MENGGUNAKAN kehebatan Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) milik NASA, para astronom kini tengah menyelidiki sistem planet liar tempat dunia-dunia asing saling bertabrakan secara dahsyat. Penelitian ini berpotensi meretas tabir misteri hipotesis tabrakan purba antara Bumi dan benda langit seukuran Mars bernama Theia, peristiwa hebat yang melemparkan material ke angkasa hingga akhirnya menyatu membentuk Bulan miliaran tahun lalu.
Sistem planet yang masih muda dikenal sangat ganas. Bintang-bintang muda di dalamnya dikelilingi oleh piringan gas dan debu yang disebut piringan protoplanet (protoplanetary disks). Di dalam piringan ini, benda-benda kecil yang disebut planetesimal saling bertabrakan dan menyatu untuk memulai proses pembentukan planet.
Namun, data dari Teleskop Luar Angkasa Spitzer milik NASA yang kini telah pensiun pernah menemukan adanya kelas piringan protoplanet yang jauh lebih brutal dari biasanya, yaitu piringan debu ekstrem (extreme debris disks). Sistem ini mengandung debu hangat dalam jumlah yang sangat besar di dekat bintang muda, mirip dengan wilayah yang dihuni oleh planet-planet berbatu di Tata Surya kita.
Meneliti piringan debu ekstrem terbilang cukup sulit karena sifatnya yang sangat langka. Para ilmuwan mengestimasi bahwa sistem semacam ini hanya ada di sekitar 1 persen bintang. Matahari kita pun diduga pernah menjadi salah satu dari bintang langka tersebut.
Guna memahami fenomena ini, tim ilmuwan mengamati 21 piringan debu ekstrem memanfaatkan ketajaman observasi JWST. Pengamatan tersebut mencakup tindak lanjut terhadap empat dari lima lingkungan berdasarkan data arsip Spitzer, serta pengamatan JWST pada 16 sistem piringan lainnya (12 di antaranya merupakan piringan yang baru diidentifikasi).
“Ini pertama kalinya kami mengumpulkan cukup banyak sistem untuk benar-benar memahami subkelas yang kami sebut sebagai piringan debu ekstrem ini,” ujar ketua tim penelitian, Kate Su, dari Space Science Institute di Boulder, Colorado, dalam sebuah pernyataan resmi.
“Sebelum adanya JWST, informasi kami sangat terbatas. Kami tahu sistem ini aneh dan sangat berbeda dari piringan debu dingin tipikal yang kami kenal, seperti Vega dan Fomalhaut. Sekarang setelah memiliki lebih banyak data, kami dapat memastikan apa di balik piringan ini bagi pembentukan dan evolusi planet.”
Dari sampel tersebut, para peneliti menemukan tiga karakteristik umum pada piringan debu ekstrem: memiliki butiran debu yang lebih kecil dibandingkan piringan “klasik”, konsentrasi debu hangat yang tinggi, serta variasi kecerahan yang tidak teratur.
Langkah berikutnya adalah mencari tahu pemicu fitur-fitur tersebut. Tim meneliti mineral penyusun piringan dan mendapati bahwa sistem ini dapat dikategorikan menjadi dua jenis, kaya akan silika (silica-rich) atau miskin silika (silica-poor).
Piringan yang kaya silika diperkirakan terbentuk akibat tabrakan berenergi tinggi dari objek-objek seukuran Mars, di mana sebagian besar materialnya menguap. Sementara itu, piringan yang miskin silika tercipta dari peristiwa berenergi lebih rendah antara benda-benda langit seukuran Bulan yang saling bergesekan.
Sekitar sepertiga dari piringan debu ekstrem yang diteliti merupakan piringan kaya silika dan hanya ditemukan di sekitar bintang yang berusia di bawah 300 juta tahun. Di sisi lain, piringan miskin silika ditemukan di sekitar bintang dengan rentang usia yang lebih luas serta menunjukkan variasi kecerahan yang lebih dinamis akibat proses tabrakan susulan.
“Melihat emisi inframerah-tengah dan fitur spektral yang indah menggunakan JWST, yang memungkinkan kami mengidentifikasi komposisinya, adalah hal paling mengagumkan bagi saya,” kata anggota tim, Agnes Kospal, dari Konkoly Observatory di Budapest, Hungaria. “Kami tidak punya cara lain untuk mempelajari embrio planet ini secara langsung karena ukurannya yang terlalu kecil.”
Temuan yang telah dipublikasikan di The Astrophysical Journal ini kini dapat diterapkan pada Tata Surya untuk menyusun gambaran yang lebih utuh mengenai evolusinya selama 4,6 miliar tahun. Simulasi era terawal Tata Surya menunjukkan bahwa planet terestrial seperti Bumi seharusnya terbentuk dalam beberapa ratus juta tahun pertama, sejalan dengan usia piringan debu ekstrem kaya silika yang teramati.
“Bagaimana planet berbatu terbentuk dan bagaimana planet raksasa berevolusi adalah bagian dari kisah besar pembentukan Tata Surya. Semuanya adalah satu kesatuan cerita,” pungkas Su. (Space/Z-2)