15 Penemuan Terbesar Spitzer selama 15 Tahun Misi di Luar Angkasa

Dalam banyak hal, cahaya inframerah dapat menembus awan gas dan debu secara lebih baik daripada cahaya tampak. Demikian pula dengan Spitzer, visi inframerahnya telah memberikan pandangan untuk pertama kalinya terhadap wilayah-wilayah di mana bintang-bintang dilahirkan. Gambar yang diambil oleh Spitzer ini menunjukkan bintang-bintang yang baru dilahirkan, mengintip dari bawah selimut debu di awan gelap nebula Rho Ophiuchi.

Nebula ini adalah salah satu wilayah pembentuk bintang yang paling dekat dengan Tata Surya kita. Terletak di dekat rasi bintang Scorpius dan Ophiuchus, berjarak sekitar 410 tahun cahaya jauhnya dari Bumi.

Meskipun tidak pernah didesain untuk mempelajari planet di luar Tata Surya kita, visi inframerahnya telah terbukti menjadi aset tak ternilai di bidang eksoplanet ini.

Pada bulan Mei 2009, para ilmuwan menggunakan data dari Spitzer untuk menghasilkan “peta cuaca” pertama dari sebuah eksoplanet, atau planet yang mengorbit bintang selain Matahari. Peta cuaca eksoplanet ini memetakan variasi temperatur di atas permukaan planet gas raksasa, HD 189733b. Selain itu, penelitian ini mengungkapkan bahwa gemuruh angin melanda ke seluruh atmosfer planet.

Pada tahun 2011, para astronom menggunakan Spitzer untuk mendeteksi sekumpulan galaksi yang letaknya sangat jauh, dan disebut sebagai COSMOS-AzTEC3. Cahaya dari kelompok galaksi ini telah melakukan perjalanan selama lebih dari 12 miliar tahun untuk mencapai Bumi.

Para astronom menganggap kumpulan galaksi ini sebagai cikal bakal gugus galaksi, yang pada akhirnya akan tumbuh menjadi gugus galaksi modern, yaitu sekelompok galaksi yang terikat bersama oleh gravitasi. COSMOS-AzTEC3 adalah cikal bakal gugus galaksi paling jauh yang pernah terdeteksi pada saat itu, dan memberikan para peneliti gagasan secara lebih baik tentang bagaimana galaksi terbentuk dan berevolusi sepanjang sejarah Alam Semesta.

Ketika pesawat antariksa Deep Impact milik NASA secara sengaja menabrak komet yang diberi nama Tempel 1 pada tanggal 4 Juli 2005, komet ini mengeluarkan sebuah material yang mengandung bahan-bahan “sup” purba Tata Surya kita. Mengkombinasikan data dari Deep Impact dengan pengamatan oleh Spitzer, para astronom menganalisis sup itu dan mulai mengidentifikasi bahan-bahan yang pada akhirnya menghasilkan planet, komet dan objek-objek lain di Tata Surya kita.

Banyak komponen yang diidentifikasi dalam debu komet yang dikenal sebagai bahan-bahan pembentuk komet, seperti silikat, atau pasir. Tapi, ada juga bahan-bahan yang mengejutkan, seperti tanah liat, karbonat (ditemukan dalam kulit kerang), senyawa bantalan besi, dan hidrokarbon aromatik yang ditemukan di daging panggang barbekyu dan knalpot automobil di Bumi. Studi tentang bahan-bahan ini memberikan petunjuk berharga tentang pembentukan Tata Surya kita.

Sistem cincin Saturnus yang menakjubkan telah diabadikan secara luas, tetapi gambar-gambar yang ada selama ini belum mengungkapkan cincin terbesar planet ini. Struktur tipis dari cincin terbesar merupakan kumpulan partikel yang menyebar dan mengorbit Saturnus lebih jauh daripada cincin-cincin planet lainnya. Mengelilingi Saturnus dari jarak sekitar enam juta kilometer, membuatnya 170 kali lebih lebar daripada diameter planet induk, dan apabila kita bisa melihat cincin ini menggunakan mata telanjang, maka ukurannya akan dua kali lipat ukuran Bulan purnama di langit Bumi.

