Di Balik Penemuan Bulan Keempatbelas Neptunus

[caption id="attachment_276426" align="aligncenter" width="520" caption="Citra komposit penemuan S/2004 N1, Bulan keempatbelas bagi planet Neptunus, berdasarkan bidikan teleskop Hubble sepanjang 2004 hingga 2009. Sumber : Space Telescope Science Institute, 2013. "][/caption] Mark Showalter sedang terbenam dalam kesibukannya hariannya menyusuri detil-detil lingkungan sekeliling Neptunus yang telah diabadikan mata tajam teleskop landas bumi legendaris Hubble dalam bertahun-tahun terakhir. Namun pada 1 Juli 2013 lalu, dalam kesibukan kesehariannya di SETI Institute, matanya bersirobok dengan satu pemandangan tak biasa. Neptunus memang bukan planet biasa. Dengan mengecualikan Pluto, yang semenjak 2006 telah ditendang dari jajaran keplanetan dan digolongkan ulang sebagai planet-kerdil, Neptunus menjadi satu dari dua planet dalam tata surya kita yang baru ditemukan manusia setelah astronomi mengenal instrumen bernama teleskop. Satunya lagi adalah Uranus. Dan berbeda dengan penemuan Uranus yang lebih sebuah kebetulan dalam pentas sejarah, kisah penemuan Neptunus didului narasi kompetisi berbalut harga diri yang ditingkahi sejumlah pengabaian dari dua adidaya pada masanya yang secara tradisional selalu bersaing ketat pada bidang apapun di pentas dunia. Penemuan Neptunus menjadi salah satu tonggak prestasi terbesar manusia dalam khasanah ilmu pengetahuan yang bertahan selama lebih dari setengah abad kemudian sebelum meletusnya revolusi pengetahuan yang melahirkan relativitas umum dan mekanika kuantum. Hampir 2 abad silam, tepatnya pada 1821, astronom Alexis Bouvard (Perancis) menerbitkan tabel astronomis yang mencantumkan prediksi posisi Uranus dari waktu ke waktu berdasarkan perhitungan terakurat masa itu. Namun pengamatan demi pengamatan selanjutnya secara mengejutkan menunjukkan Uranus nampak sedikit bergeser dibanding seharusnya. Tingkah aneh ini memaksa Bouvard memikirkan satu kemungkinan yang nampaknya mustahil pada saat itu: ada planet lain tak dikenal yang mengganggu Uranus. Karena gerak Uranus menyimpang sedikit, maka planet tak dikenal itu haruslah sama atau lebih besar dari Uranus. Ide ini membakar semangat John Couch Adams, pemuda belia dari Inggris Raya, untuk mulai bekerja guna menyeret planet tak dikenal itu keluar dari tempat persembunyiannya dengan bersenjatakan hukum gravitasi Newton, semenjak 1841. Upayanya pun segera berbuah sejumlah perkiraan posisi planet itu. Sontak ia mengirimkan permohonan untuk menyigi langit dimana planet itu diperhitungkan berada pada James Challis, direktur Observatorium Cambridge. Namun permohonannya diabaikan. Empat tahun pasca inisiasi Adams yang akhirnya berbenturan dengan tembok Inggris, seorang Urbain Le Verrier di Perancis mulai tertarik dengan problem serupa. Segera perhitungan digelar, tanpa menyadari bahwa upaya sejenis telah dilakukan Adams bertahun-tahun sebelumnya. Namun berbeda dengan Adams yang sendirian, Le Verrier mendapat dukungan kuat Francois Arago, direktur Observatorius Paris. Sehingga hasil perhitungannya bisa langsung diterapkan untuk menyigi kawasan langit terkait. Begitu menyadari peta langit milik Paris tidaklah lengkap khususnya bagi kawasan yang seharusnya disisir menurut perhitungannya, Le Verrier segera memublikasikan perhitungannya ke Inggris dan lalu Jerman dengan harapan observatorium-observatorium setempat bisa turut mencari planet itu. Publikasi Le Verrier tiba di Inggris pada Juni 1846 dan sontak menggemparkan