Astronom Mengukur Jumlah Karbon dan Oksigen di Atmosfer Jupiter Panas

Menggunakan Immersion GRating INfrared Spectrometer (IGRINS) di Gemini South Observatory di Cerro Pachon, Chili, tim astronom internasional telah mengukur jumlah yang tepat dari air dan karbon monoksida di atmosfer Jupiter Panas. Planet tersebut berada di tata surya lain yang berajarak sekitar 340 juta tahun cahaya dari Bumi.

Diketahui, ada ribuan planet yang dikenal di luar tata surya kita, yang disebut eksoplanet. Pada penelitian ini, tim berfokus pada planet "WASP-77Ab" sejenis planet ekstrasurya yang disebut "Jupiter panas. Planet itu disebut Jupiter Panas karena mirip seperti Jupiter di tata surya kita, tetapi memiliki suhu di atas 2.000 derajat Fahrenheit.

Para astronom menggunakan teleskop luar angkasa dan teleskop berbasis darat untuk memeriksa bagaimana exoplanet ini terbentuk dan bagaimana mereka berbeda dari planet-planet di tata surya kita. Mereka kemudian fokus mengukur komposisi atmosfernya untuk menentukan elemen apa yang ada, dibandingkan dengan bintang yang diorbitnya.

Penulis utama, Michael Line dari Arizona State University mengatakan, mereka perlu mencoba sesuatu yang berbeda untuk menjawab pertanyaan mereka. Dan analisis mereka tentang kemampuan Gemini South menunjukkan bahwa mereka dapat memperoleh pengukuran atmosfer yang sangat presisi. "Karena ukuran dan suhunya, Jupiter panas adalah laboratorium yang sangat baik untuk mengukur gas atmosfer dan menguji teori pembentukan planet kita," kata Line kepada University of Michigan News.

Astronom dari University of Michigan Emily Rauscher, rekan penulis studi tersebut, mengatakan mengetahui jumlah karbon dan oksigen di atmosfer Jupiter yang panas memungkinkan para peneliti untuk bekerja mundur untuk menentukan bagaimana planet ini terbentuk dan berevolusi untuk menghasilkan atmosfer dengan komposisi tertentu. Tim astronom kemudian menggunakan teleskop Gemini Observatory di Chili, dan telah mempublikasikan hasilnya di jurnal paling bergengsi Nature.

"Ini adalah pertama kalinya kami mengukur karbon dan oksigen bersama-sama -bukan hanya satu atau yang lain, tetapi keduanya bersama-sama memberikan titik akhir terbaik yang kemudian harus dicoba oleh teori pembentukan dan evolusi," kata Rauscher.

Untuk menentukan elemen apa yang membentuk atmosfer planet-planet ini, para ilmuwan mempelajari cahaya dari planet ekstrasurya dengan teleskop berbasis ruang angkasa seperti Teleskop Luar Angkasa Hubble, atau instrumen berbasis darat seperti teleskop Observatorium Gemini. Tim menggunakan instrumen Hubble untuk mengukur uap air. Berdasarkan pengukuran itu, tim memperkirakan kelimpahan oksigen di atmosfer planet.

Untuk mengukur karbon, mereka perlu menggunakan teleskop Gemini South. Gemini South adalah teleskop berdiameter 8,1 meter yang terletak di sebuah gunung di Andes Chili yang disebut Cerro Pachon, di mana udara yang sangat kering dan tutupan awan yang dapat diabaikan membuat ini menjadi lokasi teleskop utama. Menggunakan teleskop Gemini South, dengan instrumen yang disebut Immersion GRating INfrared Spectrometer, tim mengamati cahaya termal dari planet ekstrasurya saat mengorbit bintang induknya.

Rauscher mengkhususkan diri dalam teknik yang digunakan tim untuk mengukur karbon dan oksigen di atmosfer planet. Teknik ini membaca spektrum gas-gas ini untuk menentukannya. "Masalah mendasar ketika Anda mencoba mengukur properti planet-planet ini adalah mereka duduk sangat dekat dengan bintangnya, sangat jauh dan jauh lebih redup daripada bintangnya," katanya. "Karena itu, Anda tidak dapat membuat gambar dan melihat planet ini secara terpisah."

Dari pengukuran yang para peneliti lakukan dari air dan karbon monoksida di atmosfer WASP-77Ab, para peneliti dapat memperkirakan jumlah relatif oksigen dan karbon di atmosfer planet ekstrasurya. "Pekerjaan ini merupakan demonstrasi pathfinder bagaimana kita pada akhirnya akan mengukur gas biosignature seperti oksigen dan metana di dunia yang berpotensi layak huni dalam waktu yang tidak terlalu lama," kata Line