Bahkan Phoebe, salah satu bulan terjauh Saturnus, mengorbit di dalamnya dan kemungkinan merupakan sumber materi yang membentuk cincin terbesar Saturnus ini. Jumlah partikel yang relatif kecil pada cincin memang tidak merefleksikan cahaya tampak, itulah mengapa ia tetap tersembunyi begitu lama. Namun, visi inframerah Spitzer mampu mendeteksi cahaya debu dingin pada cincin, yang memiliki suhu sekitar minus 193 derajat Celcius.

Buckyballs adalah bulatan molekul karbon yang memiliki pola hexagon (segi enam) dan pentagon (segi lima) seperti yang biasa terlihat di sebuah bola sepakbola. Namun, buckyballs dinamai menurut kemiripannya dengan kubah geodesik yang dirancang oleh arsitek Buckminster Fuller. Molekul bulat ini termasuk kelas molekul yang dikenal sebagai buckminsterfullerenes, disingkat fullerene, dan diaplikasikan di bidang kedokteran, teknik, dan penyimpanan energi.

Spitzer adalah teleskop pertama yang berhasil mengidentifikasi keberadaan buckyballs di luar angkasa. Ditemukan pada material di sekitar bintang menjelang kematiannya, atau nebula planet, yang dinamai Tc 1. Bintang induk Tc 1 dulunya mirip dengan Matahari kita, tetapi karena sudah tua, lapisan terluarnya mulai mengelupas dan hanya menyisakan sebuah bintang katai putih yang padat. Para astronom meyakini bahwa bulkyballs dibentuk dalam lapisan karbon yang terlepas dari bintang. Tindak lanjut studi menggunakan data Spitzer telah membantu para ilmuwan mempelajari secara lebih lanjut tentang prevalensi struktur karbon unik ini di Alam Semesta.

Spitzer telah menemukan bukti beberapa tabrakan antara objek-objek berbatu di sistem bintang yang jauh. Tabrakan seperti ini umum terjadi pada masa awal Tata Surya kita, dan memainkan peran penting dalam pembentukan planet.

Dalam sebuah seri pengamatan, Spitzer mengidentifikasi letusan debu di sekitar bintang muda yang disebabkan oleh tabrakan antara dua asteroid berukuran besar. Para ilmuwan telah mengamati sistem bintang ini ketika letusan terjadi, dan temuan Spitzer menandai pengumpulan data tentang sebuah sistem bintang baik sebelum dan sesudah salah satu dari letusan-letusan berdebu ini terjadi.

Pada tahun 2007, Spitzer menjadi teleskop pertama yang secara langsung mengidentifikasi molekul di atmosfer eksoplanet. Para ilmuwan menggunakan teknik yang disebut spektroskopi untuk mengidentifikasi molekul-molekul kimia di dua eksoplanet gas yang berbeda. Disebut HD 209458b dan HD 189733b, eksoplanet yang disebut sebagai “Jupiter panas” ini tersusun dari gas (bukan bebatuan), tetapi mengorbit bintang induknya dalam jarak yang lebih dekat daripada planet-planet gas di Tata Surya kita. Studi secara langsung dari komposisi atmosfer eksoplanet adalah langkah signifikan menuju kemungkinan mendeteksi tanda-tanda kehidupan di eksoplanet berbatu di masa yang akan datang.

Lubang hitam supermasif mengintai di bagian inti galaksi. Para ilmuwan yang menggunakan Spitzer berhasil mengidentifikasi dua buah lubang hitam supermasif terjauh yang pernah ditemukan, memberikan pengamatan sekilas terhadap sejarah pembentukan galaksi di Alam Semesta.

