Luar Angkasa

Telah menjadi bukti di tahun 1960-an kalau banyak tanda di meteorit sedah dapat dipahami sebagai akibat dari kondensasi uap air panas. Sejumlah studi teoretik dilakukan terkait dengan tahapan kondensasi dari materi yang membentuk Tata Surya. Hasilnya pendinginan terjadi pada temperatur dan tekanan yang beragam. Hal ini semakin memperkuat ide materi di awal terbentuknya Tata Surya berada dalam bentuk gas panas. Tahun 1972, Safronov mempublikasikan teorinya tentang pembentukan planet dari materi-materi hamburan. Nah, meskipun hasil dari Safronov ini mengindikasikan jangka waktu yang sangat panjang dalam pembentukan planet-planet, namun model yang ia berikan menjadi sebuah struktur yang baik dalam memecahkan permasalahan skala waktu pembentukan.

Dengan latar belakang model dari Safronov, terjadi kebankitan kembali teori dualistik Laplace, yang menyebutkan pembentukan Matahari dan planet-planet terjadi secara spontan dari bola gas dan debu yang berputar lambat. Perbedaan teori ini dengan teori sebelumnya adalah, teori baru ini bisa mengatasi masalah yang ada dalam teori sebelumnya. Semenjak itu berbagai studi dilakukan untuk menelaah Teori Nebula Matahari. Teori ini juga menjadi paradigma paling dominan dalam cosmogony sepanjang dekade terakhir abad 20. Mdel ini masih dalam pengembangan dan belum benar-benar mencapai tahap kesepakatan terhadap peristiwa yang membentuk Tata Surya sampai keadaan sekarang. Namun ada beberapa ide besar yang dominan digambarkan dalam teori nebula matahari ini.

Ide awal muncul dari Cameron yang pada tahun 1978 menyatakan salah satu kesimpulan awal bahwa Disuatu tempat di nebula matahari, dimanapun keluar dari orbit Merkurius, temperatur dalam nebula matahari yang tidak diganggu cukup tinggi untuk dapat melelehkan materi padat dalam butiran antar bintang.

Problem terbesar dari teori Laplace adalah distribusi momentum sudut. Pada saat nebula terbentuk, momentum sudut akan ditransfer dari bagian dalam materi yang terkondensasi ke bagian piringan yang terbentuk di bidang ekuatorial. Sejumlah kemungkinan mekanisme juga diberikan untuk memecahkan bagaimana transfer momentum sudut itu terjadi :

1. Turbulensi (perputaran) viskositas didalam piringan
2. Efek gravitasional yang mengacu pada pembentukan lengan spiral di piringan
3. Interaksi antara materi terionisasi yang meninggalkan area pusat dan bidang magnetik yang terbentuk didalamnya.
4. Transport momentum sudut oleh gelombang yang terjadi di dalam piringan.

Dalam teori Nebula Matahari, titik awal pembentukan planet terjadi saat sebagian besar piringan terdiri dari komposisi gas dengan 1 – 2% materi padat dan temperatur yang semakin dingin dengan pertambahan jarak.

Pada beberapa versi awal teori ini, piringannya cukup masif sekitar 1 massa Matahari dengan kerapatan dan temperatur didalamnya seperti yang ada di daerah Jupiter dan memenuhi kriteria Jeans. Piringannya sendiri tidak stabil secara gravitasi sehingga planet gas raksasa akan terbentuk secara spontan. Masalahnya planet yang akan dibentuk sangat banyak, sehingga para peneliti meninggalkan teori ini. Pemecahan yang diberikan kemudian adalah massa piringan hanya berkisar antara 0.01 – 0.1 massa Matahari. Kondisi ini konsisten dengan hasil pengamatan dan planet yang terbentuk juga harus melalui proses akresi.

