Hampir semua kosmolog saat ini sepakat bahwa model Big Bang adalah kisah tentang asal usul dan perkembangan kosmos yang benar, walaupun baru 5% materi dan energinya yang saat ini diketahui. Porsi energi yang kecil inilah yang kemudian menggumpal bergabung bersama-sama untuk menghasilkan segala sesuatu yang terlihat di sekitar kita – bintang-bintang, planet-planet, pohon dan bunga-bunga, termasuk manusia.
Apakah hanya kita saja –umat manusia dan hewan-hewan beserta tumbuhan yang ada–  yang menghuni kosmos ini?
Apakah ada kehidupan lain di luar sana, pada sebuah planet yang mengelilingi matahari lain?
Tak seorang pun yang mengetahuinya. Tetapi sekarang kita mengetahui bahwa rupanya matahari kita bukan satu-satunya bintang yang memiliki planet. Kita juga meyakini bahwa kebanyakan dari ratusan miliar bintang di bima sakti seharusnya memiliki planet-planet mereka juga.
Astronom sekarang telah mengetahui bahwa terdapat lebih dari 4000 eksoplanet. Dunia-dunia baru yang asing telah ditemukan, yang tak satu pun menyerupai sistem planet kita. Eksoplanet pertama yang ditemukan terasa begitu aneh sehingga hampir tak seorang pun yang mempercayainya; planet ini terlalu besar untuk dapat begitu dekat pada bintang yang dikitarinya.
Michel Mayor dan Didier Queloz mengumumkan penemuan sensasional mereka ini dalam sebuah konferensi astronomi di Florence Italia pada tanggal 6 Oktober 1995. Planet yang mereka temukan adalah planet pertama yang terbukti mengorbit sebuah bintang jenis matahari. Planet tersebut, yang diberi nama Pegasi 51 b, bergerak dengan cepat di sekitar bintangnya, yang disebut Pegasi 51, yang berjarak 50 tahun cahaya dari bumi.
Planet tersebut membutuhkan waktu empat hari untuk menyelesaikan putaran orbitnya. Waktu yang singkat ini menunjukkan lintasannya sangat dekat dengan bintang yang dikelilinginya – hanya delapan juta kilometer. Bintang induk planet ini memanasinya dengan temperatur 1000 oC. Bandingkan dengan planet bumi, yang membutuhkan waktu orbit selama setahun mengelilingi matahari yang jaraknya 150 juta kilometer.
Penemuan Mayor dan Queloz ini pun mengantarkan keduanya menerima penghargaan Nobel Fisika 2019 bersama dengan James Peebles.
Planet baru yang ditemukan Mayor dan Queloz juga memiliki ukuran yang cukup mengejutkan –sebuah bola gas yang kira-kira sama dengan bola gas raksasa terbesar di sistem tata surya kita, yaitu Jupiter.
Dibandingkan dengan bumi, volume Jupiter 1300 kali lebih besar dan bobotnya 300 kali lebih berat. Sesuai dengan ide sebelumnya tentang bagaimana sebuah planet terbentuk, planet dengan ukuran seperti Jupiter haruslah terbentuk pada jarak yang cukup jauh dari bintang yang diorbitinya, sehingga konsekuensinya butuh waktu lama untuk mengorbiti bintang tersebut. Jupiter membutuhkan waktu hampir 12 tahun untuk dapat menyelesaikan satu putaran mengelilingi matahari, sehingga periode orbit Pegasi 51 yang singkat itu sangat mengejutkan para pemburu eksoplanet. Mereka barangkali telah mengamati tempat yang salah.
Hampir bersamaan dengan penemuan ini, dua orang astronom Amerika, Paul Butler dan Geoffrey Marcy, juga mengarahkan teleskop mereka ke arah bintang Pegasi 51. Hasilnya, mereka dapat mengonfirmasi temuan revolusioner Mayor dan Queloz.
Beberapa bulan kemudian, mereka menemukan dua eksoplanet lain yang mengorbit pada bintang sejenis matahari. Periode orbit yang singkat eksoplanet ini telah memudahkan astronom karena tidak perlu menunggu waktu hingga berbulan-bulan bahkan bertahun-tahun untuk mengamati sebuah eksoplanet yang mengelilingi orbitnya. Sekarang mereka memiliki kesempatan untuk mengamati planet-planet yang saling mendahului.
Mengapa planet-planet ini dapat begitu dekat dengan bintangnya? Pertanyaan ini menantang teori asal-usul planet yang telah ada untuk memberikan penjelasan. Atau menghasilkan teori baru yang menggambarkan bagaimana bola gas yang besar dapat tercipta di pinggiran sistem tata suryanya yang kemudian berpilin ke arah bintang yang diorbitinya.
Metode perbaikan yang menghasilkan penemuan
Dibutuhkan metode cerdas untuk dapat menelusuri sebuah eksoplanet –planet-planet ini tidak memancarkan cahaya sendiri, tetapi mereka memantulkan cahaya bintang dengan sangat lemah sehingga pantulannya dapat dikaburkan oleh cahaya terang bintang induknya. Metode yang telah digunakan oleh kelompok peneliti di atas dalam menemukan sebuah planet disebut metode kecepatan radial. Metode ini mengukur pergerakan bintang induknya yang dipengaruhi oleh gravitasi planet-planetnya. Ketika planet mengorbit di sekitar bintang ini, bintang juga mengalami sedikit pergerakan –keduanya bergerak mengelilingi pusat gravitasi mereka. Dari titik pengamatan di bumi, bintang ini bergoyang-goyang maju mundur sepanjang garis pandangan.
