Pesawat Luar Angkasa LUCU Seukuran Kotak Sereal NASA Memberikan Detail Baru Tentang “Jupiter Panas”

NASAPesawat ruang angkasa CUTE milik CUTE, meskipun ukurannya kecil, telah secara signifikan meningkatkan pengetahuan kita tentang “Jupiter panas”, mengungkap beragam perilaku atmosfer dan berkontribusi pada pemahaman kita tentang evolusi planet, sekaligus menawarkan pengalaman praktis bagi siswa.

Sebuah pesawat ruang angkasa seukuran kotak sereal telah mengumpulkan pengukuran yang tepat terhadap atmosfer planet besar dan menggembung yang disebut “Jupiter panas”. Temuan ini, yang dipimpin oleh tim dari CU Boulder, dapat membantu mengungkap bagaimana atmosfer di sekitar planet ini dan sejumlah dunia lain keluar ke luar angkasa.

Pengamatan ini merupakan hasil pertama yang diperoleh dari pesawat ruang angkasa NASA yang bekerja keras yang dikenal sebagai Colorado Ultraviolet Transit Experiment (CUTE).

Kevin France, peneliti utama misi tersebut, mempresentasikan hasil kelompok tersebut pada pertemuan American Geophysical Union tahun 2023 di San Francisco.

Pesawat luar angkasa berukuran kecil, yang panjangnya hanya 14 inci, mungkin lucu, tetapi temuan ilmiahnya sama sekali tidak lucu. Sejak diluncurkan pada September 2021, CUTE telah melatih teleskop ultraviolet tunggalnya di serangkaian Jupiter panas, sekitar ratusan tahun cahaya dari Bumi.

Ciri-ciri Jupiter Panas

Jupiter Panas adalah salah satu planet terpanas dan paling marah di galaksi. Seperti namanya, mereka adalah raksasa gas seperti kita Jupiter. Namun, planet-planet ini berada lebih dekat dengan bintang asalnya, menyelesaikan orbitnya kira-kira sekali setiap beberapa hari Bumi. Dalam prosesnya, radiasi bintang memanaskan Jupiter hingga ribuan derajat Fahrenheitdan atmosfernya membengkak hingga sangat besar, seperti roti yang mengembang di oven.

Para peneliti telah lama menduga bahwa hantaman radiasi bintang yang terus-menerus ini dapat menghilangkan atmosfer di sekitar beberapa planet ekstrasurya selama jutaan hingga miliaran tahun. Data dari CUTE menunjukkan bahwa prosesnya mungkin tidak sesederhana itu.

Tim CUTE, yang terdiri dari beberapa mahasiswa sarjana dan pascasarjana, sejauh ini telah mengamati tujuh Jupiter panas, dan masih banyak lagi yang akan datang. Beberapa dari mereka tampaknya kehilangan atmosfernya, namun yang lainnya tidak.

“Planet-planet tampaknya hadir dalam berbagai bentuk,” kata France, profesor di Laboratorium Fisika Atmosfer dan Luar Angkasa (LASP) dan Departemen Ilmu Astrofisika dan Planet.

Dia menambahkan bahwa CUTE membantu para ilmuwan untuk menyusun panduan lapangan mereka tentang berbagai jenis planet yang ada di bumi Bima Sakti Galaksi—termasuk galaksi yang tidak mirip dengan tetangga dekat Bumi.

“Kami ingin memahami bagaimana tata surya kita cocok dengan keluarga tata surya di alam semesta,” kata France. “Itu berarti memahami planet-planet besar, planet-planet kecil, planet-planet yang mungkin memiliki kehidupan dan planet-planet yang pasti tidak memiliki kehidupan—dan semua proses fisik penting yang terjadi di planet-planet ini.”

Menjadi Panas Di Sini

Jalan CUTE menuju kesuksesan ilmiah tidaklah mudah.

Ketika pesawat ruang angkasa pertama kali memasuki orbit di sekitar Bumi, Prancis dan rekan-rekannya segera menyadari bahwa pesawat tersebut tampaknya mengalami beberapa gangguan—masalah normal bagi banyak satelit kecil, atau CubeSat, yang sering menguji teknologi yang belum pernah diterbangkan ke luar angkasa. Dalam satu kasus, penutup yang melindungi teleskop CUTE terus menutup padahal tidak seharusnya.

Tim yang beranggotakan beberapa mahasiswa S1 dan S2 ini tidak menyerah begitu saja. Para peneliti memerintahkan pesawat ruang angkasa untuk membuka penutupnya, kemudian menguras baterai yang memasoknya, sehingga peralatan tersebut tidak dapat mati lagi.

