Sekilas tentang Metode Pendeteksian Eksoplanet

Melalui artikel tentang eksoplanet pertama, mungkin timbul beberapa pertanyaan dari teman-teman. Apa yang sebenarnya peneliti lakukan sampai bisa menghasilkan publikasi fenomenal tentang eksoplanet? Bagaimana cara mendeteksinya? Apakah ada teknik khusus yang diperlukan? Jika teman-teman bertanya-tanya tentang penemuan eksoplanet-eksoplanet tersebut, berikut ini penjelasan singkat mengenai metode pengamatan eksoplanet.

Jika kita ingin mendeteksi eksoplanet, tidak mungkin dilakukan hanya dengan mata kita tanpa bantuan peralatan khusus. Untuk melihat Uranus yang masih berada di Tata Surya kita ini saja sudah sulit, terlebih lagi untuk melihat eksoplanet yang sangat jauh dari Tata Surya. Oleh karena itu, dibutuhkan teknik khusus dalam pendeteksian eksoplanet.

tabel1.jpg
Tabel 1. Metode Pengamatan Eksoplanet.

Secara umum, pendeteksian eksoplanet dibagi menjadi dua cara, yaitu deteksi langsung dan deteksi tidak langsung. Sedangkan berdasarkan tekniknya, dibagi menjadi dua kategori, yakni deteksi kinematik dan deteksi fotometrik (lihat Tabel 1). Deteksi kinematik didasarkan pada perubahan gerak dari bintang induk dan eksoplanet yang mengitarinya. Prinsipnya adalah jika terdapat sebuah sistem dengan dua benda (dalam hal ini bintang dan planet), maka keduanya akan saling bergerak berputar mengelilingi pusat massa sistem tersebut. Perubahan gerak bintang induk dapat dideteksi oleh pengamat di Bumi, disebut dengan gerak wobble. Sementara itu, deteksi fotometrik didasarkan dari perubahan cahaya yang diterima oleh pengamat. Sebenarnya selain dari berbagai metode yang disebutkan di Tabel 1 terdapat metode lain seiring dengan berkembangnya teknologi. Cara-cara yang dipaparkan di bawah ini adalah metode yang selama ini efektif dan dirasa cukup untuk menggambarkan bagaimana penemuan eksoplanet bisa dipublikasikan ke khalayak. Setelah melihat Tabel 1 di atas, mari kita bahas satu per satu arti dari pembagian metode tersebut.

1 - eso0515a.jpg
Gambar 1. Metode Pencitraan Langsung.
Kredit: ESO.

Metode yang pertama adalah metode pencitraan langsung. Metode ini dilakukan dengan mengambil citra secara langsung menggunakan detektor beresolusi tinggi. Namun, karena perbedaan kecerlangan bintang induk dengan planetnya sangat kontras, eksoplanet tidak akan bisa dilihat dengan mudah. Oleh karena itu, berbagai modifikasi dilakukan seperti menggunakan filter panjang gelombang tertentu atau mengurangi cahaya bintang utama sehingga tampaklah eksoplanet yang dicari.

2 - Orbit3.gif
Gambar 2. Ilustrasi Bintang yang Mengalami Gerak Wobble.
Kredit: Zhatt via Wikimedia Commons.

Metode yang kedua adalah metode deteksi tidak langsung. Metode ini banyak digunakan untuk melakukan penelitian. Metode deteksi tidak langsung memiliki banyak cara yang telah dikembangkan, tetapi setidaknya terdapat empat metode yang produktif. Metode pertama adalah metode astrometri. Berdasarkan tekniknya, metode astrometri ini termasuk ke dalam kategori deteksi kinematik.

3.png
Gambar 3. Contoh Kurva yang Diperoleh dengan Metode Astrometri.
Sumber: Peter van de Kamp, 1980.

Metode astrometri adalah metode yang digunakan oleh Peter van de Kamp sebagai pencarian eksoplanet yang pertama kali dilkakukan sesuai dengan metode ilmiah. Pada Gambar 3, sumbu x dan y menyatakan koordinat letak bintang. Fitur zig-zag pada gambar tersebut menandakan adanya pergerakan bintang, yang secara tak langsung mengindikasikan adanya eksoplanet yang mengorbit bintang itu.

4.png
Gambar 4. Contoh Kurva yang Diperoleh dengan Metode Kecepatan Radial.
Sumber: Mayor dan Queloz, 1995.

