Kelahiran Planet Raksasa? Calon Protoplanet Terlihat Dalam Rahim di Seputar Bintang

Jumat, 1 Maret 2013 - Jika objek di seputar HD 100546 itu sudah dikonfirmasi sebagai pembentukan planet yang terbenam dalam cakram gas dan debu, maka itu akan menjadi laboratorium yang unik untuk mempelajari proses terbentuknya sistem planet baru.

---

Dengan menggunakan Teleskop Very Large ESO, para astronom memperoleh pengamatan langsung yang pertama pada pembentukan sebuah planet yang masih terbenam dalam cakram tebal gas dan debu. Andai terkonfirmasi, penemuan ini akan sangat memperluas pemahaman kita tentang bagaimana planet terbentuk dan memungkinkan para astronom untuk menguji teori-teori saat ini berdasarkan target yang teramati.

Tim internasional yang dipimpin Sascha Quanz (ETH Zurich, Swiss) mempelajari cakram gas dan debu yang mengelilingi bintang muda HD 100546, tetangga dekat berjarak sekitar 335 tahun cahaya dari bumi. Mereka dikejutkan dengan apa yang tampaknya seperti proses pembentukan sebuah planet, masih berbenam dalam cakram material di seputar bintang muda. Calon planet itu akan menjadi gas raksasa yang mirip dengan Jupiter.

“Sejauh ini, pembentukan planet menjadi topik yang sebagian besar ditangani dengan simulasi komputer,” ungkap Sascha Quanz,

“Jika temuan kami ini memang pembentukan sebuah planet, maka untuk pertama kalinya para ilmuwan akan bisa mempelajari proses pembentukan planet serta interaksi pembentukan sebuah planet dengan lingkungan tempat kelahirannya secara empiris pada tahap yang sangat awal.”

HD 100546 merupakan objek yang mudah dipelajari dengan baik. Di sekitar bintang tersebut diduga terdapat pula sebuah planet raksasa yang mengorbit sejauh enam kali jarak bumi-matahari. Sedangkan calon planet yang baru ditemukan terletak di wilayah luar sistem, sekitar sepuluh kali lebih jauh^[1].

Calon planet di seputar HD 100546 terdeteksi sebagai gumpalan samar dalam cakram di sekeliling bintang, yang terungkap berkat kehandalan instrumen optik adaptif NACO pada Teleskop Very Large ESO, dikombinasi dengan teknik analisis data terbaru. Pengamatan dilakukan dengan menggunakan coronagraph khusus pada NACO, yang beroperasi pada panjang gelombang inframerah dan meredam cahaya cemerlang yang berasal dari bintang di lokasi calon protoplanet^[2].

Berdasarkan teori saat ini, planet raksasa bertumbuh dengan menangkap gas dan debu yang tersisa dari pembentukan bintang^[3]. Dengan mempelajari gambar terbaru cakram di sekeliling HD 100546, para astronom menemukan beberapa fitur yang mendukung hipotesis protoplanet tersebut. Struktur-struktur dalam cakram berdebu di sekeliling bintang, yang bisa disebabkan oleh interaksi antara planet dan cakram, ditemukan di dekat protoplanet. Selain itu, terdapat pula beberapa indikasi bahwa di sekeliling protoplanet tersebut berpotensi memanas akibat proses pembentukan.

Adam Amara, anggota lain dalam tim, sangat antusias dengan penemuan ini. “Penelitian ekstrasurya adalah salah satu batasan baru yang paling menarik dalam astronomi, dan pencitraan langsung pada planet masih merupakan bidang baru, sangat diuntungkan dengan kemajuan terbaru di berbagai instrumen dan metode analisis data. Pada penelitian kali ini, kami menggunakan teknik analisis data yang dikembangkan untuk riset kosmologis, menunjukkan bahwa fertilisasi lintas-gagasan di antara berbagai bidang dapat menghasilkan kemajuan yang luar biasa.”

