Teleskop James Webb Bongkar Tabrakan Planet yang Membentuk Bumi dan Bulan

Astronom memanfaatkan Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) untuk menyelidiki sistem keplanetan muda yang dilanda tabrakan hebat antar-benda langit. Penelitian ini menyoroti peristiwa hipotetis antara Bumi purba dan Theia—sebuah protoplanet seukuran Mars—yang dipercaya menghamburkan material hingga membentuk Bulan miliaran tahun silam.

Sistem keplanetan muda dikenal sangat turbulen. Bintang-bintang muda dikelilingi cakram gas dan debu yang disebut cakram protoplanet. Di dalamnya, planetesimal bertabrakan dan saling menempel, memulai proses pembentukan planet. Namun, Teleskop Spitzer milik NASA yang kini pensiun menemukan kelas cakram yang jauh lebih ganas: cakram puing ekstrem. Sistem ini mengandung debu hangat dalam jumlah luar biasa besar di dekat bintang muda, di wilayah yang setara dengan orbit planet berbatu di Tata Surya.

Mempelajari cakram semacam itu tidak mudah karena keberadaannya langka. Para ilmuwan memperkirakan hanya sekitar 1% bintang yang memiliki cakram puing ekstrem. Bahkan, Matahari diduga pernah menjadi salah satu bintang langka tersebut.

Tim peneliti yang dipimpin Kate Su dari Space Science Institute di Boulder, Colorado, mengamati 21 cakram puing ekstrem menggunakan JWST. Observasi mencakup tindak lanjut empat dari lima cakram yang pernah terekam Spitzer, serta 16 cakram dari JWST—12 di antaranya baru pertama kali diamati. "Ini pertama kalinya kami mengumpulkan cukup banyak sistem untuk benar-benar memahami subkelas yang kami sebut cakram puing ekstrem," ujar Su dalam pernyataan resmi. "Sebelum JWST, informasi kami terbatas. Kami tahu mereka aneh dan sangat berbeda dari cakram puing dingin biasa seperti Vega dan Fomalhaut. Kini dengan data lebih banyak, kami bisa memastikan peran cakram ini dalam pembentukan dan evolusi planet."

Penelitian mengungkap tiga ciri umum cakram puing ekstrem: butiran debu lebih halus dibanding cakram protoplanet klasik, konsentrasi debu hangat yang tinggi, dan variasi kecerahan yang tidak teratur. Untuk mengetahui penyebabnya, tim menganalisis komposisi mineral cakram dan membaginya menjadi kaya silika atau miskin silika. Klasifikasi ini menunjukkan jenis tabrakan yang menghasilkan puing, sekaligus menjelaskan fluktuasi kecerahan.

"Melihat emisi inframerah tengah dan fitur spektral indah dengan JWST, yang memungkinkan kami mengidentifikasi komposisi mereka, adalah hal paling menarik bagi saya," kata Agnes Kospal dari Observatorium Konkoly, Budapest. "Kami tidak punya cara lain untuk mempelajari embrio planet ini secara langsung karena ukurannya terlalu kecil."

Cakram kaya silika diperkirakan lahir dari hantaman dahsyat benda seukuran Mars yang menguapkan sebagian besar material. Sebaliknya, cakram miskin silika terbentuk dari peristiwa berenergi lebih rendah, seperti persinggungan benda seukuran Bulan. Dari sampel, sekitar sepertiga cakram puing ekstrem adalah tipe kaya silika, dan semuanya mengorbit bintang berusia kurang dari 300 juta tahun. Adapun cakram miskin silika tersebar di bintang berbagai usia dan sering menunjukkan variasi kecerahan lebih besar, yang diduga akibat evolusi cepat puing melalui tumbukan lanjutan dan perubahan orbit.

Temuan ini dapat diterapkan pada Tata Surya untuk menyusun gambaran evolusi 4,6 miliar tahunnya. Simulasi era awal Tata Surya menunjukkan planet terestrial seperti Bumi seharusnya terbentuk dalam beberapa ratus juta tahun pertama. Ini sejalan dengan usia cakram kaya silika yang teramati dan estimasi pembentukan Bumi serta Bulan sekitar 100 juta tahun setelah Matahari lahir. Tata Surya juga diduga melewati fase cakram miskin silika selama periode Late Heavy Bombardment, yang mungkin memicu migrasi raksasa gas ke posisi saat ini.

"Bagaimana planet berbatu terbentuk dan raksasa gas berevolusi adalah bagian dari kisah besar pembentukan Tata Surya. Semuanya satu cerita," tegas Su. "Pekerjaan kami tentang cakram puing ekstrem membantu menyatukan gambaran besar yang kami pahami saat ini."

Penelitian ini dipublikasikan di The Astrophysical Journal pada Kamis (1/10). Bagi Indonesia, pemahaman mendalam tentang tabrakan planet dapat menginspirasi pengembangan ilmu astronomi dan keplanetan nasional, terutama dalam memanfaatkan data teleskop antariksa untuk penelitian dasar. Ke depan, pertanyaannya: mungkinkah JWST menemukan sistem yang sedang membentuk bulan seperti Bumi, atau justru mengungkap skenario tabrakan yang belum terbayangkan?