Awan Oort: Cangkang es misterius di sekeliling sistem tata surya kita

Di bagian terdingin dan tergelap sistem tata surya kita - wilayah yang belum terjamah oleh pesawat ruang angkasa manusia - terdapat awan dingin aneh yang mengandung materi dari bintang lain.

Selama beberapa pekan di musim panas 2020, jika Anda melihat ke langit di malam hari yang cerah, Anda mungkin bisa melihat pengunjung langka ke tata surya kita.

Jika dilihat menggunakan teropong, benda ini berbentuk seperti komet klasik - memiliki bagian inti yang terang benderang dan ekor panjang, yang terbentuk dari es yang diledakkan menjadi gas oleh panas dari Matahari.

Dia bisa dilihat dengan mata telanjang di Bumi bagian utara pada awal Juli. Namun tiba-tiba dia menghilang.

Tidak seorang pun yang melihat komet itu - yang diberi nama C/2002 F3 atau Neowise - akan melihatnya lagi. Begitu pun juga dengan anak-anak mereka.

Atau bahkan beberapa generasi setelah anak-anak dari anak-anak mereka lahir.

Pendeknya, komet ini tidak akan terlihat lagi hingga 6.800 tahun mendatang.

Lintasan singkatnya itu kemudian dikenang bukan karena seberapa lama dia akan melintasi Bumi lagi. Banyak komet melewati langit dalam rentang hidup manusia.

Neowise dikenang karena diperkirakan berasal dari bagian tata surya kita yang paling jarang dieksplorasi dan paling misterius — Awan Oort yang luas dan beku.

Awan Oort berada di jangkauan terjauh tata surya kita, di luar sabuk asteroid dan gas-gas raksasa, lebih jauh dari dunia beku Uranus dan Neptunus, bahkan jauh di luar orbit terpanjang Pluto.

Awan itu terletak di luar tepian heliosfer, gelembung plasma yang dipancarkan oleh Matahari, yang menyelimuti tata surya kita dan penanda batas ruang antarbintang.

Baca juga:

Seperti cangkang yang sangat besar, Awan Oort menelan tata surya kita — tidak hanya di sepanjang ruang di mana planet-planet, asteroid, dan planet kerdil berada, namun meluas ke segala arah.

Satu-satunya masalah adalah, kita tidak sepenuhnya yakin bahwa kubah es raksasa ini benar-benar ada di sana.

Para astronom belum pernah secara langsung melihat Awan Oort, dan pesawat luar angkasa terjauh yang pernah dikirim manusia - Voyager 1 - tidak akan tiba di sana selama 300 tahun lagi.

Tetapi penelitian baru dan misi luar angkasa yang akan datang mulai mengungkapkan beberapa misterinya. Kunjungan dari komet jauh seperti C/2002 F3 (Neowise) juga memberikan beberapa petunjuk.

Apa itu Awan Oort?

Awan Oort pertama kali diprediksi oleh Jan Oort pada 1950 untuk menjelaskan keberadaan komet seperti Neowise.

Tak seperti komet-komet yang melintas dengan periode pendek, yang umumnya membutuhkan waktu kurang dari 200 tahun untuk mengorbit Matahari dan berasal dari piringan es di luar Neptunus yang disebut Sabuk Kuiper, asal-usul komet dengan orbit jauh lebih panjang ini lebih sulit dijelaskan.

Kebanyakan komet dengan periode panjang butuh 200 hingga 1.000 tahun untuk mengorbit Matahari. Mereka juga punya bentuk orbit yang tak biasa, sangat dekat dengan Matahari kemudian melaju sangat jauh lagi darinya.

Oort berteori, komet-komet ini mungkin berasal dari sebuah cangkang objek, yang sebagian besarnya terbuat dari batu dan es, dan terletak jauh di luar sistem tata surya kita.

Cangkang objek yang sangat besar ini diperkirakan terbentuk sekitar 306 miliar kilometer hingga 756 miliar kilometer dari Matahari. Ini setara dengan 2.000 hingga 5.000 kali jarak Bumi ke Matahari.

Bila jarak 150 miliar kilometer adalah 0,03-0,08 tahun cahaya (atau astronomical unit - AU), maka beberapa beberapa ilmuwan memperkirakan jarak awan ini terbentang hingga 100.000-200.000 AU.

"Sejauh ini kami tidak memiliki penjelasan lain yang lebih masuk akal untuk komet-komet periode panjang, yang tak ada habisnya kami amati," kata Cyrielle Opitom, yang mempelajari komet dan sistem tata surya di Universitas Edinburgh.