Lubang hitam supermasif biasanya dikelilingi oleh struktur debu dan gas yang memberi ‘makan’ dan menjadi sumber tenaganya. Lubang hitam dan piringan akresi debu dan gas yang mengelilinginya disebut quasar. Cahaya dari dua quasar yang dideteksi oleh Spitzer menempuh perjalanan selama 13 miliar tahun untuk mencapai Bumi, yang berarti mereka terbentuk kurang dari 1 miliar tahun setelah kelahiran Alam Semesta.

Pada tahun 2010, Spitzer membantu para ilmuwan untuk mendeteksi salah satu planet paling terpencil yang pernah ditemukan, dan terletak sekitar 13.000 tahun cahaya jauhnya dari Bumi. Sebagian besar eksoplanet yang telah ditemukan sebelumnya berada dalam jarak sekitar 1.000 tahun cahaya dari Bumi.

Spitzer menyelesaikan tugas perburuan eksoplanet ini dengan bantuan teleskop berbasis darat dan teknik pencarian planet yang disebut microlensing. Pendekatan ini bergantung pada fenomena yang disebut lensa gravitasi, yang terjadi ketika cahaya dibelokkan dan diperbesar oleh gravitasi sebuah objek masif. Ketika sebuah bintang melintas di depan sebuah bintang yang lebih jauh, sebagaimana terlihat dari Bumi, maka gravitasi bintang di latar depan dapat membelokkan dan memperbesar cahaya dari bintang di latar belakang. Jika sebuah planet mengorbit bintang di latar depan, gravitasi planet dapat berkontribusi pada pembesaran dan meninggalkan jejak khusus pada cahaya yang diperbesar.

Penemuan ini memberikan satu petunjuk lagi bagi para ilmuwan, yang ingin mengetahui kemiripan populasi planet di wilayah lain galaksi Bima Sakti, atau apakah berbeda dengan apa yang telah diamati di lingkungan kosmik lokal kita.

Spitzer adalah teleskop pertama yang secara langsung mengamati cahaya dari sebuah planet di luar Tata Surya kita. Sebelum itu, penemuan eksoplanet diperoleh melalui metode secara tidak langsung. Prestasi ini mengawali era baru dalam ilmu tentang eksoplanet, dan menjadi sebuah tonggak utama dalam upaya pendeteksian tanda-tanda kehidupan di eksoplanet berbatu.

Dua penelitian yang dirilis pada tahun 2005 melaporkan pengamatan langsung dari cahaya inframerah dua buah planet tipe “Jupiter panas” yang telah ditemukan sebelumnya, dan diberi nama HD 209458b dan TrES-r1. Jupiter panas adalah raksasa gas yang mirip dengan Jupiter atau Saturnus, tetapi diposisikan sangat dekat dengan bintang induknya. Dari orbit yang dekat, mereka menyerap banyak cahaya bintang dan bersinar terang dalam panjang gelombang inframerah.

Visi inframerah Spitzer memungkinkan penelitian tindak lanjut bagi beberapa objek terjauh yang telah ditemukan sebelumnya. Namun, observatorium antariksa ini juga dapat digunakan untuk mempelajari objek-objek kecil yang jaraknya dekat dengan Bumi. Secara khusus, Spitzer telah membantu para ilmuwan mengidentifikasi dan mempelajari Near-Earth Asteroid (NEA). NASA memantau objek-objek ini untuk memastikan tidak ada yang berada di jalur tabrakan dengan planet kita.

Spitzer sangat berguna untuk mengkarakterisasi ukuran NEA secara tepat, karena dapat mendeteksi cahaya inframerah yang dipancarkan langsung dari asteroid. Sebagai perbandingan, asteroid tidak memancarkan cahaya tampak, tetapi hanya memantulkannya dari Matahari, karena itu cahaya tampak dapat mengungkapkan tingkat reflektifitas, tetapi tidak secara tepat mengetahui ukuran asteroid tersebut. Spitzer telah digunakan untuk mempelajari banyak NEA yang lebarnya kurang dari 100 meter.

