Sebesar Manakah Planet Boleh Terjadi?

Browse By

Musytari merupakan planet yang terbesar dalam sistem suria. Dari segi jisim, planet-planet lain jauh lebih ringan berbanding Musytari. Sekiranya anda mengumpulkan semua planet yang ada menjadi satu jisim tunggal, Musytari kekal 2.5 kali lebih besar. Adalah sukar untuk menaksirkan betapa besarnya Musytari. Sungguhpun begitu, oleh kerana saintis telah menemui beribu-ribu eksoplanet dalam beberapa dekad ini, timbulnya persoalan yang menarik tentang perbandingan antara Musytari dengan planet-planet tersebut. Dalam erti kata lain, berapakah saiz maksimum sesebuah planet?

Secara ringkasnya, planet yang besar adalah objek angkasa yang terlalu kecil untuk menjadi bintang. Sepertimana yang ditakrifkan, bintang haruslah cukup besar untuk melakurkan hidrogen kepada helium di dalam terasnya. Bintang jujukan utama (main-sequence star) adalah bintang yang menghasilkan haba dan tekanan melalui lakuran dan diimbangi oleh berat graviti bintang.

Kebanyakan bintang terhasil daripada hidrogen dan helium. Turut boleh diandaikan bahawa planet terbesar mempunyai komposisi yang serupa. Matahari terdiri daripada kira-kira 75% hidrogen, 24% helium dan 1% lagi adalah unsur yang lebih berat, sementara Musytari pula kira-kira 71% hidrogen, 24% helium, dan 5% unsur lain.

Jadi, andaikan planet besar dengan kandungan tiga bahagian hidrogen kepada satu bahagian helium.

Selagi proses lakuran tidak berlaku, planet besar akan berada dalam keadaan keseimbangan hidrostatik dimana sejumlah berat gas yang cuba untuk memampat, diimbangi oleh tekanan gas. Semakin berat jisim, semakin tinggi mampatan dalaman, dan semakin tinggi suhu. Justeru, dengan jisim yang mencukupi, bahagian dalaman planet akan mendapat haba yang cukup bagi membenarkan perlakuran hidrogen ke dalam helium. Jisim kritikal tersebut adalah sekitar 80 Musytari. Apa-apa yang lebih besar daripada nilai tersebut semestinya adalah bintang.

Anggaran saiz planet berdasarkan jisim yang dibandingkan dengan eksoplanet
Sumber: Chen dan Kipping

Namun, itu bukan had atas yang terbaik kerana terdapat objek di alam semesta yang dikenali sebagai kerdil perang (brown dwarfs). Objek ini bersifat seperti bintang iaitu tidak berada dalam keseimbangan hidrostatik. Bahagian dalamannya turut menghasilkan haba seperti bintang, dan boleh melakurkan hidrogen kepada bukan sahaja helium, malahan deuterium. Sementara itu, kerdil perang yang kecil pula memiliki permukaan yang sejuk, keruh dan kelihatan seperti planet. Had jisim yang lebih rendah untuk kerdil perang adalah kira-kira 13 Jupiter.

Dari segi jisim, 13 jisim Jupiter adalah had atas yang baik. Akan tetapi, planet yang paling berat tidak semestinya yang terbesar.

Tidak seperti pepejal yang kurang termampat apabila dikenakan tekanan, gas mudah termampat dengan begitu ketara. Oleh itu, apabila anda menambah jisim ke atas planet bergas, isipadunya tidak meningkat dengan jumlah yang sama. Sebagai contoh, Jupiter adalah tiga kali jisim Zuhal tetapi kurang daripada 20% lebih besar dari segi isipadu. Berbalik kepada model keseimbangan hidrostatik, planet yang paling berat sebenarnya adalah lebih kecil daripada saiz Musytari.

Beberapa tahun yang lalu, Jingjing Chen dan David Kipping mengkaji kebergantungan saiz planet terhadap jisimnya. Mereka mendapati akan wujudnya titik peralihan antara planet jenis Neptun (jisim lebih cenderung untuk meningkatkan saiz) dengan planet jenis Musytari (jisim lebih cenderung untuk memampatkan gas). Titik kritikal ini adalah kira-kira setengah jisim Musytari bagi memastikan planet-planet besar lain hanya berjisim sekitar nilai tersebut. Salah satu eksoplanet terbesar yang telah dipastikan kewujudannya adalah WASP-17b. Planet ini bersaiz kira-kira dua kali ganda Musytari dengan hanya 49% daripada jisim Musytari sahaja.

Sudah pastinya, faktor lain juga turut memainkan peranan dalam isu ini, sebagai contoh komposisi dan suhu. Eksoplanet terbesar yang pernah diketahui lebih cenderung untuk menjadi sebuah Musytari panas yang mengorbit dekat dengan bintang masing-masing. Hal ini bermakna, planet-planet tersebut lebih panas dan kurang padat berbanding planet Jovian sejuk seperti Musytari. Musytari juga memiliki teras berbatu yang padat, di mana saiz ini jauh lebih kecil daripada saiz asal seandainya Musytari hanya terdiri daripada hidrogen dan helium.

Sungguhpun beberapa faktor ini diambil kira, planet-planet Jovian tetap menjadi yang terbesar dan terberat boleh wujud. Benar, Musytari bukan planet terbesar di alam semesta, akan tetapi ia masih lagi antara gergasi yang wujud di luar sana.

Rujukan: https://phys.org/news/2019-11-large-planet.html

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

fifteen + 9 =