Gak Kalah dengan Bumi, Inilah 5 Aurora Menakjubkan di Tata Surya

Para astronom menggunakan Teleskop Antariksa Hubble milik NASA/ESA untuk mempelajari aurora di kutub planet terbesar Tata Surya, Jupiter. Program pengamatan ini juga didukung oleh pengukuran yang dilakukan oleh pesawat antariksa Juno milik NASA, ketika menempuh perjalanan untuk mencapai Jupiter.

Gambar aurora di atas merupakan komposit dari dua pengamatan berbeda oleh Hubble, yang diambil selama serangkaian pemotretan oleh pencitra spectrograph dalam spektrum cahaya ultraviolet, bersamaan dengan pengamatan oleh pesawat antariksa Juno ketika memasuki orbit di sekitar Jupiter.

Aurora Jupiter sangat dramatis dan merupakan aurora paling aktif yang pernah diamati. Tidak hanya berukuran besar, aurora Jupiter juga ratusan kali lebih energik daripada aurora di Bumi. 

Dan, tidak seperti aurora di Bumi, aurora di Jupiter terjadi secara permanen. Aurora paling intens di Bumi disebabkan oleh badai Matahari, ketika partikel bermuatan menghujani atmosfer bagian atas, dan menyebabkan gas di atmosfer bersinar merah, hijau dan ungu, namun, Jupiter memiliki sumber tambahan untuk auroranya.

Medan magnet yang kuat dari raksasa gas mengambil partikel-partikel bermuatan di sekitarnya, bukan hanya partikel bermuatan dari angin Matahari saja, tetapi juga partikel-partikel lain yang dilemparkan ke luar angkasa oleh Io, satelit alami Jupiter, yang diketahui memiliki gunung-gunung berapi besar dalam jumlah yang banyak.

Masih di planet Jupiter, cahaya intens di belahan utara dan selatan, atau aurora, berperilaku independen dan tidak terkait satu sama lain menurut penelitian terbaru menggunakan Observatorium Sinar-X Chandra milik NASA dan Observatorium XMM-Newton milik ESA.

Menggunakan pengamatan dari kedua observatorium sinar-X tersebut, para berhasil membuat peta emisi sinar-X Jupiter (ditampilkan dalam gambar) dan mengidentifikasi titik panas sinar-X di setiap kutub. Setiap titik panas ini dapat menutupi area yang setara dengan sekitar setengah permukaan Bumi.

Tim peneliti menemukan bahwa kedua titik panas memiliki karakteristik yang sangat berbeda. Emisi sinar-X di kutub selatan Jupiter secara konsisten berdenyut setiap 11 menit, tetapi sinar-X yang terlihat di kutub utara tidak menentu sebab kecerahannya meningkat dan menurun, yang tampaknya tidak bergantung pada emisi dari kutub selatan.

Hal ini membuat Jupiter sangat membingungkan. Aurora sinar-X belum pernah terdeteksi dari raksasa-raksasa gas Tata Surya kita lainnya, termasuk Saturnus. Aurora Jupiter juga tidak seperti Bumi, aurora di kutub utara dan selatan planet kita umumnya saling mencerminkan satu sama lain karena medan magnetnya mirip.

Untuk memahami bagaimana Jupiter dapat menghasilkan aurora sinar-X, para peneliti berencana untuk mengkombinasikan data sinar-X, antara data dari Chandra dan XMM-Newton dengan informasi dari misi pesawat antariksa Juno milik NASA, yang saat ini mengorbit di atas Jupiter.

Jika dapat menghubungkan aktivitas sinar-X dengan perubahan fisik yang diamati secara bersamaan dengan Juno, para ilmuwan kemungkinan dapat menentukan proses yang menghasilkan aurora Jupiter dan mengasosiasikannya dengan aurora sinar-X di planet-planet lain.

Saturnus kembali tampil spektakuler dan menakjubkan, kali ini melalui serangkaian foto yang diambil oleh Teleskop Antariksa Hubble yang memperlihatkan aurora di kutub planet.

Selama periode waktu tujuh bulan pada tahun 2017, teleskop berbasis antariksa ini menggunakan Space Telescope Imaging Spectrograph untuk mempelajari aurora Saturnus sebelum dan sesudah titik balik terendah/tertinggi Matahari di belahan utara planet, yang menjadi waktu terbaik untuk melihatnya.

Berbeda dengan aurora di Bumi yang berbasis oksigen dan nitrogen, dan dapat dilihat dalam spektrum cahaya tampak, aurora di Saturnus berbasis hidrogen dan hanya dapat dilihat dalam spektrum ultraviolet. Keragaman aurora Saturnus dipengaruhi oleh angin Matahari dan rotasi cepat Saturnus, yang hanya berlangsung sekitar 11 jam.

Kutub utara menampilkan dua peristiwa puncak aurora yang berbeda dalam kecerahan, saat fajar dan tepat sebelum tengah malam. Puncak aurora terakhir, tampaknya secara khusus terjadi karena interaksi angin Matahari dengan magnetosfer pada titik balik terendah/tertinggi Matahari di Saturnus.

