Teleskop Luar Angkasa James Webb merilis gambar langsung pertama exoplanet

• Tim observasi JWST menemukan sumber cahaya inframerah redup di cakram puing di sekitar bintang muda TWA 7 yang berjarak sekitar 111 tahun cahaya dari Bumi, dan jika terkonfirmasi, ini akan menjadi exoplanet pertama yang ditemukan teleskop tersebut secara langsung
• Ribuan exoplanet yang sudah diketahui sebagian besar ditemukan lewat metode tidak langsung seperti bayangan saat melintas di depan bintangnya, tetapi penelitian kali ini berbeda karena menangkap kandidat lewat pencitraan langsung
• Para peneliti mengurangi masalah cahaya bintang yang jauh lebih terang daripada planet dengan koronagraf dan pemrosesan gambar tingkat lanjut untuk mengonfirmasi sumber cahaya inframerah di dekat TWA 7
• Objek kandidat TWA 7 b diperkirakan bermassa mirip Saturnus, bersuhu sekitar 120 derajat Fahrenheit, dan berada pada jarak sekitar 50 kali jarak Bumi-Matahari, dengan kemungkinan hanya sekitar 0,34% sebagai galaksi latar belakang
• Jika terkonfirmasi sebagai exoplanet, ini akan menjadi kasus pertama pengamatan langsung planet yang membentuk struktur cakram puing, serta menunjukkan bahwa JWST dapat membuka rentang massa dan jarak yang sulit dijangkau observasi sebelumnya

---

Kandidat planet yang tertangkap di sekitar TWA 7

• Tim observasi JWST mengonfirmasi sumber cahaya inframerah redup di dalam cakram puing yang mengelilingi bintang muda TWA 7
  • TWA 7 berjarak sekitar 111 tahun cahaya dari Bumi
  • Para peneliti menilai kemungkinan besar sumber cahaya ini adalah exoplanet
  • Jika terkonfirmasi, ini akan menjadi kasus pertama JWST menemukan exoplanet baru melalui pencitraan langsung
• Penelitian ini dipublikasikan di Nature
• Pada Januari 2023, JWST memang pernah mengonfirmasi penemuan exoplanet potensial yang sudah ada, tetapi penelitian kali ini dibedakan sebagai kasus penemuan exoplanet baru lewat pencitraan langsung

Metode pencitraan langsung dan hasil observasi

• Alasan exoplanet sulit dipotret secara langsung adalah karena kecerlangan bintang mendominasi cahaya redup planet di sekitarnya
• Para peneliti memblokir cahaya bintang yang kuat dengan koronagraf milik JWST, lalu menghilangkan sisa sebaran cahaya dengan pemrosesan gambar tingkat lanjut
• Hasilnya, sumber cahaya inframerah redup muncul di dekat TWA 7, dan objek kandidat itu disebut TWA 7 b
  • Massanya diperkirakan setara dengan Saturnus
  • Suhunya pada observasi awal diperkirakan sekitar 120 derajat Fahrenheit
  • Jaraknya dari bintang sekitar 50 kali jarak Bumi-Matahari
  • Berada di dalam celah salah satu dari tiga cincin debu pada cakram puing
  • Kemungkinan sebagai galaksi latar belakang sekitar 0,34%
• TWA 7 telah lama menjadi objek perhatian karena dari Bumi cakram puingnya bisa dilihat dari arah depan, dan penelitian sebelumnya secara tidak langsung mengisyaratkan keberadaan planet yang belum ditemukan lewat celah-celah pada cakram itu
• Para peneliti mensimulasikan sistem planet potensial dengan model komputer, dan hasil gambarnya cocok dengan citra observasi JWST sehingga meningkatkan tingkat kepercayaan
• Massa TWA 7 b sekitar 10 kali lebih ringan dibanding exoplanet yang sejauh ini pernah dipotret secara langsung, menjadikannya contoh kemampuan observasi instrumen JWST
• Jika sumber cahaya ini dikonfirmasi sebagai exoplanet sungguhan, ini akan menjadi penemuan pertama yang secara langsung terhubung dengan planet pembentuk cakram puing di sekitar bintang
• Dari sisi massa exoplanet dan jaraknya dari bintang, JWST dapat membuka rentang yang sulit dijangkau observasi sebelumnya, sehingga bisa membantu memahami keragaman, pembentukan, dan evolusi sistem exoplanet

