Jupiter mungkin merupakan raja planet di sistem Tata Surya kita, tetapi di sistem bintang lain di galaksi ini, planet-planet yang lebih besar mengorbit miliaran mil dari bintang induknya.
Dalam studi baru ini, para peneliti menganalisis tiga raksasa gas raksasa yang berjarak sekitar 130 tahun cahaya, menggunakan kimia atmosfer mereka untuk menyelidiki bagaimana planet-planet sebesar itu terbentuk.
Empat raksasa gas yang diketahui mengorbit HR 8799, sebuah bintang tipe F di rasi bintang Pegasus. Semuanya sangat besar, dengan massa berkisar antara 5 hingga 10 kali massa Jupiter.
Menggunakan spektrum resolusi sedang dari instrumen NIRSpec JWST, para peneliti melakukan analisis rinci tentang komposisi atmosfer tiga planet terdekat sistem tersebut pada panjang gelombang antara 3 dan 5 mikron.
Raksasa gas dapat mendekati rentang massa kerdil coklat–objek yang secara singkat melakukan fusi deuterium–namun astronom meyakini kedua objek tersebut terbentuk melalui mekanisme yang secara fundamental berbeda.
Kerdil coklat terbentuk seperti bintang, melalui kolaps gravitasi dari atas ke bawah, namun tidak memiliki massa yang cukup untuk mempertahankan fusi hidrogen.
Pembentukan planet sebagian besar dikaitkan dengan akresi inti, proses dari bawah ke atas di mana inti tumbuh secara perlahan saat materi padat menggumpal dalam cakram protoplanet. Beberapa inti besar juga dapat mengumpulkan gas sisa dari nebula asal mereka, akhirnya menjadi raksasa gas
Itulah latar belakang yang umum untuk Jupiter dan Saturnus, tetapi apakah hal itu berlaku dalam sistem seperti HR 8799, di mana raksasa-raksasa yang lebih besar mengorbit pada jarak yang lebih jauh?
Jarak-jarak tersebut berkisar antara 15 hingga 70 satuan astronomi (2 miliar hingga 10 miliar km), yang berarti planet-planet tersebut berjarak sekitar 15 hingga 70 kali lebih jauh dari bintang mereka dibandingkan Bumi dari Matahari.
Pada skala tersebut, beberapa ahli mempertanyakan apakah planet-planet raksasa yang jauh tersebut dapat terbentuk melalui akresi inti. Akresi diperkirakan berlangsung lebih lambat pada jarak yang begitu jauh dari bintang, berpotensi meninggalkan waktu yang terlalu singkat bagi planet-planet untuk mengumpulkan cukup materi sebelum cakram menghilang.
Salah satu solusinya adalah planet-planet tersebut dapat terbentuk melalui kolaps gravitasi, mirip dengan kerdil coklat.
Untuk menguji ide tersebut, para peneliti menggunakan data JWST dari planet-planet HR 8799 untuk mencari sulfur, unsur refraktori yang sebagian besar terperangkap dalam butiran padat di cakram protoplanet. Deteksi sulfur dalam atmosfer planet akan menunjukkan akresi material padat selama pembentukannya.
Para peneliti menemukan bukti kuat adanya hidrogen sulfida di HR 8799 c dan d, dan model atmosfer mereka menunjukkan penumpukan belerang yang serupa di ketiga planet bagian dalam.
Peneliti menyimpulkan bahwa planet-planet HR 8799 kemungkinan terbentuk dengan cara yang serupa dengan Jupiter meskipun massanya 5 hingga 10 kali lebih besar.
Meskipun planet-planet tersebut ribuan kali lebih redup daripada bintang induknya, sensitivitas JWST memungkinkan para peneliti memisahkan sinyal redup mereka dari cahaya bintang yang menyilaukan.
Para peneliti mengatasi hal itu dengan membangun model atmosfer kompleks planet-planet tersebut, yang dapat mereka sesuaikan dan bandingkan dengan data.