“CUTE masih bekerja dan mengumpulkan data hingga saat ini,” kata France. “Saat kami mendapatkan hasil sains nyata pertama kami, itu sangat menarik.”

CUTE mengamati planet-planet jauh saat mereka lewat di depan bintang asalnya, menyebabkan sinar ultraviolet dari bintang tersebut meredup dalam prosesnya. Dalam beberapa kasus, pesawat luar angkasa ini sangat presisi sehingga mampu mendeteksi ketika cahaya bintang meredup hanya 1%.

Dalam sebuah makalah yang diterbitkan pada bulan September, para peneliti menggambarkan pengamatan mereka terhadap dunia yang disebut WASP-189b. Planet ini mengorbit bintang di konstelasi Libra yang berjarak lebih dari 300 tahun cahaya, atau ribuan triliun mil, dari Bumi. Suhunya juga sangat panas, dengan atmosfernya mencapai suhu sekitar 15.000 derajat Fahrenheit, menurut hasil tim. Suhu tersebut ribuan derajat lebih panas dibandingkan permukaan matahari.

Pengamatan CUTE juga menunjukkan bahwa gas keluar dari sekitar WASP-189b dengan kecepatan yang sama, yaitu sekitar 400 juta kilogram (hampir 900 juta pon) per detik.

Planet Berkembang

Tidak semua planet yang dipelajari CUTE dalam dua tahun pertama begitu menarik. Dalam hasil yang tidak dipublikasikan, tim mengamati planet kedua bernama MASCARA-4b yang tampaknya tidak kehilangan banyak gas sama sekali. Lainnya, seperti KELT-9b, berada di tengah-tengah.

Perancis dan rekan-rekannya berharap temuan mereka dapat membantu mengungkap mengapa beberapa planet kehilangan sebagian besar atmosfernya, sementara sebagian besar lainnya tidak berubah. Dia menduga hal ini ada hubungannya dengan kombinasi planet itu sendiri (planet yang lebih besar menghasilkan tarikan gravitasi yang lebih kuat) dan dinamika bintangnya (bintang yang lebih aktif kemungkinan besar menimbulkan lebih banyak kerusakan pada planet dibandingkan bintang yang tenang).

Proses yang sama berpotensi membentuk planet, baik di dalam maupun di luar tata surya bumi, seiring berjalannya waktu. Para ilmuwan, misalnya, berteori demikian Mars dulunya memiliki atmosfer yang jauh lebih tebal, namun matahari mengikisnya selama miliaran tahun.

Pelarian atmosfer juga dapat menjelaskan asal mula kelas planet yang dikenal sebagai “Bumi super”, yang ukurannya sedikit lebih besar dari dunia kita.

“Ada banyak bukti yang menunjukkan bahwa bumi super bermula dari planet seukuran Neptunus dengan atmosfer yang besar dan menggembung, yang kemudian kehilangan begitu banyak massa sehingga yang tersisa hanyalah inti berbatu dan mungkin atmosfer yang tipis,” kata Perancis.

Warisan terbesar CUTE mungkin adalah dampaknya terhadap siswa, katanya. Tim kecil misi yang terdiri dari sekitar 20 orang terlibat dalam hampir setiap aspek kehidupan pesawat ruang angkasa—mulai dari pembuatan satelit hingga peluncurannya, mengirimkan perintah, kemudian mengunduh dan menganalisis data ilmiah. CUTE saat ini mengorbit sekitar 326 mil (525 kilometer) di atas permukaan bumi, dan diperkirakan akan memasuki kembali atmosfer pada tahun 2027.

“Semua hal ini terjadi pada misi besar NASA, dalam skala yang jauh lebih besar,” kata France. “Siswa dan ilmuwan awal karier kami mendapatkan pengalaman penuh mulai dari tahap proposal hingga menghasilkan produk sains.”

Referensi: “CUTE Mengungkapkan Logam yang Keluar di Atmosfer Atas Jupiter Ultrapanas WASP-189b” oleh AG Sreejith, Kevin France, Luca Fossati, Tommi T. Koskinen, Arika Egan, P. Wilson Cauley, Patricio. E. Cubillos, S. Ambily, Chenliang Huang, Panayotis Lavvas, Brian T. Fleming, Jean-Michel Desert, Nicholas Nell, Pascal Petit dan Aline Vidotto, 31 Agustus, Itu Surat Jurnal Astrofisika.
DOI: 10.3847/2041-8213/acef1c