[GN⁺]

Komentar di Hacker News

• Kalau ada yang penasaran, kita masih sangat jauh dari mendapatkan gambar planet ini, atau eksoplanet mana pun, dengan resolusi lebih dari 1 piksel
  Untuk memotret planet ini dari jarak 110 tahun cahaya pada 100×100 piksel, yakni kira-kira resolusi ikon kecil, dibutuhkan teleskop berdiameter sekitar 450 km. Ini adalah batas fisika yang bergantung pada panjang gelombang cahaya
  Pilihan terbaik adalah membangun interferometer optik berbasis antariksa dengan dua node yang berjarak 450 km, lalu menyinkronkannya hingga satuan 1 panjang gelombang, tetapi ini merupakan tantangan rekayasa yang sangat sulit

  • Bisa saja lebih baik dari itu. Jika menggunakan Matahari sebagai lensa gravitasi[1] dan menempatkan wahana di titik fokus pada 542 AU, kita bisa melihat permukaan planet yang berjarak 98 tahun cahaya dengan resolusi skala 25 km[2]
    Itu akan menjadi proyek yang luar biasa besar dan memakan waktu lama, tetapi tampaknya masih berada dalam kemampuan teknologi manusia saat ini

    1. https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_gravitational_lens

    2. https://www.nasa.gov/general/direct-multipixel-imaging-and-s...

  • Jika gagasan ini diteruskan lebih jauh, beberapa kemungkinan solusi untuk paradoks Fermi jadi hilang
    Jika, seperti saya, Anda melihat masa depan peradaban sebagai Dyson Swarm, maka akan ada ratusan juta struktur orbital di sekitar Matahari, kira-kira di antara orbit Venus dan Mars. Meski begitu, jarak rata-ratanya sekitar 100 ribu km, jadi tidak terasa padat
    Orang sering bertanya mengapa melakukan itu; alasannya sederhana: luas lahan dan energi per satuan massa. Dengan populasi 10 miliar orang, masing-masing bisa memiliki lahan sebesar Afrika dan anggaran energi setara kira-kira keluaran Matahari yang mencapai Bumi—skala energi yang benar-benar sulit dibayangkan
    Maka yang digunakan bukan teleskop selebar 450 km, melainkan struktur-struktur orbital yang terpisah hingga sekitar 400 juta km. Resolusi untuk melihat dunia yang sangat jauh akan menjadi tak terbayangkan tingginya
    Karena itu, solusi paradoks Fermi yang mengatakan peradaban maju bisa bersembunyi menjadi kurang kuat. Dari peradaban K2, tidak ada yang bisa bersembunyi

  • Seberapa besar teleskop, cermin, atau lensa yang dibutuhkan untuk memotret sistem Alpha Centauri yang berjarak 4,37 tahun cahaya?
    Lalu, bisakah kita “memindai” area yang luas dan menyusun banyak gambar kecil untuk membuat satu gambar?

  • Akan sangat keren jika menempatkan deretan teleskop berbasis antariksa secara merata di orbit Bumi mengelilingi Matahari, lalu teleskop-teleskop yang terhalang Matahari sehingga tidak bisa berkomunikasi langsung dengan Bumi saling melakukan relay
    Dengan begitu, saat mengamati di luar bidang orbit Tata Surya, kita bisa memakai aperture sintetis 2 AU. Mungkin itu bahkan bisa merangkap sebagai observatorium gelombang gravitasi
    Tentu saja saat ini itu lebih dekat ke fiksi ilmiah daripada sains, tetapi masuk akal bahwa suatu hari kita bisa membangun hal seperti itu

  • Atau cukup gunakan dua teleskop atau lebih yang terpisah 450 km:

