada 70AU.”

Mendorong ke domain baru

Di sebuah kertas diterbitkan pada tahun 2022, Aleks Scholz dari Universitas St Andrews, Inggris dan rekannya memperkirakan bahwa JWST akan mampu mendeteksi sejumlah besar planet jahat bermassa rendah di gugus bintang muda. Scholz mengatakan temuan baru di Nebula Orion membenarkan kesimpulan ini.

“Objek bermassa planet yang baru ditemukan ini benar-benar menarik – jumlahnya sangat banyak, dan banyaknya jumlah biner yang benar-benar tidak terduga,” katanya. Dunia Fisika. “Inilah yang terjadi saat Anda masuk ke domain baru: Anda menemukan hal-hal yang tidak terduga.”

Untuk saat ini, tanggung jawabnya adalah mendapatkan lebih banyak data. Pearson dan rekan penulisnya Mark McCaughrean, yang merupakan penasihat senior bidang sains dan eksplorasi ESA, ingin melihat kembali JuMBO dalam studi selanjutnya, kali ini menggunakan JWST Spektrometer Inframerah Dekat (NIRSpesifikasi). Pengamatan ini harus memastikan bahwa mereka memang bermassa planet dengan memberikan rincian suhu, gravitasi permukaan, dan komposisi atmosfer. Selain itu, Pearson dan McCaughrean berencana mencari objek bermassa planet di gugus bintang muda, NGC 2244, yang lahir dari Nebula Rosette dan terletak 5 tahun cahaya di konstelasi Monoceros. Bintang-bintang di NGC 000 memiliki kepadatan yang lebih kecil dibandingkan bintang-bintang di Trapezium, kata Pearson, yang berarti peluang pertemuan bintang yang mencabut planet dari orbitnya lebih kecil.

“Kemungkinan terjadinya hal ini jauh lebih kecil di wilayah yang sangat jarang penduduknya, jadi jika kita tiba-tiba berhenti melihat JuMBO, itu akan menjadi bukti bagaimana hal ini bisa terbentuk,” jelasnya.

Meskipun hanya sedikit yang diketahui tentang objek-objek bermassa planet ini, Pearson mengatakan mungkin jumlah objek-objek tersebut di galaksi Bima Sakti kita lebih banyak daripada jumlah bintang yang ada. Hal ini menimbulkan pertanyaan tentang cara mendefinisikannya: apakah mereka planet, katai sub-coklat, atau yang lainnya? Mengingat batasan yang sudah kabur antara kategori-kategori ini, hal ini mungkin tidak menjadi masalah, dan Pearson menghindari diskusi semacam itu.

“Cara kami mencoba dan mendefinisikannya adalah cara yang bagus untuk menimbulkan pertengkaran,” katanya sambil tertawa.

Stempel Waktu:

Lebih dari Dunia Fisika