Akresi planet terrestrial (kebumian) dan inti padat plant gas raksasa diasumsikan terjadi dalam 2 tahap. Tahap pertama melibatkan pembentukan planetesimal. Planetesimal (ukuran ratusan meter sampai puluhan kilo meter) merupakan kumpulan debu yang membentuk lapisan tipis di bidang piringan. Pada kondisi ini keadaan sangat tidak stabil dan kondensasi materi padat di dalamnya akan membentuk planetesimal. Pada setiap area cincin nebula, akan ada satu objek yang dominan dan kemudian menangkap dan mengakresi planetesimal disekelilingnya membentuk sbeuah objek baru. Jika inti planet gas sudah terbentuk, ia akan mulai menarik gas di nebula untuk membentuk planet gas. Proses ini terjadi dalam waktu yang cukup singkat sekitar 10⁵ tahun.

Untuk pembentukan satelit, tidak ada teori yang spesifik selain satelit merupakan objek yang terbentuk dengan mekanisme sama dalam skala ukuran yang lebih kecil. Karena itu, keruntuhan proto-planet harusnya membentuk piringan pada bidang ekuatorial dan kondensasi proto-satelit akan juga terbentuk didalamnya.

Hal-hal penting dan permasalahan yang dihadapi Teori Nebula Matahari, antara lain :

1. Teori ini merupakan teori monistik yang secara simultan berurusan dengan pembagian massa dan momentum sudut.
2. Beberapa mekanisme atau kombinasi mekanisme harus ditunjukkan untuk dapat mentransfer momentum sudut yang cukup dari Matahari yang berkondensasi ke piringan.
3. Harus juga ditunjukkan kalau planet akan terbentuk pada skala waktu yang sesuai dengan masa hidup piringan yang sudah diamati ( <>7 tahun)
4. Kelebihan materi piringan yang tersisa setelah pembentukan planet harus dibuang.
5. Model ini hanya memprediksikan sistem planar, maka kemiringan sumbu putaran Tata Surya harus dapat dijelaskan.

Bintang induk yang diorbit kedua planet tersebut kedua-duanya mirip dengan Matahari. Yang satu lebih panas, terang dan besar sementara yang satu lagi lebih dingin, redup dan kecil. Bintang yang lebih besar berada di konstelasi Andromeda yang jaraknya lebih dari 1000 tahun cahaya. Sedangkan bintang yang lebih kecil, berada di rasi Delphinus, yang jauhnya hanya sekitar 500 tahun cahaya. Walaupun kedua bintang itu terlalu lemah untuk bisa dilihat dengan mata bugil, namun keduanya masih mudah dideteksi oleh teleskop kecil.

Planet yang ditemukan ini dikenal dengan nama WASP-1b dan WASP 2-b, keduanya juga merupakan tipe “hot jupiter�. WASP-1b dan WASP-2b merupakan planet gas raksasa, sama seperti Jupiter, namun jarak keduanya dengan bintang induknya jauh lebih dekat dibanding Jupiter dan Matahari. Kalau jarak Jupiter 800 juta km dari Matahari dan mengorbit Matahari setiap 12 tahun, WASP-1b hanya berjarak 6 juta km dan mengobrit bintang setiap 2.5 hari dan WASP-2b berjarak 4.5 juta km dengan periode orbit 2 hari.

Orbit yang yang sangat dekat ini berarti planet-planet tersebut jauh lebih panas dibanding Merkurius, yang jaraknya mendekati 60juta km dari Matahari dan memiliki temperatur permukaan lebih dari 400 derajat Celsius. Diperkirakan temperatur WASP-1b lebih dari 1800 derajat Celsius. Kedua planet juga menunjukkan tanda adanya kehilangan atmosfer ke angkasa.

Tim SuperWASP saat ini merencanakan untuk melalukan observasi lanjutan terhadap kedua sistem keplanetan tersebut menggunakan Hubble Space Telescope dan Spitzer Space Telescope. Tujuannya untuk mendapatkan ukuran dan temperatur kedua planet secara akurat, selain itu juga untuk mencari indikasi adanya planet lain di sistem tersebut.

Pada tahun 1890-an, Chamberlin menawarkan solusi untuk teori nebula Laplace. Ia menawarkan adanya satu akumulasi yang membentuk planet atau inti planet (objek kecil terkondensasi diluar materi nebula) yang kemudian dikenal sebagai planetesimal. Menurut Chamberlin, planetesimal akan bergabung membentuk proto planet. Namun karena adanya perbedaan kecepatan partikel dalam dan partikel luar, dimana partikel dalam bergerak lebih cepat dari partikel luar, maka objek yang terbentuk akan memiliki spin retrograde.