Meskipun protoplanet menjadi penjelasan yang paling mungkin dalam pengamatan ini, namun hasil dari penelitian memerlukan pengamatan lebih lanjut untuk mengkonfirmasi keberadaan planet dan mengabaikan skenario-skenario masuk akal lainnya. Di antara beberapa penjelasan lainnya, bisa dimungkinkan jika sinyal yang terdeteksi berasal dari sumber latar belakang. Bisa dimungkinkan pula jika objek yang baru terdeteksi itu bukanlah protoplanet, melainkan planet yang sudah sepenuhnya terbentuk dan keluar dari orbitnya lebih mendekat pada bintang. Jika objek di seputar HD 100546 itu sudah dikonfirmasi sebagai pembentukan planet yang terbenam dalam cakram gas dan debu, maka itu akan menjadi laboratorium yang unik untuk mempelajari proses terbentuknya sistem planet baru.

Catatan:

[1]^Calon protoplanet mengorbit bintang induknya sejauh 70 kali lipat jarak bumi-matahari. Jarak ini sebanding dengan ukuran orbit planet-planet kerdil di luar Tata Surya seperti Eris dan Makemake. Lokasi itu menjadi kontroversial karena tidak sesuai dengan teori pembentukan planet saat ini. Untuk sekarang, belum jelas apakah calon planet itu sudah lama berada dalam posisi saat ini dari sejak pembentukannya ataukah bermigrasi dari wilayah bagian dalam sistem.

[2]^Tim riset menggunakan fitur khusus yang disebut pelat fase penghalusan untuk meningkatkan kontras gambar dekat dengan bintang.

[3]^Untuk mempelajari pembentukan planet, para astronom tidak bisa melihatnya pada tata surya kita, karena semua planet di lingkungan kita sudah terbentuk lebih dari empat miliar tahun lalu. Namun selama bertahun-tahun, teori-teori tentang pembentukan planet sangat dipengaruhi dengan apa yang bisa dilihat astronom dalam lingkungan lokal mengingat tidak ada planet lain yang diketahui. Sejak tahun 1995, saat ditemukannya planet ekstrasurya pertama di sekitar bintang mirip matahari, berlanjut dengan temuan beberapa ratus sistem planet, terbukalah peluang baru bagi para ilmuwan untuk mempelajari pembentukan planet. Namun hingga kini, belum pernah ada proses pembentukan yang berhasil “tertangkap basah”, meskipun tetap terbenam dalam cakram material di seputar bintang induknya.

Kredit: European Southern Observatory – ESO
Jurnal: Sascha P. Quanz, Adam Amara, Michael R. Meyer, Matthew A. Kenworthy, Markus Kasper, and julien H. Girard. A YOUNG PROTOPLANET CANDIDATE EMBEDDED IN THE CIRCUMSTELLAR DISK OF HD100546. ApJ Letters, 2013 (in press)

Art

Read More

Metascreen Ultra-tipis: Setahap Mewujudkan Mantel Tembus Pandang ala Harry Potter

Rabu, 27 Maret 2013 - "Saat terjadi intervensi pada bidang-bidang pancar dari mantel dan objek, mereka lantas saling membatalkan satu sama lain. Efek keseluruhannya adalah transparansi dan tembus pandang dari semua sudut pengamatan."

---

Mantel tembus pandang, yang membuat pemakainya menjadi kasat mata, mungkin tak lagi hanya bisa ditemui dalam kisah Harry Potter. Keberadaannya setahap menuju kenyataan meski untuk kali ini, mantel ’ajaib’ hanya bisa berlaku pada gelombang mikro, bukan cahaya nampak.
Para peneliti AS baru saja berhasil mengembangkan mantel setipis mikrometer, yang dapat menyembunyikan objek tiga dimensi dari gelombang mikro di lingkungan sekitarnya, dari segala arah dan dari segala posisi pengamat.
Untuk studi yang dipublikasikan dalam New Journal of Physics ini, para peneliti University of Texas di Austin, menggunakan lapisan ultra-tipis yang disebut “metascreen“.
Mantel metascreen dibuat dengan strip pita tembaga setipis 66 µm yang dilampirkan ke film polikarbonat fleksibel setipis 100 µm dalam desain berbentuk jaring. Mantel ini digunakan untuk menyelubungi batang silinder berukuran 18 cm dari gelombang mikro, dan berfungsi optimal ketika gelombang mikro berada pada frekuensi 3,6 GHz serta pada bandwidth yang cukup luas.
Dari kemampuan beradaptasi yang melekat pada metascreen serta keunggulan teknik selubung yang digunakan dalam studi ini, para peneliti memperkirakan bahwa objek-objek berbentuk ganjil dan asimetris juga bisa diselubungi dengan prinsip yang sama.


