Sejak penemuannya pada tahun 2005, exoplanet HD 189733b telah menjadi salah satu planet suria tambahan yang paling banyak diperhatikan, kerana ukurannya, orbit padat, berdekatan dengan Bumi dan suasana langit biru yang menarik. Tetapi ahli astronomi yang menggunakan Hubble Space Telescope dan Swift Telescope telah menyaksikan perubahan dramatik di atmosfer atas planet berikutan suar ganas dari induknya yang memandikan planet ini dalam sinaran sinar-X yang kuat. Para saintis mengatakan bahawa dapat menyaksikan aksi tersebut memberikan gambaran yang mengasyikkan mengenai perubahan iklim dan cuaca di planet-planet di luar Sistem Suria kita.
Walaupun HD 189733b memiliki langit biru seperti Bumi, ini adalah salah satu dari banyak "Musytari panas" yang paling mudah dicari oleh pemburu eksoplanet: planet gas besar yang mengorbit sangat dekat dengan bintangnya. HD 189733 terletak sangat dekat dengan bintangnya, yang disebut HD 189733A, hanya satu dari tiga puluh jarak Bumi dari Matahari, berputar mengelilingi bintang dalam 2,2 hari. Selain itu, sistem ini hanya berjarak 63 tahun cahaya, begitu dekat sehingga bintangnya dapat dilihat dengan teropong berhampiran Dumbbell Nebula yang terkenal.
Walaupun bintangnya sedikit lebih kecil dan lebih sejuk daripada Matahari, ini menjadikan iklim planet ini sangat panas, di atas 1000 darjah Celsius, dan atmosfera atas dihancurkan oleh sinaran sinar ultraviolet dan sinar-sinar ekstrem yang bertenaga.
Walaupun suasana HD 189733b tidak disangka menguap (seperti eksoplanet serupa yang disebut Osiris, atau HD 209458b) para astronom mengetahui potensi yang ada di sana. Gas atmosfera meluas jauh di luar "permukaan" planet yang memungkinkan cahaya bintang melintas, dan dalam pemerhatian sebelumnya para astronom dapat mengintip sebatian kimia yang mengelilingi HD 189733b. Dari analisis ini, saintis menyimpulkan bahawa air dan metana terkandung di atmosfera; dan kemudian, teleskop ruang Spitzer bahkan memetakan taburan suhu di seluruh dunia. Penyelidikan tambahan menunjukkan lapisan nipis zarah terdapat di atmosfer atas HD 189733b, yang menghasilkan awan reflektif tipis.
Ahli astronomi Alain Lecavelier des Etangs dari Institut Astrofizik Paris di Perancis mengetuai pasukan yang menggunakan Hubble untuk memerhatikan atmosfer planet ini selama dua tempoh pada awal 2010 dan akhir 2011, kerana ia dilindungi bintang induknya. Walaupun diterangi dengan cara ini, atmosfer planet mencantumkan tanda kimianya pada cahaya bintang, yang memungkinkan para astronom menyahkodkan apa yang berlaku pada skala yang terlalu kecil untuk gambar secara langsung. Mereka berharap dapat melihat suasana menguap, tetapi kecewa pada tahun 2010.
"Kumpulan pemerhatian pertama sebenarnya mengecewakan," kata Lecavelier, "kerana mereka sama sekali tidak menunjukkan jejak atmosfer planet ini. Kami baru sedar bahawa kami telah melihat sesuatu yang lebih menarik ketika kumpulan pemerhatian kedua masuk. "
Pemerhatian susulan pasukan, yang dibuat pada tahun 2011, menunjukkan perubahan yang dramatik, dengan tanda-tanda yang jelas dari sebiji gas yang ditiup dari planet ini dengan kecepatan sekurang-kurangnya 1000 tan sesaat, dengan kecepatan 300,000 mph, memberikan planet ini penampilan seperti komet.
"Kami baru saja mengesahkan bahawa atmosfera beberapa planet menguap," kata Lecavelier, "kami telah menyaksikan keadaan fizikal di atmosfera penyejatan berubah dari masa ke masa. Tidak ada yang pernah melakukan itu sebelumnya. "
Jadi mengapa keadaan suasananya berubah?
