[비즈한국] Seri baru dari waralaba 'Avatar' karya James Cameron akan segera dirilis. Jika sebelumnya mengisahkan tentang dunia air, kali ini kabarnya akan mengangkat dunia api dan abu. Latar utama film 'Avatar' adalah planet asing bernama Pandora. Banyak penonton mengira Pandora hanyalah sebuah planet asing, namun sebenarnya tidak demikian. Pandora adalah satelit yang mengorbit planet gas raksasa bernama Polyphemus! Di dekat Proxima Centauri, bintang terdekat dari tata surya kita yang berjarak 4,2 tahun cahaya, terdapat planet Polyphemus, dan Pandora adalah satelit yang mengelilinginya. Baru-baru ini, sebuah eksperimen menarik dilakukan untuk mewujudkan cerita dalam film tersebut ke dunia nyata. Rencana yang sangat konkret telah diusulkan untuk menemukan Pandora versi dunia nyata.
Sangat menarik bahwa film ini tidak menjadikan planet asing, melainkan satelit asing sebagai latar utamanya. Hal ini karena para astronom kini mulai mempertimbangkan kemungkinan adanya kehidupan di satelit yang mengorbit planet gas raksasa. Meski tata surya kita hanya memiliki delapan planet, jumlah satelit yang mengorbitnya mencapai lebih dari 400. Di antaranya, ada tempat-tempat luar biasa seperti Europa, Ganymede, Enceladus, dan Titan yang mengorbit Jupiter dan Saturnus, yang memiliki samudra di bawah permukaan bahkan atmosfer. Dengan perubahan sudut pandang terhadap satelit asing, peluang adanya kehidupan di luar bumi pun menjadi lebih besar.
Pandora versi dunia nyata, yang keberadaannya mulai terungkap perlahan belakangan ini, menunjukkan kemungkinan menarik bahwa kehidupan mungkin ada di lingkungan tetangga terdekat tata surya kita tanpa harus mencari terlalu jauh.
Hingga saat ini, kita telah menemukan sekitar 6.000 hingga hampir 10.000 planet asing (eksoplanet). Tentu saja, di sekitar planet-planet tersebut pasti ada lebih banyak satelit asing. Jadi, bukankah seharusnya kita tidak hanya melihat planet, tetapi juga mengamati satelit asing dengan saksama? Namun, itu tidak mudah. Satelit jauh lebih kecil dibandingkan planet. Satelit terbesar di tata surya kita adalah Ganymede, yang ukurannya hanya sebanding dengan Merkurius. Oleh karena itu, metode umum untuk mencari eksoplanet sulit diterapkan begitu saja untuk berburu satelit asing.
Biasanya, metode untuk mencari eksoplanet adalah sebagai berikut: memanfaatkan transit, yaitu meredupnya cahaya bintang saat planet melintas di depannya; atau memanfaatkan gerakan bintang yang bergoyang sedikit karena tarikan gravitasi planet besar yang mengorbitnya. Metode lain adalah dengan menggunakan lensa gravitasi mikro (microlensing), di mana ruang-waktu di sekitar melengkung sedikit akibat gravitasi planet itu sendiri. Namun, bagi satelit asing yang ukurannya kecil, sulit untuk melihat jejak yang jelas dari ketiga metode tersebut. Kita harus mendeteksi perubahan pada bintang pusat yang disebabkan oleh sesuatu yang mengorbit di sekitarnya, sedangkan satelit asing jauh lebih kecil dibandingkan bintang. Sulit bagi satelit asing yang bergerak di sekitar bintang untuk menyebabkan perubahan yang terlihat jelas pada bintang tersebut.
Oleh karena itu, para astronom memusatkan perhatian pada perubahan planet asing yang ukurannya lebih sebanding. Meskipun sulit bagi satelit asing untuk memengaruhi bintang pusat Proxima Centauri secara nyata, satelit tersebut bisa memengaruhi planet yang berada tepat di sampingnya. Kebetulan, ada sebuah planet gas raksasa yang mengorbit di dekat Proxima Centauri. Jika benar ada satelit di sana, berapa tahun pengamatan yang dibutuhkan untuk mengonfirmasi keberadaannya?
Para astronom melakukan simulasi dengan menempatkan satelit besar seberat 30 kali massa Bumi di dekatnya. Hasilnya, orbit planet yang mengelilingi Proxima Centauri sedikit bergoyang. Dengan mengeluarkan komponen orbit planet itu sendiri, efek perturbasi gravitasi murni yang disebabkan oleh satelit di sekitarnya dapat diidentifikasi. Tentu saja, satelit seberat 30 kali massa Bumi bukanlah satelit umum yang kita harapkan; ini sudah bisa disebut planet besar. Oleh karena itu, para astronom melakukan lebih banyak eksperimen dengan mengasumsikan satelit yang lebih realistis.
Semakin ringan massa satelit yang diasumsikan, semakin kecil tingkat distorsi gerakan planet yang teramati. Oleh karena itu, sulit untuk membuat penilaian yang berarti hanya dengan pengamatan selama 1 hingga 2 tahun. Bahkan jika distorsi orbit terlihat samar, sulit untuk membedakan apakah itu benar-benar akibat perturbasi orbit atau sekadar kebisingan pengamatan (observational noise). Maka, para astronom mengasumsikan lingkungan pengamatan virtual dan menghitung berapa lama waktu pengamatan yang dibutuhkan serta seberapa kuat teleskop yang diperlukan untuk menentukan keberadaan satelit secara signifikan.