"Saat kami merekonstruksi orbit komet-komet itu, mereka tampaknya berbagi aphelion - jarak terjauh dari Matahari - yang sama. Yakni sekitar 20.000 kali jarak Matahari ke Bumi, di tempat yang kita sebut Awan Oort."

Baca juga:

Asal-usul Awan Oort sendiri masih misterius.

Dia bisa saja terdiri dari ratusan miliar atau bahkan triliunan planetesimal berbatu — bongkahan batu atau es padat, mirip dengan komet, yang kerap kali juga merupakan materi pembentuk planet.

Tapi objek-objek ini, semuanya berkumpul dengan jarak beberapa kilometer hingga beberapa puluh kilometer, terlalu kecil untuk dilihat secara langsung dari Bumi, bahkan dengan teleskop kita yang paling canggih sekalipun.

Akan tetapi, salah satu studi terbaru memberikan wawasan lain tentang apa yang mungkin diperlukan agar Awan Oort terbentuk.

Simon Portegies Zwart dan rekan-rekannya di Universitas Leiden University di Belanda, menggunakan serangkaian simulasi komputer untuk mempelajari bagaimana Awan Oort terbentuk secara kronologis, dalam kurun waktu 100 juta tahun.

Ini adalah studi pertama yang menghubungkan setiap langkah dalam pembentukan awan secara bersamaan, alih-alih menelitinya secara terpisah.

Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa awan tersebut "tidak terbentuk dengan cara sederhana, tetapi oleh semacam konspirasi alam, dengan sejumlah proses lain harus mengikuti," kata Portegies Zwart.

Planet-planet, bintang-bintang, dan Bima Sakti, semuanya punya peranan dalam pembentukannya, kata dia.

"Rumitnya proses ini mengejutkan saya."

Tapi hasilnya juga berarti, sistem tata surya kita bukanlah satu-satunya yang diselimuti oleh awan es yang begitu besar.

"Begitu Anda selesai memetakan berbagai prosesnya, awan ini ternyata merupakan konsekuensi alami dari evolusi sistem tata surya," lanjut Zwart.

Penelitian ini juga membuat perkiraan terkait materi apa saja yang terkandung di dalam Awan Oort.

Jika prediksi mereka akurat, Awan Oort mungkin mengandung materi yang asing bagi tata surya.

"Benda-benda dari bintang lain," ujar Zwart.

Gagasan bahwa Matahari mungkin telah mencuri materi dari tempat lain telah dikemukakan sekitar satu dekade lalu.

"Dalam gugus bintang kelahiran Matahari, bintang-bintang lain akan berkelompok dengan cukup rapat sehingga awan komet mereka saling tumpang tindih dan kusut," ujar Michele Bannister, astronom planet di Universitas Canterbury di Selandia Baru.

"Mereka kemudian saling terpisah ketika gugus bintang itu bubar."

Sama seperti Awan Oort yang mungkin mengandung komet-komet dari bintang lain, beberapa komet kita pun mungkin saat ini sedang mengorbit bintang lain karena proses ini.

Sebuah studi lain, pada November 2020, menunjukkan bahwa objek antarbintang bisa melebihi jumlah bintang-bintang dari tata surya kita sendiri.

Studi yang lain, yang hasil awalnya dirilis pada awal tahun ini, berhasil mengidentifikasi tiga bintang yang mungkin telah melewati Awan Oort.

Seberapa banyak tepatnya bagian dari Awan Oort yang berasal dari bintang-bintang lain, masih merupakan misteri. Dan bahkan mempelajari komet secara dekat tidak akan mampu menjawabnya.

"Akan sangat sulit menentukan komet mana yang tidak terbentuk di sini, namun mungkin penelitian di masa depan tentang komet pengunjung antarbintang dapat memberi kita sedikit pemahaman," ujar Kat Volk, ilmuwan planet dari Universitas Arizona.

Hasil penelitian Portegies Zwart dan timnya menunjukkan sekitar separuh dari benda-benda di bagian dalam Awan Oort dan seperempat dari bagian luarnya mungkin ditangkap dari tempat lain.

Memahami Awan Oort — dan komet-komet yang berasal dari tempat ini — dapat memberi kita beberapa petunjuk penting tentang asal-usul tata surya kita dan bagaimana dia terbentuk.

Objek-objek ini adalah beberapa benda yang dianggap paling murni dan berada dalam jangkauan relatif dekat, yang diperkirakan telah terbentuk pada saat yang bersamaan dengan terbentuknya planet.

"Akan sangat bagus bila kita dalat mengebor beberapa lubang di objek Awan Oort dan menganalisis materialnya," ujar Zwart.