Walaupun suhu planet yang melampau, atmosfer tidak cukup panas untuk menguap pada kadar yang dilihat pada tahun 2011. Sebaliknya penyejatan dianggap didorong oleh sinar-X yang kuat dan sinaran ultraviolet ekstrem dari bintang induk, yang kira-kira 20 kali lebih kuat daripada Matahari kita sendiri. Dengan mempertimbangkan juga bahawa HD 189733b adalah planet raksasa yang sangat dekat dengan bintangnya, maka ia mesti menderita dos sinar-X 3 juta kali lebih tinggi daripada Bumi.
Kerana sinar-X dan cahaya bintang ultraviolet yang melampau memanaskan atmosfer planet dan kemungkinan akan melarikan diri, pasukan juga memantau bintang dengan Teleskop X-ray Swift (XRT). Pada 7 September 2011, hanya lapan jam sebelum Hubble dijadualkan untuk menyaksikan transit, Swift sedang mengawasi bintang itu ketika melepaskan tembakan yang kuat. Ia menyinari 3.6 kali sinar-X, lonjakan yang berlaku di atas tahap pelepasan yang sudah lebih besar daripada sinar matahari.
"Kedekatan planet ini dengan bintang bererti ia diserang oleh ledakan sinar-X puluhan ribu kali lebih kuat daripada yang diderita oleh Bumi walaupun semasa cahaya matahari kelas X, kategori terkuat," kata pengarang bersama Peter Wheatley, seorang ahli fizik di University of Warwick di England.
Setelah memperhitungkan ukuran planet yang sangat besar, pasukan mencatat bahawa HD 189733b menemui sekitar 3 juta kali lebih banyak sinar-X yang diterima oleh Bumi dari sinaran matahari di ambang kelas X.
"Pelepasan sinar-X adalah sebahagian kecil dari jumlah output bintang, tetapi bahagian itu cukup bertenaga untuk mendorong penyejatan atmosfera," kata pengarang bersama Peter Wheatley dari University of Warwick, di UK. "Ini adalah sinaran sinar-X paling terang dari HD 189733A dari beberapa yang diperhatikan hingga kini, dan nampaknya kemungkinan kesan suar ini di planet ini menyebabkan penyejatan dilihat beberapa jam kemudian dengan Hubble."
Pasukan itu juga mengatakan bahawa perubahan dalam output bintang itu mungkin akan mengalami proses musiman yang serupa dengan kitaran bintik matahari 11 tahun Matahari.
Pasukan ini berharap dapat menjelaskan perubahan yang mereka saksikan dengan menggunakan pemerhatian masa depan dengan teleskop ruang sinar-X Hubble dan XMM ESA, tetapi mengatakan tidak ada keraguan bahawa planet ini terkena suar bintang, dan tidak ada keraguan bahawa kadar penyejatan atmosfera planet melonjak.
Penyelidikan ini menunjukkan faedah penyelidikan kolaboratif antara misi, kerana Swift melihat suar, dan Hubble melihat sejumlah besar gas yang dikeluarkan dari atmosfer planet. Ini juga memberikan potensi untuk penelitian masa depan, untuk melihat perubahan di bintang dan atmosfer dunia lain.
Video ini dari Goddard Spaceflight Center NASA memberikan maklumat tambahan:
Kapsyen gambar utama: Pertunjukan artis ini menggambarkan penguapan suasana HD 189733b sebagai tindak balas terhadap letusan hebat dari bintang tuan rumahnya. Teleskop Angkasa Hubble NASA mengesan gas yang melarikan diri dan satelit NASA Swift menangkap suar bintang. Kredit: Pusat Penerbangan Angkasa Goddard NASA.
Kapsyen gambar kedua: Teleskop Ultraviolet / Optik Swift menangkap paparan bintang HD 189733b ini pada 14 September 2011. Imejnya berseberangan dengan 6 arcminutes. Kredit: NASA / Swift / Stefan Immler