Pada tahun 2013, para ilmuwan mengumpulkan lebih dari 2 juta gambar yang diambil menggunakan Spitzer selama 10 tahun, untuk membuat salah satu peta terluas galaksi Bima Sakti. Data peta terutama berasal dari proyek Galactic Legacy Mid-Plane Survey Extraordinaire 360 ​​(GLIMPSE360).

Melihat Bima Sakti tidaklah semudah yang dipikirkan, karena debu menghalangi cahaya tampak, sehingga seluruh wilayah galaksi tersembunyi dari pandangan. Tetapi, cahaya inframerah dapat menembus daerah berdebu dan mengungkapkan bagian-bagian tersembunyi galaksi.

Studi galaksi Bima Sakti menggunakan data Spitzer telah memberikan para ilmuwan peta yang lebih baik dari struktur spiral galaksi dan “batang” bintangnya. Spitzer telah membantu menemukan lokasi-lokasi terpencil pembentukan bintang, dan mengungkap tingkat kelimpahan karbon yang lebih tinggi di galaksi daripada yang diperkirakan sebelumnya. Peta GLIMPSE360 terus memandu para astronom dalam mengeksplorasi galaksi rumah kita.

Spitzer telah memberikan kontribusi besar untuk mempelajari beberapa galaksi Alam Semesta paling awal yang pernah diamati. Cahaya dari galaksi-galaksi ini membutuhkan waktu miliaran tahun untuk mencapai Bumi, dengan demikian para ilmuwan melihat mereka sebagaimana terlihat miliaran tahun yang lalu. Galaksi-galaksi paling jauh yang diamati oleh Spitzer memancarkan cahayanya sekitar 13,4 miliar tahun yang lalu, atau kurang dari 400 juta tahun setelah kelahiran Alam Semesta.

Salah satu penemuan paling mengejutkan dalam bidang penelitian ini adalah deteksi galaksi-galaksi “bayi besar”, yaitu pembentukan galaksi-galaksi awal yang yang jauh lebih besar dan lebih dewasa daripada yang diperkirakan oleh para ilmuwan sebelumnya. Para ilmuwan meyakini bahwa galaksi-galaksi besar dan modern terbentuk melalui penggabungan bertahap dari galaksi-galaksi yang lebih kecil. Namun galaksi-galaksi “bayi besar” menunjukkan bahwa kumpulan bintang yang sangat masif berkumpul sangat awal dalam sejarah Alam Semesta.

Tujuh eksoplanet seukuran Bumi mengorbit sebuah bintang yang dikenal sebagai TRAPPIST-1, kumpulan terbesar dari planet seukuran Bumi yang pernah ditemukan dalam satu sistem. Tiga dari ketujuh planet ini berada di “zona layak huni” bintang, sebuah zona yang tidak terlalu panas dan tidak terlalu dingin, sehingga memungkinkan keberadaan air dalam bentuk cair di permukaan planet. Penemuan ini merupakan sebuah langkah besar dalam pencarian kehidupan di luar Tata Surya kita.

Para ilmuwan mengamati sistem TRAPPIST-1 selama lebih dari 500 jam menggunakan Spitzer untuk menentukan berapa banyak planet yang mengorbit bintang. Visi inframerah Spitzer sangat ideal untuk mempelajari bintang TRAPPIST-1, yang jauh lebih dingin daripada Matahari kita. Para ilmuwan mengamati keredupan cahaya bintang saat ketujuh planet melintas di depannya. Pengamatan Spitzer juga telah memungkinkan para ilmuwan untuk mempelajari ukuran dan massa planet-planet ini, yang dapat digunakan untuk mempersempit komposisi mereka.

Nah, itulah penemuan-penemuan Spitzer selama 15 tahun misinya. Menakjubkan, ya!