Planet yang berpindah orbit

51-Pegasi b

Kalian masih ingat bagaimana cara tata surya terbentuk? Salah satu yang terjadi saat proses awal pembentukan tata surya adalah gas-gas sisa pembentukan tata surya berpindah ke tata surya luar bagian luar karena 'disapu' oleh radiasi dari bintang muda. Karena itulah para planet gas raksasa seperti Jupiter terbentuk di tata surya luar. Tapi, saat para astronom menemukan eksoplanet pertama, yaitu 51-Pegasi b, para astronom dibuat terkejut. 51-Pegasi b ditemukan oleh Michel Mayor dan Didier Queloz dan bermassa setengah kali massa Jupiter dengan waktu revolusinya terhadap bintangnya hanya 4 hari! Padahal Merkurius membutuhkan 3 bulan untuk sekali mengitari Matahari. Itu artinya Pegasi b sangat dekat dengan bintang induknya alias sangat panas. Eksoplanet yang tertutup awan tebal seperti Jupiter ini bisa memiliki suhu dari 726.85°C sampai 1226.85°C. Setelah 51-Pegasi b, ternyata ditemukan sekelompok eksoplanet lainnya yang memiliki karakteristik yang sama dengan Pegasi. Untuk mempermudah penyebutan, para astronom menamakan kategori planet baru ini dengan nama Jupiter Panas, karena cirinya yang seperti Jupiter - yaitu bermassa sama atau lebih dari massa Jupiter dan seukuran dengannya - dan sangat dekat dengan bintangnya yang artinya sangat panas dengan revolusinya terhadap bintangnya dibawah 10 hari. Hal inilah yang mengejutkan para astronom karena keberadaan Jupiter Panas tidak diprediksi oleh teori pembentukan tata surya mana pun pada saat itu. Bahkan simulasi menunjukkan bahwa planet seperti itu seharusnya tidak ada atau tidak mungkin terbentuk sedekat itu dengan bintangnya. Penemuan Jupiter Panas membuat para astronom mencari tau lagi tentang apa yang mereka lewatkan tentang cara planet terbentuk dan apa yang terjadi pada mereka setelah terbentuk. Mereka akhirnya sadar bahwa planet-planet yang terbentuk pada posisi yang kita lihat sekarang dan kemudian tinggal di sana terus menerus selama ratusan juta atau miliaran tahun tidak selalu benar. Interaksi antara planet-planet dengan materi pembentukan tata surya yang tersisa bisa menyebabkan beberapa planet keluar dari sistem tata Surya mereka - seperti Oumuamua - dan menyebabkan yang lain bertukar posisi, sementara yang lainnya lagi berpindah ke jarak orbit yang lebih dekat dengan bintang mereka atau yang disebut bermigrasi. Jadi migrasi planet adalah planet yang mengubah posisi orbitnya menjadi lebih dekat ke bintang induknya dari sebelumnya. 

Planet yang bermigrasi biasanya adalah planet seperti Jupiter. Jupiter Panas awalnya juga terbentuk di tata surya luar dengan cara yang sama seperti planet-planet gas raksasa terbentuk, tapi kemudian jalur orbitnya diubah oleh sisa-sisa pembentukan sehingga planet gas itu akan berputar mendekati bintang induknya. Sisa-sisa pembentukan ini adalah gas dan planetesimal. Setelah suatu planet gas raksasa berinteraksi dengan sisa material, misalnya gas, gas-gas itu memiliki gaya tarik sehingga secara bertahap bisa mengubah orbit planet yang lebih jauh menjadi bermigrasi ke tata surya dalam. Akhirnya planet itu akan berada di orbit yang stabil dan menjadi Jupiter Panas. Biasanya mereka akan berhenti di titik di mana gravitasinya terikat dengan gravitasi bintang yang menyebabkan planet itu mengalami tidal lock, alias satu sisi planet selalu menghadap bintang sementara sisinya yang lain tidak pernah terkena sinar Matahari, seperti Merkurius. Jupiter sebetulnya dulu juga pernah akan menjadi Jupiter Panas lho! Tapi sayangnya tidak jadi. Perisitwa itu terkait dengan salah satu teori pembentukan tata surya kita yang bergama Teori Grand Tack yang juga membahas bagaimana migrasi planet bisa terjadi. Grand Tack juga membahas bagaimana Jupiter dulu mungkin pernah mengubah posisi orbitnya - posisi orbitnya ya, bukan posisinya sendiri - di awal sejarah pembentukan tata surya kita. Pergerakan Jupiter dulu yang acak bisa jadi mengakibatkan misalnya gerakan acak banyak obyek angkasa di sabuk asteroid dan mengakibatkan massa Mars yang kecil. Teori ini mengatakan bahwa orbit para planet gas raksasa dulu pernah berpindah ke tata surya dalam dan lalu kembali ke tata surya luar. 

Saat bermigrasi ke tata surya dalam, mereka memasuki piringan protoplanet dan memulai pembentukan Mars yang sangat kecil dengan sangat sedikit material yang tersisa dari orbit mereka. Proses ini membutuhkan waktu kurang dari 1 juta tahun yang bisa dikatakan cukup singkat. Setelah itu, para planet gas raksasa bermigrasi kembali ke tempat awal mereka di tata surya luar, tapi gravitasi mereka - terutama Uranus dan Neptunus - menyebarkan sisa material di luar tata surya sehingga menghambat pembentukan lebih banyak planet gas raksasa. Parahnya, mereka mengirim beberapa planetesimal itu ke tata surya bagian dalam yang menyebabkan era bombardir berat, yaitu planet-planet di tata surya dalam dihujani oleh banyak sekali puing sisa pembentukan. Puing-puing itu kemudian secara bertahap menyatu dan menjadi planet dan tentu saja semakin berkurang. Selain itu, karena berinteraksi dengan puing-puing pembentukan tata surya, Uranus dan Neptunus juga saling bertukar posisi. Karena menurut teori ini Uranus saat itu berada di paling luar - di tempat Neptunus berada sekarang - sementara Neptunus berada di orbit tempat Uranus sekarang berada. Jadi singkatnya teori ini menunjukkan bahwa planet-planet gas raksasa di tata surya kita dipengaruhi oleh dorongan gravitasi dari planetesimal, terutama planetesimal yang berukuran ratusan sampai ribuan kilometer. 

Migrasi planet adalah hal yang baru tentang bagaimana sistem tata surya beroperasi dan menjelaskan tentang sistem eksoplanet pertama yang ditemukan dan yang adalah sebuah Jupiter Panas. Memang migrasi planet sebenarnya dulu tidak diduga akan terjadi, tapi sekarang bisa dijelaskan dengan simulasi komputer. Hal ini kembali menunjukkan bahwa ada kekacauan dalam cara terbentuknya tata surya dan interaksi antara planet-planet awal dengan materi yang tersisa di piringan protoplanet - piringan tempat terbentuknya planet - bisa menyebabkan beberapa planet keluar dari sistem tata suryanya dan menyebabkan yang lain bertukar posisi seperti Uranus dan Neptunus, sementara yang lainnya bermigrasi. Ini adalah hal yang biasa untuk sistem eksoplanet dan itu juga bisa berlaku untuk setiap tata surya, termasuk tata surya kita.

Hijau = Jupiter, Jingga = Saturnus, Biru Kehijauan = Uranus, Biru Gelap = Neptunus, dan warna putih di sekitar mereka adalah sisa-sisa pembentukan tata surya kita