Mantel ini digunakan untuk menyelubungi batang silinder berukuran 18 cm dari gelombang mikro, dan berfungsi optimal ketika gelombang mikro berada pada frekuensi 3,6 GHz serta pada bandwidth yang cukup luas. (Kredit: Institute of Physics)





Objek mampu terdeteksi ketika gelombang-gelombang – entah itu gelombang suara, cahaya, sinar-x ataupun gelombang mikro – terpantul dari permukaannya. Kita bisa melihat objek saat sinar cahaya memantul dari permukaannya ke arah mata kita dan mata kita mampu memproses informasi tersebut.
Studi selubung sebelumnya menggunakan metamaterial untuk mengalihkan, atau membelokkan, gelombang di sekitar objek. Sedangkan metode dalam studi kali ini, yang oleh para peneliti dijuluki “mantle cloaking“, menggunakan jenis terbaru, metascreen logam ultra-tipis, untuk membatalkan gelombang yang terpancar dari objek terselubung.
“Saat terjadi intervensi pada bidang-bidang pancar dari mantel dan objek, mereka lantas saling membatalkan satu sama lain. Efek keseluruhannya adalah transparansi dan tembus pandang dari semua sudut pengamatan,” kata sesama penulis studi, Profesor Andrea Alu.
“Keuntungan dari mantel selubung lewat teknik yang menarik ini adalah kemampuannya beradaptasi, kemudahan manufaktur dan peningkatan bandwidth-nya. Kami telah menunjukkan bahwa Anda tidak harus menggunakan metamaterial yang tebal untuk membatalkan pancaran dari sebuah objek. Permukaan bermotif sederhana yang konformal terhadap objek mungkin sudah cukup dan, dalam banyak hal, bahkan lebih baik dibanding metamaterial tebal.”
Tahun lalu, kelompok peneliti ini menjadi yang pertama yang berhasil menyelubungi objek 3D ke keadaan kasat mata. Dalam studi tersebut, mereka menggunakan metode yang disebut “plasmonic cloaking“, yaitu menggunakan material yang lebih tebal untuk membatalkan pancaran gelombang.
Untuk ke depan, salah satu tantangan utama bagi para peneliti adalah menggunakan “mantel selubung” ini untuk menyembunyikan objek dari cahaya nampak. “Pada prinsipnya teknik ini juga bisa digunakan pada cahaya mantel,” lanjut Profesor Alu.
“Kenyataannya, metascreen lebih mudah disadari keberadaannya pada frekuensi nampak dibanding metamaterial tebal, dan konsep ini mungkin bisa menempatkan kami untuk lebih dekat dengan realisasi praktisnya. Bagaimanapun juga, ukuran objek yang bisa diselubungi secara efisien lewat metode ini harus didasarkan pada skala panjang gelombang pengoperasian, sehingga jika diterapkan pada frekuensi optik, kami mungkin bisa secara efisien menghentikan pancaran dari objek berukuran mikrometer.
“Namun, kami sudah bayangkan aplikasi-aplikasi menarik lainnya untuk menggunakan mantel selubung dan cahaya nampak, seperti mewujudkan nano-tag dan nano-saklar optikal, serta perangkat penginderaan noninvasif, yang dapat memberi beberapa manfaat bagi dunia biomedis dan instrumentasi optikal.”
Kredit: Institute of Physics
Jurnal: J C Soric, P Y Chen, A Kerkhoff, D Rainwater, K Melin, A Al. Demonstration of an ultralow profile cloak for scattering suppression of a finite-length rod in free space. New Journal of Physics, 2013; 15 (3): 033037 DOI: 10.1088/1367-2630/15/3/033037

Read More