    • https://en.wikipedia.org/wiki/Aperture_synthesis

    • https://www.nature.com/articles/ncomms7852

• Nama Anne-Marie Lagrange, penulis utama penelitian ini, sangat cocok untuk seorang astrofisikawan
  Saya penasaran apakah ia kerabat jauh dari tokoh yang namanya dipakai untuk titik Lagrange. https://en.wikipedia.org/wiki/Lagrange_point
  Sebagai catatan, saya sebelumnya tidak mengenal A-M Lagrange, tetapi kariernya benar-benar luar biasa: https://en.wikipedia.org/wiki/Anne-Marie_Lagrange
  • Di Scopus ada 390 profil orang dengan nama Lagrange. Itu bukan nama keluarga yang sangat umum, tetapi juga tidak langka, dan sebagian dari mereka, entah keturunan Joseph-Louis atau bukan, pasti masuk ke dunia akademik
  • Saya juga persis berpikir begitu. Mungkin determinisme nama sedang bekerja lagi
  • Memang, JWST mengorbit L2!

https://webbtelescope.org/contents/media/images/01F4STZH25YJ...

• Dulu saya skeptis terhadap JWST. Saya berpikir kalau menunggu sebentar lalu memanfaatkan wahana peluncur besar yang lebih murah dan kemajuan computational imaging, itu akan menjadi investasi sains yang lebih baik
  Namun ini adalah puncak dari pembangunan katedral untuk sains. Dari saat pertama kita memahami alam semesta, hingga saat kita terbangun dari mimpi panjang bahwa kita adalah pusat alam semesta ciptaan Tuhan, setiap batu yang ditumpuk telah membentuk ilmu pengetahuan saat ini; dan kini kita bisa membayangkan sekaligus benar-benar melihat bukan hanya bola-bola lain yang bisa kita pijak, tetapi juga seluruh sistem lain yang tersusun dari bola-bola semacam itu
  Benar-benar megah
  • Kalau berpikir begitu, mengapa melakukan apa pun?
    Logika ini bisa diterapkan pada hampir semua hal. Jadinya seperti, hal yang lebih baik akan segera datang, jadi tunggu saja
    Pasti ada kemajuan lain yang diperoleh saat membuat JWST, dan teknologi semacam itu bisa diterapkan pada teleskop yang secara teoretis lebih baik
• Bagian yang mengatakan “ada sedikit kemungkinan bahwa sumber inframerah yang baru terdeteksi itu adalah galaksi latar belakang” menarik karena skala galatnya, meski saya paham pekerjaan ini sulit
  Intinya seperti, “kami pikir kami memotret sesuatu, tetapi sebenarnya itu mungkin puluhan miliar objek yang jauh lebih besar dan jauh lebih jauh”
  • Seiring waktu, gerak orbit akan bisa membedakan kedua kemungkinan itu
    Namun jika ia mengorbit bintang yang relatif kecil pada orbit 50 AU, itu bisa memakan waktu cukup lama
• Untuk merasakan jarak 111 tahun cahaya dengan cara lain, wahana Voyager bahkan belum menempuh 1 hari cahaya dari Bumi
• Hal keren lain dari teknik ini adalah semakin jauh dari bintang terang, semakin mudah melihat planet, sehingga menguntungkan untuk planet yang jauh dari bintangnya
  Sebaliknya, teknik saat ini bias ke planet yang dekat. Metode pergeseran Doppler dan kurva cahaya sama-sama pandai mendeteksi planet yang mengorbit dekat bintang
  Dengan memakai kedua teknik bersama-sama, kita akan mendapat gambaran distribusi planet yang lebih baik
• Kutipan “Untuk lebih mendukung pengamatan tersebut, Lagrange dan rekan-rekannya menjalankan model komputer yang memvisualisasikan sistem planet potensial, dan gambar simulasi itu cocok dengan gambar yang ditangkap teleskop. ‘Jadi kami benar-benar bisa yakin bahwa ada planet’” — saya menyukai pekerjaan ini sendiri dan tidak punya alasan untuk meragukan bahwa ini memang citra eksoplanet sungguhan, tetapi menurut saya pemodelan seperti ini adalah bukti yang cukup lemah untuk mendukung hipotesis