Metode deteksi tidak langsung selanjutnya adalah metode kecepatan radial, yang juga merupakan kategori deteksi kinematik. Berbeda dengan metode astrometri, metode ini menggunakan teknik spektroskopi dalam pengambilan datanya. Teknik ini mencoba menjelaskan sebesar apa kecepatan menjauh dan mendekat antara planet dan bintang induk. Metode kecepatan radial merupakan teknik yang paling efektif dalam menemukan eksoplanet sebelum misi Kepler diluncurkan pada tahun 2009. Gambar 4 merupakan contoh kurva kecepatan radial bintang 51 Pegasi, dengan sumbu x adalah fase dan sumbu y adalah kecepatan radial bintang. Dari gambar tersebut, kita bisa melihat bahwa planet 51 Pegasi b menyebabkan bintang induknya bergerak wobble dengan kecepatan mencapai 50 m/s. Sebagai perbandingan, planet seukuran Jupiter akan menghasilkan gerak wobble Matahari dengan kecepatan 1 m/s. Dari metode kecepatan radial, diperoleh hasil berupa massa planet yang jika digabungkan dengan data dari metode transit, maka parameter fisis planet akan semakin lengkap. Untuk lebih jelasnya, berikut adalah tautan untuk memahami lebih detail bagaimana data bisa diperoleh dari metode kecepatan radial: astro.unl.edu

5.png
Gambar 5. Kurva Cahaya HD 209458.
Sumber: Charbonneau dkk., 1999.

Metode ketiga adalah metode transit, yaitu menggunakan teknik fotometri yang kemudian dilanjutkan dengan analisis kurva cahaya. Teknik fotometri memanfaatkan cahaya yang datang sebagai pemberi informasi. HD 209458 b (lihat Gambar 5) adalah eksoplanet pertama yang dideteksi dengan menggunakan metode transit. Ketika proyeksi bayangan planet melewati bagian depan bintang induknya, maka terjadilah penurunan kecerlangan. Sebaliknya, ketika planet tidak sedang berada di depan bagian depan bintang, maka kurva yang terbentuk akan tampak mendatar. Dari sanalah kurva cahaya diperoleh. Melalui metode transit, diperoleh parameter fisis berupa setengah sumbu panjang, eksentrisitas, inklinasi, dan perbandingan radius planet terhadap radius bintang. Metode ini telah banyak digunakan dalam berbagai proyek besar baik proyek ground-based (contoh: NGTS, WASP, KELT, dan HATNet) maupun space-based (contoh: misi Kepler dan CoRoT). Berikut adalah tautan untuk simulasi metode transit dari planet Kepler-4 b agar teman-teman lebih memahami bagaimana kurva cahaya didapatkan: kepler.nasa.gov

6.png
Gambar 6. Metode Lensa Gravitasi.
Sumber: Queloz dkk., 2006

Metode keempat adalah metode lensa gravitasi. Metode ini memanfaatkan fenomena gravitasional yang terjadi ketika sebuah objek lewat di depan objek lain. Gravitasi dari objek di depan menyebabkan cahaya dari objek di belakang dibelokkan sehingga menjadi terdistorsi dan/atau menjadi lebih terang. Dalam pendeteksian eksoplanet, sistem bintang-planet akan berada di latar depan, menyebabkan cahaya bintang latar belakang terlensakan sehingga menjadi lebih terang dari yang biasanya. Jika peristiwa penambahan cahaya tersebut diamati dengan menggunakan teknik fotometri akan membentuk kurva seperti pada Gambar 6 (ditandai dengan warna merah). Proyek Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE) dan Microlensing Observations in Astrophysics (MOA) merupakan contoh proyek pengamatan eksoplanet yang memanfaatkan metode ini.

7 - exo_dischist.png
Gambar 7. Jumlah deteksi eksoplanet per tahun berdasarkan metode deteksi.
Kredit: NASA Exoplanet Archive

Selain cara-cara di atas, masih terdapat cara lain yang digunakan untuk mendeteksi eksoplanet. Akan tetapi, metode yang dibahas di atas setidaknya merupakan metode efektif yang selama ini digunakan dalam penemuan eksoplanet. Jumlah eksoplanet yang telah terkonfirmasi per tanggal 13 April 2017 adalah sebanyak 3475 eksoplanet. Terlihat pada Gambar 7 bahwa metode transit (ditandai dengan warna hijau muda) adalah metode yang paling efektif dalam pendeteksian eksoplanet.

Demikian pembahasan sekilas mengenai beberapa metode pendeteksian eksoplanet. Semoga artikel ini bisa memberikan penggamabaran kepada teman-teman bagaimana eksoplanet ditemukan.

Referensi:

  1. https://www.eso.org/public/archives/presskits/pdf/presskit_0005.pdf (dilihat terakhir pada 18 April 2017)
  2. Van de Kamp, Peter, 1980. In search of planets outside the solar system. L’Astronomie, vol. 94, May 1980, p. 207-228.
  3. Mayor, M. & Queloz, D., 1995. A Jupiter-Mass Companion to A Solar-Type Star. doi:10.1038/378355a0. Nature378, 355 – 359 (23 November 1995).
  4. Latham, D., dkk, 1999. HD 209458. IAU Circ., No. 7315, #1 (1999)
  5. Queloz, Didier, 2006. Extrasolar planets: Light trough a gravitational lens. doi:10.1038/439400a. Nature 439, 400-401 (26 January 2006)
  6. http://exoplanetarchive.ipac.caltech.edu/ (dilihat terakhir pada 18 April 2017)
  7. http://exoplanet.eu/catalog/ (dilihat terakhir pada 18 April 2017)

Penulis: Whytia Shabrina F.
Editor: Fathin Qurratu Ainy

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s