Sejak Voyager 2 mengirim kembali gambar-gambar spektakuler Uranus pada tahun 1980-an, para ilmuwan telah terpikat oleh peristiwa aurora di planet-planet lain. Aurora di Jupiter dan Saturnus telah dipelajari dengan baik, tetapi tidak banyak yang diketahui tentang aurora di planet es raksasa Uranus.

Pada tahun 2011, teleskop antariksa Hubble milik NASA/ESA menjadi teleskop pertama yang mengambil gambar aurora Uranus. Tahun berikutnya, para ilmuwan melakukan pengamatan kedua terhadap aurora di Saturnus menggunakan kemampuan panjang gelombang ultraviolet dari Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) yang terpasang di Hubble.

Tim ilmuwan melacak guncangan yang disebabkan oleh dua semburan kuat angin Matahari di Uranus, kemudian menggunakan Hubble untuk menangkap efeknya terhadap aurora Uranus, dan menemukan peristiwa aurora paling intens yang pernah terlihat di planet ini. Dengan mengamati aurora dari waktu ke waktu, mereka secara langsung mengumpulkan bukti pertama bahwa daerah yang berkilau dengan kuat ini berotasi bersama planet.

Mereka juga menemukan kembali kutub-kutub magnet Uranus yang telah lama hilang, tak lama setelah ditemukan oleh Voyager 2 pada tahun 1986 karena ketidakpastian dalam pengukuran dan tidak adanya fitur khusus di permukaan planet.

Uranus memiliki magnetosfer aneh yang tidak beraturan. Medan magnet biasanya selaras dengan rotasi planet, namun medan magnet Uranus berlaku sebaliknya, sumbu magnet dimiringkan hampir 60 derajat dari poros rotasi planet, dan juga diimbangi oleh pusat planet hingga sepertiga radius planet.

Aurora Uranus tidak terjadi di bagian kutub (seperti aurora di Bumi, Jupiter dan Saturnus) karena medan magnetnya yang miring.

Pesawat antariksa MAVEN milik NASA baru saja menemukan sebuah tipe baru aurora Mars yang terjadi di sebagian besar sisi siang hari Planet Merah yang sangat sulit untuk dilihat. Pada umumnya elektronlah yang menyebabkan fenomena alam ini, namun kadang-kadang proton juga dapat menimbulkan efek serupa, meskipun lebih jarang terjadi.

Tim ilmuwan misi MAVEN saat ini telah meneliti bahwa efek aurora Mars yang disebabkan oleh proton, serupa dengan aurora yang biasanya disebabkan oleh elektron di Bumi. Hal ini terutama terjadi ketika Matahari mengeluarkan denyut proton yang sangat kuat, yakni atom-atom hidrogen yang dilepaskan dari elektron tunggal oleh panas yang intens. Matahari mengeluarkan proton dengan kecepatan hingga lebih dari 3 juta kilometer per jam dalam aliran tidak menentu yang disebut angin Matahari.

Tim ilmuwan juga mempelajari atmosfer Mars menggunakan Imaging UltraViolet Spectrograph (IUVS), dan mengamati bahwa sinar ultraviolet yang berasal dari gas hidrogen di bagian atas atmosfer Mars akan secara misterius menjadi terang selama beberapa jam. Mereka kemudian memperhatikan bahwa peristiwa bagian atas atmosfer menjadi terang juga terjadi ketika instrumen MAVEN lainnya, Solar Wind Ion Analyzer (SWIA), mengukur peningkatan proton angin Matahari.

Tetapi, dua teka-teki membuat jenis aurora ini tampak mustahil pada pengamatan pertama: bagaimana proton-proton ini dapat melewati “bow shock” planet ini, yaitu hambatan magnetik yang biasanya mengalihkan partikel-partikel bermuatan dari angin Matahari di planet ini? Dan bagaimana mungkin proton melepaskan cahaya, karena atom membutuhkan elektron untuk melakukannya?

Jawabannya terletak pada proses pencurian. Ketika mendekati Mars, proton yang datang dengan angin Matahari berubah menjadi atom netral dengan mencuri elektron dari bagian tepi terluar awan besar hidrogen yang mengelilingi planet. Bow shock hanya dapat mengalihkan partikel bermuatan, sehingga atom netral ini terus bersinar.

Ketika atom-atom yang masuk dengan kecepatan tinggi itu menghantam atmosfer, sebagian energi mereka dipancarkan sebagai sinar ultraviolet, yang tidak terlihat oleh mata manusia tetapi dapat dideteksi oleh instrumen seperti IUVS yang terpasang di MAVEN. Aurora proton memang terjadi di Bumi, tetapi tidak sesering di Mars.

Satu perbedaan utama adalah medan magnet Bumi yang kuat, mengalihkan angin Matahari dari Bumi dalam tingkat yang jauh lebih besar daripada di Mars. Di Bumi, aurora proton hanya terjadi di area yang sangat kecil di dekat kutub, sedangkan di Mars dapat terjadi di mana-mana.

Itulah 5 aurora menakjubkan yang terjadi di luar Bumi. Hingga kini para ilmuwan masih meneliti sifat alami badai Matahari penyebab aurora ini, karena dapat mempengaruhi sistem komunikasi dan navigasi, serta teknologi lainnya seperti sinyal GPS dan radio di Bumi.

Bagaimana dengan kamu, tertarik untuk melihat secara langsung aurora di planet-planet tersebut?