  Model dibuat dari asumsi, dan asumsi dipengaruhi oleh ekspektasi. Model bukan data
  • Tergantung bagaimana model itu dibuat dan digunakan. Idealnya, kita berharap sebagian besar pengamatan yang mungkin tidak cocok dengan model
    Tetapi jika pengamatan nyata ternyata cocok, itu menjadi sinyal kuat bahwa kita sedang melihat objek yang diperkirakan. Sebaliknya, saat tidak cocok, kita bahkan tidak bisa yakin apakah modelnya yang sedikit keliru
• Judul HN agak kurang tepat. Ini bukan citra langsung eksoplanet pertama yang diambil JWST. Artikel bulan Maret pun memuat beberapa citra eksoplanet dari JWST: https://science.nasa.gov/missions/webb/nasas-webb-images-you...
  Dari judul asli “The James Webb Space Telescope Reveals Its First Direct Image Discovery of an Exoplanet”, kata kunci “discovery” hilang. Artinya, ini adalah penemuan pertama atas planet yang sebelumnya tidak diketahui melalui direct imaging
  • Sekarang judulnya sudah memasukkan discovery
    Judul kiriman tadinya “James Webb Space Telescope reveals its first direct image of an exoplanet”, dan mungkin itu upaya berniat baik untuk menyesuaikan batas judul 80 karakter HN. Sekarang sudah dipersingkat menjadi JWST agar muat
• JWST adalah keajaiban rekayasa. Pada saat yang sama, ia juga mesin yang dirancang agar sesuai dengan batasan yang bisa ditanggung roket paling kuat pada 1990-an
  Sekarang beberapa wahana peluncur super-berat dengan fairing raksasa sedang dikembangkan, jadi bayangkan saja seberapa kuat teleskop masa depan nantinya
  • Semoga suatu hari kita punya teleskop yang cukup kuat sehingga terjadi momen Van Leeuwenhoek dalam skala galaksi, seperti Van Leeuwenhoek menemukan mikroorganisme. Maksudnya, momen ketika suatu hari tiba-tiba kita melihat galaksi dipenuhi pesawat antariksa
  • Sulit memutuskan untuk membuat muatan kelas JWST dengan asumsi wahana peluncur yang belum terbukti
    Untuk meluncurkan misi yang direncanakan dalam skala dekade, kita tentu ingin menunggu sampai sesuatu yang “sedang dikembangkan” itu terbukti
  • Betul. Sayang sekali satu atau dua kembarannya tidak dikembangkan bersamaan. Biaya tambahannya seharusnya tidak besar, dan sekarang ada roket SpaceX yang bisa meluncurkannya
• Ini benar-benar menggairahkan. Suatu hari sepertinya kita bisa menerima penemuan seperti ini dalam citra beresolusi lebih tinggi. Saya berharap orang yang lebih memahami bidang ini bisa menambahkan pendapat
  Momen ketika untuk pertama kalinya kita memperoleh foto pengamatan langsung eksoplanet mirip Bumi akan menjadi titik balik bersejarah
  • Itu akan dilakukan dengan lensa gravitasi Matahari. Ada makalah NASA terbaru
    Pada dasarnya, jika kita mengirim wahana ke arah berlawanan dari eksoplanet target hingga melampaui 550 AU dan mengarahkannya ke Matahari, kita bisa memperoleh foto beresolusi tinggi yang terdistorsi dari planet tersebut di sekitar Matahari. Setelah itu, algoritme dapat merekonstruksinya seperti foto biasa
    Waktu tempuhnya kemungkinan besar puluhan tahun, dan masa pembuatannya juga tampaknya akan lama. Meski begitu, dalam 40–100 tahun mungkin kita bisa melihat banyak gambar HD dari eksoplanet yang ‘dekat’. Jika masih hidup sampai saat itu, rasanya akan luar biasa menggembirakan
  • Nancy Grace Roman Space Telescope akan membawa koronagraf yang lebih baik sebagai demonstrator teknologi. Berbagai cara untuk meningkatkan teknologi ini terus bermunculan