Secara lebih realistis, mereka mengasumsikan satelit yang lebih kecil dengan massa 10% hingga separuh massa Bumi. Hasilnya, untuk menilai keberadaan satelit tersebut secara statistik signifikan, diperlukan data yang cukup dari setidaknya 5 tahun pengamatan. Dengan mengasumsikan berbagai periode orbit satelit antara 4 hingga 30 hari, keberadaan dan orbit satelit tersebut dapat dipahami. Analisis terhadap perubahan gerakan halus benda langit yang terlihat di langit malam seperti ini disebut astrometri.
Menurut simulasi, satelit asing yang dapat ditemukan di sekitar eksoplanet dekat Proxima Centauri dengan metode astrometri ini setidaknya harus lebih berat dari 20% massa Bumi. Jika lebih ringan dari itu, betapapun lamanya pengamatan dilakukan, sulit untuk membuat penilaian yang berarti. Tentu saja, massa sebesar ini jauh lebih berat dibandingkan Bulan kita yang hanya 1% dari massa Bumi.
Namun, ada satu jebakan lain di sini. Untuk menemukan satelit asing dengan cara ini, kita perlu melakukan pengamatan setiap satu jam selama 5 tahun. Jika pengamatan dilakukan lebih jarang, maka waktu yang lebih lama diperlukan agar data yang terkumpul menjadi signifikan. Dengan kata lain, harus ada teleskop khusus yang didedikasikan hanya untuk melihat bintang dan planet tersebut sepanjang waktu selama 5 tahun. Proxima Centauri adalah tempat terdekat dengan tata surya kita, dan merupakan tempat yang rencananya akan dikunjungi oleh pesawat ruang angkasa buatan manusia dalam waktu dekat untuk melihat langsung kondisinya. Tempat ini juga menjadi latar utama film 'Avatar' yang membuat banyak penggemar fiksi ilmiah bersemangat. Namun, apakah tempat ini cukup berharga untuk menghabiskan seluruh waktu operasional teleskop raksasa? Apakah upaya ini sepadan?
Mungkin situasinya sedikit lebih baik dengan teleskop yang lebih besar. Saat ini, Eropa sedang membangun teleskop raksasa baru dengan diameter 39 meter, yaitu E-ELT. Selain itu, Habitable Worlds Observatory (HWO), teleskop luar angkasa baru berdiameter 6-8 meter yang khusus ditujukan untuk mencari eksoplanet dan jejak kehidupan, sedang dalam tahap pembuatan. Dengan teleskop seperti ini, kita bisa mengumpulkan data pengamatan yang bermakna untuk menentukan ada atau tidaknya satelit asing di sana hanya dalam 5 tahun, meskipun hanya dengan pengamatan sekali sehari. Tentu saja, frekuensi seperti ini tetap berarti teleskop tersebut "pilih kasih" terhadap benda langit tertentu.
Baru-baru ini, James Webb mengarahkan pandangannya ke Alpha Centauri, yang membentuk sistem tiga bintang bersama Proxima Centauri. Dan mereka berhasil mengambil foto langsung dari planet asing di sana! Namun sayangnya, kemungkinan planet ini memiliki kehidupan semakin kecil. Hal ini karena planet tersebut tampaknya adalah planet gas, bukan planet berbatu. Tentu saja, jika ada satelit es lain di dekatnya, belum saatnya untuk kehilangan harapan. Namun, sebelum membahas kemungkinan adanya kehidupan di satelit asing, bukankah lebih baik kita memeriksa terlebih dahulu apakah ada kehidupan di satelit planet lain di tata surya tempat kita tinggal?
Proxima Centauri adalah tempat yang paling dicintai dan menjadi panggung bagi imajinasi terluas karena lokasinya yang paling dekat dengan kita. Apakah tempat ini memang cukup istimewa untuk mencurahkan waktu dan energi sebanyak itu? Apakah nilainya sepadan? Apakah benar ada satelit yang tersembunyi di luar planet di sana?
Sampai beberapa waktu lalu, kita hanya membayangkan bintang saat menatap langit malam, tetapi kini kita bisa membayangkan banyaknya planet yang mungkin berada di sekitar bintang-bintang tersebut. Dan tak lama lagi, kita akan mulai membayangkan jumlah satelit yang lebih banyak lagi yang mengorbit di sekitarnya. Pemandangan alam semesta di depan mata kita tidak berubah, namun kita mulai merasakan alam semesta yang semakin ramai dan padat.
Referensi
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ae0741
Siapakah penulis Ji Woong-bae? Ia mencintai kucing dan alam semesta. Sejak kecil, setelah menonton 'Galaxy Express 999', ia bermimpi untuk menyebarkan keindahan alam semesta. Saat ini, ia menjabat sebagai profesor asisten di Fakultas Studi Bebas Universitas Sejong dan terlibat dalam berbagai aktivitas komunikasi sains seperti memberi kuliah dan menulis. Ia telah menulis buku seperti 'Potongan Alam Semesta Setiap Hari', 'Ilmuwan di Alam Semesta yang Berbintang', 'Tidak Bisa Pergi Tapi Bisa Tahu', dan 'Pertanyaan Aneh yang Muncul Saat Melihat Alam Semesta'. Ia juga menerjemahkan buku-buku seperti 'Panduan Bagi Penumpang Gelap yang Benar-benar Bepergian di Alam Semesta', 'Bagaimana Saya Membunuh Pluto', 'Quantum Life', dan 'Cosmigraphics'.