Tantangan terbesar metode ini adalah kecepatan radial yang dimiliki sangatlah kecil. Sebagai contoh, gravitasi Jupiter membuat matahari bergerak sekitar 12 m/s sekitar pusat gravitasi sistem tata surya. Bumi kita hanya berkontribusi sebesar 0,09 m/s. Hal ini menuntut sensitivitas peralatan yang luar biasa jika kita berharap planet mirip bumi dapat ditemukan. Untuk meningkatkan presisi, astronom mengukur beberapa ribu panjang gelombang secara bersamaan. Cahaya ini kemudian dibagi menjadi berbagai panjang gelombang dengan menggunakan sebuah spektograf, yang merupakan inti dari pengukuran ini.
Pada awal tahun 1990-an, saat Didier Queloz memulai karier risetnya di University Geneva, Michel Mayor telah mempelajari banyak hal tentang pergerakan bintang-bintang. Ia telah membuat sendiri alat instrumennya dengan bantuan peneliti lainnya. Pada tahun 1977, Mayor dapat meletakkan spektrograf pertamanya pada sebuah teleskop di Haute-Provence Observatory, 100 km arah tenggara Marseille. Hal ini menyebabkan batas kecepatan terendah yang dapat diamati menjadi 300 m/s, meskipun nilai ini masih terlalu besar untuk melihat sebuah planet menarik bintangnya.
Bersama dengan kelompok peneliti ini, mahasiswa doktoral Didier Queloz diminta untuk mengembangkan sebuah metode baru untuk pengukuran yang lebih presisi. Mereka menggunakan sejumlah teknologi baru yang memungkinkan untuk melihat dengan cepat berbagai bintang dan menganalisis hasilnya di tempat. Fiber optik dapat membawa cahaya bintang ke spektrograf tanpa mendistorsinya dan dengan sensor digital yang lebih baik, CCD, meningkatkan sensitivitas mesin pengamat cahaya tersebut (Anugerah Nobel Fisika tahun 2009, kepada Charles Kao, Willard Boyle dan George Smith). Komputer yang lebih cepat juga telah memungkinkan ilmuwan untuk mengembangkan perangkat lunak buatan sendiri untuk keperluan pencitraan digital dan pemrosesan data.
Saat spektrograf tersebut selesai pada musim semi di tahun 1994, kecepatan yang diperlukan telah mengerut hingga menjadi 10 – 15 m/s dan penemuan sebuah eksoplanet untuk pertama kalinya tinggal menunggu waktu yang tidak lama lagi. Pada saat itu, pencaharian tentang eksoplanet bukanlah fokus astronomi arus utama, tetapi Mayor dan Queloz telah memutuskan untuk mengumumkan penemuan mereka. Keduanya membutuhkan waktu beberapa bulan untuk menyempurnakan hasil mereka, dan pada bulan Oktober 1995, akhirnya mereka siap menyajikan planet baru mereka kepada khalayak.
Terungkapnya banyak dunia lain
Penemuan pertama kali tentang eksoplanet yang mengorbit sebuah bintang sejenis matahari memicu revolusi dalam astronomi. Ribuan dunia baru yang tidak dikenali pun terungkap. Sistem-sistem planet baru saat ini tidak hanya dapat ditemukan oleh teleskop di bumi, tetapi juga oleh teleskop dari satelit.
TESS, teleskop ruang angkasa Amerika, saat ini sedang memindai lebih dari 200000 bintang-bintang yang terdekat dengan kita, berburu planet yang mirip bumi. Sebelumnya, Teleskop Kepler Space telah memberikan kita hadiah yang mahal, dengan penemuannya lebih dari 2.300 eksoplanet.
Bersama dengan perubahan kecepatan radial, saat ini digunakan fotometri transit dalam melakukan pencarian eksoplanet. Metode fotometri transit ini mengukur perubahan intensitas cahaya bintang saat sebuah planet lewat di depannya, jika hal ini terjadi pada jalur pandangan kita. Fotometri transit juga memungkinkan astronom mengamati atmosfer eksoplanet saat cahaya dari bintang melewatinya dalam perjalanan menuju bumi. Kadang-kadang kedua metode ini dapat digunakan; fotometri transit memberikan ukuran eksoplanet, sedangkan massanya dapat ditentukan dengan menggunakan metode kecepatan radial. Dengan demikian, akan memungkinkan untuk menghitung kerapatan eksoplanet dan juga berarti kita dapat menentukan strukturnya.
Eksoplanet-eksoplanet yang telah ditemukan sejauh ini telah mengejutkan kita dengan keragaman jenis bentuk, ukuran dan orbitnya. Temuan ini menantang ide yang telah diterima sebelumnya tentang sistem-sistem planet dan mendorong peneliti untuk memperbaiki teori mereka tentang proses-proses fisis yang bertanggung jawab terhadap kelahiran bintang-bintang. Dengan sejumlah rencana proyek penelitian untuk memulai pencarian eksoplanet, kita pada akhirnya akan dapat menemukan jawaban terhadap pertanyaan abadi ini: apakah kehidupan lain ada di luar dunia ini.
Penerima anugerah Nobel Fisika tahun 2019 telah mentransformasi ide-ide kita tentang kosmos. Jika penemuan teoritis James Peebles berkontribusi terhadap pemahaman kita tentang bagaimana alam semesta berevolusi setelah peristiwa Big Bang. Michel Mayor dan Didier Queloz telah mengeksplorasi tetangga-tetangga kosmik kita melalu perburuan planet-planet yang tidak diketahui. Penemuan mereka telah mengubah konsepsi kita selama-lamanya tentang alam ini.
