MEGA-BUMI YANG KEMUNGKINAN BESAR TIDAK ADA

Teori pembentukan planet menetapkan batas atas bagi dunia berbatu. Inti planet yang tumbuh melewati kira-kira 10 massa Bumi tak lagi bisa menghindari akresi gas yang tak terkendali: ia menarik gas dari cakram di sekitar bintang mudanya dan menjadi planet kaya gas. Simulasi tabrakan dan erosi memberikan batas yang sama. Pengukuran planet sungguhan bahkan menempatkan peralihan dari batuan gundul ke dunia berselubung gas lebih rendah lagi, sekitar 4 hingga 5 massa Bumi.

Namun, dalam beberapa tahun terakhir, muncul beberapa planet dengan kerapatan batuan dan massa jauh di atas sepuluh kali Bumi. Sebagian astronom menyebutnya “Mega-Bumi”. Menjelaskannya akan membutuhkan sejarah yang eksotis: tabrakan belakangan setelah cakram gas lenyap, atau inti telanjang dari bekas planet raksasa.

Casey Brinkman dan Nicolas Cowan dari Trottier Space Institute di Universitas McGill, Montreal, mengajukan pertanyaan yang lebih sederhana: apakah planet-planet ini benar-benar seberat itu?

Menimbang planet dari goyangan bintangnya

Sebagian besar massa itu berasal dari kecepatan radial: saat planet mengorbit, ia menarik bintangnya maju mundur, dan cahaya bintang itu sedikit sekali bergeser warnanya. Besarnya goyangan itu memberi massa planet.

Masalahnya, bintang tidaklah tenang. Bintang yang aktif secara magnetik memiliki bintik gelap dan bercak terang yang berputar bersama bintang. Semua itu menambah derau pada pengukuran, dan bintik yang berputar masuk ke arah pandang bisa meniru — atau menggelembungkan — sinyal sebuah planet.

Delapan tersangka, satu ciri bersama

Keduanya memulai dari NASA Exoplanet Archive dan menyaring 333 planet yang lebih kecil dari empat kali jari-jari Bumi, dengan jari-jari yang andal dan massa dari kecepatan radial. Mereka menemukan:

4 planet dengan kerapatan batuan dan massa lebih dari 10 kali Bumi: WASP-84 c, TOI-1347 b, TOI-2322 c, dan HD 63433 b.
4 lagi di atas batas itu dengan selubung hidrogen-helium yang nyaris tak ada: GJ 523 b, TOI-815 c, HD 18599 b, dan GJ 143 b.

Untuk mengukur aktivitas setiap bintang induk, mereka memakai indeks berdasarkan cahaya kalsium yang dipancarkan lapisan luar bintang yang panas, yang makin terang karena pemanasan magnetik. Di atas nilai −4,75, sebuah bintang dianggap aktif. Pengukuran kecerlangan dari misi TESS juga menunjukkan setiap bintang meredup dan menerang seiring berputarnya bintik-bintiknya.

Hasilnya: kedelapannya mengorbit bintang aktif. Di antara 37 bintang yang memiliki pengukuran massa planet sekaligus aktivitas, hanya 13 yang aktif.

Peluang sebuah kebetulan

Jika Mega-Bumi tersebar merata, peluang bahwa keempat planet berbatu semuanya berada di sekitar bintang aktif adalah:

p = 13/37 × 12/36 × 11/35 × 10/34 = 0.01

Sekitar 1%. Jika empat lainnya ditambahkan, peluangnya turun menjadi 0,0003.

Mungkinkah bintang muda dan aktif memang lebih pandai membentuk Mega-Bumi? Para penulis tidak melihat alasannya. Membentuk satu Mega-Bumi membutuhkan tabrakan tambahan, migrasi ke dalam hingga orbit 0,8 sampai 20 hari, dan mungkin pengelupasan atmosfer tebal — semuanya butuh waktu. Kalaupun ada, dunia semacam itu semestinya lebih sering ada di sekitar bintang yang lebih tua.

Di mana massanya meleset

Setiap pengukuran asli memakai proses Gaussian, alat statistik yang memodelkan derau bintang agar sinyal planet bisa dipisahkan. Namun model yang terlalu lentur bisa menyerap sinyal yang salah dan menghasilkan massa yang terlalu besar. Kasus-kasusnya tampak rapuh:

Di sekitar WASP-84, guncangan bintang (sekitar 13 m/s) lebih besar daripada sinyal planetnya (7,7 m/s).
TOI-2322 berotasi dalam 21,28 hari; planetnya mengorbit dalam 20,23 hari.
HD 63433 b, yang terberat dengan 37 massa Bumi, sama sekali tidak terdeteksi oleh tim kedua, yang menetapkan batas atas 21 massa Bumi.
Tiga planet berada di bawah ambang rasio sinyal-derau yang telah terbit, di bawah ambang itu model semacam ini diketahui tidak andal.

Para penulis mengingatkan sebuah preseden: planet lain yang massanya ternyata tergelembung tiga kali lipat oleh sinyal periodik yang tidak ditangani.

Tidak ada raksasa berbatu — untuk saat ini

Kesimpulan mereka: tidak ada bukti meyakinkan tentang planet berbatu di atas sepuluh massa Bumi. Massa dari kecepatan radial untuk planet di sekitar bintang aktif patut disikapi dengan skeptis, “terutama ketika keberadaan planet semacam itu akan menantang pemahaman kita tentang pembentukan planet.” Mereka menyarankan agar waktu pengamatan diatur sehingga aktivitas bintang maupun planetnya sama-sama tercuplik dengan baik.

Argumennya bersifat statistik dan bertumpu pada sampel kecil: delapan planet dan 37 bintang. Para penulis tidak mengulang penyesuaian massa yang asli.