Walaupun ide planetesimal ini cukup baik, sejak tahun 1900 Chamberlin dan Moulton mengembangkan teori alternatif untuk pembentukan planet. Keduanya mengembangkan teori tentang materi yang terlontar dari bintang membentuk nebula spiral. Nebula spiral ini tidak diketahui asalnya dan berhasil dipotret oleh para pengamat. Menurut mereka, materi yang terlontar ini bisa membentuk planet yang akan mengitari bintang induknya. Tapi ide ini kemudian mereka tolak karena orbit yang mereka dapatkan terlalu eksentrik/lonjong.

Chamberlin kemudian membangun teori baru yang melibatkan erupsi matahari. Ia memberikan kemungkinan bahwa spiral nebula merupakan hasil interaksi pemisahan dari bintang yang berada dalam proses erupsi dengan bintang lainnya. Teori ini membutuhkan matahari yang aktif dengan prominensa yang masif. Namun sayangnya gaya pasang surut bintang yang berinteraksi dengan matahari hanya mampu menahan materi prominensa di luar matahari tapi tidak mampu memindahkan materi dari matahari. Untuk itu dibutuhkan jarak matahari-bintang lebih besar dari limit Roche untuk matahari dan massa masif yang lebih besar dari massa matahari untuk bintang lainnya.

Teori Pasang Surut Jeans
Astronomi Inggris, James Jeans (1877-1946) mengemukakan Tata Surya merupakan hasil interaksi antara bintang lain dan matahari. Perbedaan ide yang ia munculkan dengan ide Chamberlin – Moulton terletak pada absennya prominensa. Menurut Jeans dalam interaksi antara matahari dengan bintang lain yang melewatinya, pasang surut yang ditimbulkan pada matahari sangat besar sehingga ada materi yang terlepas dalam bentuk filamen. Filamen ini tidak stabil dan pecah menjadi gumpalan-gimpalan yang kemudian membentuk proto planet. Akibat pengaruh gravitasi dari bintang proto planet memiliki momentum sudut yang cukup untuk masuk kedalam orbit disekitar matahari. Pada akhirnya efek pasang surut matahari pada proto planet saat pertama kali melewati perihelion memberikan kemungkinan bagi proses pembentukan planet untuk membentuk satelit.

Pada model ini tampaknya spin matahari yang lambat dikesampingkan karena dianggap matahari telah terlebih dahulu terbentuk sebelum proses pembentukan planet. Selain itu tanpa adanya prominensa maka kemiringan axis solar spin dan bidang orbit matahari-bintang tidak akan bisa dijelaskan.

Tahun 1919, Jeans memperbaharui teorinya. Ia menyatakan bahwa saat pertemuan kedua bintang terjadi, radius matahari sama dengan orbit Neptunus. Pengubahan ini memperlihatkan kemudahan untuk melontarkan materi pada jarak yang dikehendaki. Materinya juga cukup dingin, dengan temperatur 20 K dan massa sekitar ½ massa jupiter. Harold Jeffreys (1891-1989) yang sebelumnya mengkritik teori Chamberlin-Moulton juga memberikan beberapa keberatan atas teori Jeans. Keberatan pertamanya mengenai keberadaan bintang masif yang jarang sehingga kemungkinan adanya bintang yang berpapasan dengan matahari pada jarak yang diharapkan sangatlah kecil.

Tahun 1939, keberatan lain datang dari Lyman Spitzer (1914-1997). Menurutnya jika matahari sudah berada dalam kondisi sekarang saat materinya membentuk Jupiter maka diperlukan materi pembentuk yang berasal dari kedalaman dimana kerapatannya sama dengan kerapatan rata-rata matahari dan temperatur sekitar 106 K. Tapi jika harga temperatur ini dipakai dalam persamaan untuk massa kritis jeans, maka massa minimum Jupiter menjadi 100 kali massa Jupiter saat ini.