Bulan, pengiring Bumi, lahir dari sebuah bencana dahsyat di masa lalu. Kala itu, Theia, sebuah objek sebesar Mars, menghantam Bumi muda hingga sebagian materinya terlontar ke angkasa dan kemudian bergabung membentuk Bulan. Kini, para astronom menemukan cermin dari peristiwa itu di tempat lain: jejak tabrakan planet yang terekam Teleskop Antariksa James Webb di sekitar bintang-bintang muda.

Temuan ini datang dari tim astronom yang dipimpin Kate Su dari Space Science Institute di Boulder, Colorado. Tim tersebut mempelajari piringan puing ekstrem, yaitu piringan debu di sekitar bintang muda yang menyimpan debu hangat dalam jumlah sangat besar di dekat bintangnya. Lingkungan di sekitar bintang memang berubah seiring usianya: awalnya bintang dikelilingi piringan protoplanet yang kaya gas, tempat planet-planet terbentuk, lalu gas menipis dan menyisakan piringan puing debu yang miskin gas.

Piringan puing ekstrem termasuk langka. Berdasarkan data yang dikumpulkan, para astronom memperkirakan hanya sekitar 1 persen bintang muda yang menunjukkan tanda-tanda keberadaan piringan seperti ini. Kelangkaan itu pula yang membuat pengumpulan sampel dalam jumlah cukup menjadi tantangan selama bertahun-tahun.

Tim Kate Su berhasil mengumpulkan 21 piringan puing ekstrem. Lima di antaranya berasal dari arsip data pengamatan Teleskop Antariksa Spitzer yang kini sudah pensiun, sementara 16 lainnya merupakan data pengamatan Teleskop Webb, dengan rincian 12 piringan yang baru diamati dan empat sisanya merupakan pengamatan lanjutan dari temuan sebelumnya. Ini menjadi pertama kalinya para astronom memiliki cukup banyak sistem untuk dipelajari secara bersamaan.

Dengan data yang lebih banyak, tim tersebut bisa memastikan apa arti piringan-piringan ini dalam pembentukan dan evolusi planet. Hasilnya, spektrum inframerah menengah dari Spitzer maupun Webb menunjukkan tiga ciri yang sama pada piringan puing ekstrem: butiran debu yang lebih kecil dibanding debu pada piringan protoplanet atau piringan puing klasik, debu hangat dalam jumlah besar, serta variasi kecerlangan yang berubah seiring waktu.

Untuk mengetahui penyebabnya, tim meneliti kandungan mineral dalam tiap piringan. Hasilnya, piringan ekstrem yang diteliti terbagi menjadi dua kelompok. Sekitar sepertiga di antaranya merupakan piringan kaya silika. Dari jejak komposisinya, piringan ini terbentuk dari tabrakan energi tinggi antarbenda seukuran Mars, yang cukup kuat untuk menyublim sebagian besar materinya. Di Bumi, contoh materi kaya silika adalah kaca vulkanik seperti obsidian. Piringan jenis ini hanya ditemukan di sekitar bintang yang berusia muda.

Dua pertiga sampel justru merupakan piringan puing ekstrem miskin silika. Komposisinya menunjukkan jejak tabrakan dalam skala kecil, bisa dibilang seperti dua benda seukuran Bulan yang saling menyerempet. Contoh mineralnya di Bumi adalah forsterit, yang tampak sebagai butiran pasir hijau di beberapa pantai Hawaii. Tim yang dipimpin Kate menduga variasi kecerlangan pada piringan ini muncul karena puing baru terus berubah dengan cepat, baik karena perubahan orbit maupun tabrakan susulan.

Temuan ini relevan dengan Tata Surya, terutama pada masa pembentukan planet-planet. Bisa jadi, Tata Surya kita telah melewati lebih dari satu fase piringan puing ekstrem saat pembentukan planet batuan maupun planet raksasa. Simulasi menunjukkan planet kebumian seperti Bumi terbentuk dalam beberapa ratus juta tahun pertama saat pembentukan Tata Surya, rentang waktu yang cocok dengan usia piringan kaya silika yang teramati dan sejalan dengan perkiraan waktu pembentukan Bumi dan Bulan sekitar 100 juta tahun setelah Matahari lahir.

Pertanyaan lanjutannya adalah apakah Matahari pernah melewati fase piringan ekstrem miskin silika. Jika variasi kecerlangan pada piringan miskin silika yang lebih tua memang mencerminkan ketidakstabilan orbit, hal ini selaras dengan hipotesis Pembombardiran Berat Akhir bagi Tata Surya, di mana planet-planet gas raksasa bermigrasi cukup jauh dan gravitasinya mengacaukan orbit benda-benda kecil sehingga memicu rentetan tabrakan dahsyat.

Masih banyak yang belum terjawab. Attila Moór dari Observatorium Konkoly mengingatkan bahwa piringan kaya silika seharusnya tidak ditemukan di antara piringan puing ekstrem yang lebih tua, sementara baru tiga piringan dalam sampel yang memenuhi kriteria usia itu. Pengamatan atas lebih banyak sistem masih dibutuhkan untuk menguji hipotesis tersebut. Satu hal yang pasti, debu-debu hangat di sekitar bintang lain itu menyimpan kisah yang mungkin juga pernah dialami Tata Surya kita, termasuk saat Bulan lahir.

Apa poin penting dari berita ini?

• Teleskop Antariksa James Webb mengamati 21 piringan puing ekstrem di sekitar bintang muda, lima dari arsip Spitzer dan 16 dari pengamatan Webb.
• Piringan puing ekstrem tergolong langka, hanya sekitar 1 persen bintang muda yang menunjukkannya.
• Piringan kaya silika, sekitar sepertiga sampel, terbentuk dari tabrakan energi tinggi antarbenda seukuran Mars, mirip tabrakan Theia dengan Bumi muda yang melahirkan Bulan.
• Piringan miskin silika, sekitar dua pertiga sampel, menunjukkan jejak tabrakan skala kecil antarbenda seukuran Bulan.
• Temuan ini membantu merangkai kisah pembentukan Tata Surya, dengan Bumi dan Bulan diperkirakan terbentuk sekitar 100 juta tahun setelah Matahari lahir.