Ilmuwan Simulasikan Awan Eksotis Exoplanet Dalam 3D

Ilustrasi planet GJ 1214b

AstroNesia ~  Para ilmuwan baru-baru ini membuat citra 3-D dari awan eksotis di planet GJ 1214b (Gliese 1214), untuk memeriksa atmosfernya dengan menganalisis bagaimana cahaya melewati atmosfer planet, menurut sebuah studi di University of Washington.

"Ketika sebuah exoplanet melintas di depan bintang induknya, cahaya dari bintang itu dapat diserap dalam beberapa panjang gelombang oleh molekul di atmosfer, yang kita dapat menganalisisnya dengan melihat bagaimana cahaya melewati atmosfer planet," kata Benjamin Charnay, peneliti postdoctoral dari University of Washington Department of Astronomy. Tapi untuk planet ini, mereka melihat hampir tidak ada variasi dalam panjang gelombang cahayanya. "


"Spektrum datar" dari planet ini menunjukkan bahwa sesuatu di atmosfer atas planet memblokir cahaya, membuat ilmuwan tidak tahu mengenai atmosfernya. Charnay membuat model komputer untuk mencoba mengetahui seperti apa atmosfernya, berdasarkan suhu planet dan komposisi. Dalam proses ini, ia dan rekan-rekannya menjadi yang pertama untuk mensimulasikan awan eksotis tiga dimensi dalam atmosfer dunia lain.

"Ini merupakan langkah penting dalam mencirikan exoplanets," kata Charnay.

GJ1214b adalah exoplanet pertama jenis "mini-Neptunus" yang ditemukan, memiliki ukuran menengah antara Bumi dan Neptunus. Mereka adalah exoplanet terkecil yang dapat dipelajari dengan teknologi yang ada, dan GJ1412b berada dalam posisi yang ideal.

"Sebagian besar mini-Neptunus lainnya telah ditemukan mengorbit bintang antara 100 dan 1.000 tahun cahaya," kata Charnay. "GJ1214b ini cukup dekat dengan Bumi, hanya 42 tahun cahaya, dan sekali mengorbit bintangnya hanya dalam 1,6 hari."

Orbit cepat ini memberi para ilmuwan kesempatan untuk merekam spektrum datar planet ekstrasurya, mengesampingkan atmosfer hidrogen sederhana, air, karbon dioksida atau metana. Sebaliknya, sesuatu yang tinggi di atmosfer menghalangi cahaya untuk menembus lebih jauh ke bawah.

"Mungkin ada awan tinggi di atmosfernya atau seperti kabut organik yang kita lihat di Titan," kata Charnay.

Suhu atmosfer di planet ini melebihi titik didih air. Akibatnya, jika GJ1214b memakai awan, mereka mungkin terdiri dari beberapa bentuk garam, kata Charnay. Tapi awan tersebut harus membentuk jauh di dalam atmosfer, jauh lebih rendah dari ketinggian di mana mereka diamati. Charnay memodelkan bagaimana awan bisa terbentuk di atmosfer yang lebih rendah dan kemudian naik ke bagian atas atmosfer dengan sirkulasi yang cukup.

Untuk mencapai hal ini, Charnay, menggunakan model iklim yang dikembangkan oleh mantan kelompok riset di Paris. Dia sebelumnya menggunakan model ini untuk mempelajari Titan dan Bumi awal, yang kemudian diadaptasi untuk mempelajari GJ1214b.

Charnay menjalankan model awan tiga dimensi nya di UW Hyak superkomputer. Simulasi ini menunjukkan bagaimana GJ1214b bisa membuat, mempertahankan dan mengangkat awan garam ke atmosfer atas, di mana mereka akan spektrum datar yang terdeteski Hubble pada planet ini. Modelnya juga membuat prediksi spesifik tentang efek awan ini pada iklim planet dan jenis informasi yang dapat dikumpulkan oleh teleskop masa depan, seperti Space Telescope James Webb.

Charnay juga membuat model penyebab potensial lain dari exoplanet yang memiliki spektrum datar: seperti kabut fotokimia, yang membuat Titan terselubung atmosfer oranye dan Los Angeles tertutup kubah dari udara tercemar.

"Cahaya membagi bahan kimia di atmosfer, menciptakan senyawa organik yang lebih kompleks yang membuat kabut," kata Charnay.

Charnay harus menunggu sampai Space Telescope James Webb diluncurkan untuk mengetahui teori awan atau kabut yang memberikan GJ1214b spektrum datar. Sementara itu, selain usahanya untuk mensimulasikan kabut di planet ini, Charnay ingin memodelkan seperti apa atmosfer di Bumi sebelum kehidupan berevolusi.

"Dunia seperti Titan dan planet ini memiliki atmosfer yang mengandung kimia kompleks yang mungkin lebih dekat dengan atmosfer di awal Bumi," kata Charnay. "Kita bisa belajar banyak tentang bagaimana atmosfer planet kita terbentuk dengan melihat mereka."

Share this post