Tapi Voyager 1, yang diluncurkan lebih dari 40 tahun yang lalu, masih berjarak sekitar sepersepuluh dari tepi tata surya kita ke Awan Oort, dan kemungkinan tidak akan melakukan kontak dengan benda apapun - kecuali terjadi tabrakan.

Mendapatkan sampel seperti yang diinginkan Zwart mungkin masih angan-angan.

Ada empat pesawat luar angkasa yang pada akhirnya akan sampai ke Awan Oort - Voyager 2, New Horizons, serta Pioneer 10 dan 11.

"Tapi butuh waktu yang sangat lama untuk sampai ke sana, sumber tenaga mereka akan sudah lama mati sebelum mereka bisa mencapainya," kata Opitom. "Itu terlalu jauh."

'Mengejar komet dari Awan Oort

Alih-alih, akan lebih mudah untuk mendapatkan sampel dari sepotong benda dari Awan Oort yang mendatangi kita.

Para ilmuwan telah mendapatkan berbagai petunjuk tentang materi pembentuk objek-objek misterius ini dari data yang mereka kumpulkan dari pengamatan komet yang melewati Bumi, dan diduga berasal dari Awan Oort.

Kita tidak perlu mendatangi komet untuk melihat mereka terbuat dari apa.

Hasil awal dari beberapa penelitian telah menemukan kandungan karbon monoksida, air, dan beberapa jenis karbon dan silikat lainnya di komet Awan Oort.

Masih ada harapan ada kemungkinan untuk melihat lebih dekat salah satu komet Awan Oort ini dengan misi luar angkasa.

Beberapa misi terbaru seperti pengorbit Rosetta dan pendarat Philae dari Eropa, pesawat ruang angkasa NASA Deep Impact, sudah pernah mengunjungi komet yang melintas.

Pesawat luar angkasa lain seperti Hayabusa dan Hayabusa2 milik Jepang dan Osiris-Rex kepunyaan NASA juga telah mengambil sampel dari asteroid dan membawanya ke Bumi.

Tapi itu tidak mudah dilakukan pada komet-komet dari Awan Oort karena mereka biasanya tidak ditemukan sampai beberapa tahun sebelum mereka mencapai titik terdekat orbitnya ke Matahari.

"Ini memberi kita waktu yang sangat singkat untuk merancang sebuah misi dan mengirimkannya untuk bertemu dengan komet," kata Opitom.

Satu misi yang terdekat, bagaimanapun, bertujuan untuk terbang dekat dengan komet yang datang langsung dari Awan Oort - daripada yang telah melewati Matahari beberapa kali sebelumnya.

"Ada misi pesawat angkasa yang dirancang untuk mengunjungi komet periode panjang. Dia akan diluncurkan, kemudian menunggu di semacam parkiran orbit sampai target terdeteksi," ucap Volk.

Salah satu misi ini, yakni Comet Interceptor, baru-baru ini dirancang oleh Badan Antariksa Eropa, akan menggunakan beberapa pesawat luar angkasa untuk memilih sebuah komet target dan mempelajarinya dari dekat.

"Ini adalah misi yang sangat menarik… dan kami harap dapat menyelidiki komet yang datang langsung dari Awan Oort untuk pertama kalinya," ujar Opitom.

Sebelum Comet Interceptor diluncurkan pada 2029, sebuah teleskop yang saat ini sedang dibangun di Chile, bernama Vera Rubin Observatory akan mulai mencari komet jangka panjang yang datang dari Awan Oort. Teleskop ini kemungkinan selesai dibangun pada 2023.

Mempelajari komet secara dekat akan memungkinkan kita untuk "memantau bagaimana mereka berubah saat mereka dipanaskan oleh Matahari, setelah ribuan tahun dalam kebekuan," sebut Bannister.

Dan jika ini adalah kunjungan pertama, komet-komet ini mungkin saja membawa rahasia bersama mereka.

Meneliti komet dengan langsung seperti ini akan dapat menjawab pertanyaan seperti, seberapa besar Awan Oort, dan seberapa banyak darinya yang berasal dari tata surya kita.

Sementara para ilmuwan terus mencari petunjuk-petunjuk ini untuk mempelajari lebih lanjut tentang Awan Oort dan mengumpulkan bukti keberadaannya, kita hanya akan mengetahui dengan pasti apabila salah satu pesawat luar angkasa kita berhasil memasuki wilayah yang belum terjamah ini.

Jika Voyager 1 bertahan selama 300 tahun lagi, maka umat manusia benar-benar telah merambah garis batas yang baru.

*Abigail Beall adalah jurnalis sains lepas dan penulis buku The Art of Urban Astronomy.

Anda dapat membaca artikel ini dalam bahasa Inggris dengan judul The mysteries of the icy cloud around our Solar System pada laman BBC Future.