astronom papan atasnya, khususnya Sir George Airy sebagai astronom kerajaan, karena mirip karya Adams yang ironisnya telah diabaikan. Atas desakan Airy, Challis pun mulai mencari. Dalam observasi 8 dan 12 Agustus 1846 malam matanya sebenarnya telah bersirobok dengan bintik cahaya redup, yang adalah planet tak dikenal itu. Namun karena peta bintangnya belum di-update, Challis gagal mengenalinya sebagai planet dan menganggapnya sebagai bintang biasa saja. Sebaliknya keberuntungan menghinggapi Observatorium Berlin. Tatkala surat Le Verrier tiba pada 23 September 1846, Johann Galle menyambutnya dengan antusias bersama Heinrich d'Arrest, asistennya. Dengan peta bintang yang lebih baik ketimbang Cambridge maka hanya dalam beberapa jam kemudian Galle dan d'Arrest berhasil mendeteksi bintik cahaya redup yang tak terdaftar dalam peta mereka. Analisis segera memperlihatkan bahwa bintik redup ini adalah planet tak dikenal itu. Itulah yang kini kita kenal sebagai Neptunus. Penemuannya tak hanya menggemparkan dunia ilmu pengetahuan, namun juga berefek pada hubungan Perancis-Inggris. 'Perang' klaim antar negara pun meletup, memperebutkan titel siapakah yang pertama kali menyadari adanya Neptunus di atas kertas sebelum Observatorium Berlin menjumpainya. Selama lebih dari seabad ber-'perang' klaim maka terjadilan 'gencatan senjata', dengan sebuah konsensus bahwa baik Adams maupun Le Verrier berkontribusi dalam penemuan Neptunus. S/2004 N1 Layaknya Neptunus, Showalter juga bukan orang biasa. Astronom ini memiliki reputasi panjang dalam mengungkap lingkungan planet-planet terluar dalam tata surya kita. Sebagai anggota tim analisis data wahana antariksa Voyager, penjelajah antarplanet pertama, Showalter berhasil mengungkap cincin tipis di sekeliling Jupiter, mirip-mirip cincin Saturnus namun jauh lebih redup. Pada Saturnus ia juga menemukan satu satelit alami (Bulan) mininya, yakni Pan (diameter 34 km), yang terselip di antara lembaran-lembaran cincin Saturnus. Semenjak 2003 Showalter mulai menggunakan teleskop landas bumi Hubble yang fenomenal dalam upayanya mengenali cincin-cincin dan Bulan-Bulan mini planet-planet terluar. Pada Uranus ia menemukan Cupid (diameter 18 km) dan Mab (diameter 24 km), dua dari 27 Bulan Uranus. Pada Pluto ia pun menemukan dua satelit alami mininya, masing-masing Kerberos (diameter 34 km) dan Styx (diameter 25 km), menjadikan Pluto kini memiliki 5 Bulan. [caption id="attachment_276428" align="aligncenter" width="553" caption="Ayam berlari di lapangan berumput, diabadikan dengan teknik panning dimana kamera bergerak mengikuti gerakan ayam sebagai obyeknya sehingga nampak jelas sebaliknya latar belakangnya hanya nampak bergaris-garis. Teknik serupa yang menginisiasi penemuan Bulan Neptunus ke-14. Sumber : Wikipedia, 2013."]

13743315171017173858

[/caption] Menjelang Juli 2013, Showalter memusatkan perhatiannya pada kelima cincin Neptunus dengan menggunakan hasil-hasil bidikan teleskop Hubble. Namun ia menjumpai masalah. Dengan jarak Bumi-Neptunus demikian besar, cincinnya tak bisa dilihat dengan jelas bahkan menggunakan mata tajam Hubble sekalipun dalam sekali kesempatan. Showalter tahu untuk bisa mengamati dan menganalisis cincin Neptunus, ia harus mengumpulkan sejumlah citra dan menumpuknya (stacking) menjadi satu sehingga gambaran lebih tajam akan dijumpai. Namun teknik ini juga bermasalah, sebab hanya akan memperlihatkan latar belakangnya saja yang lebih jelas, sebaliknya obyek yang disasar justru bakal lebih kabur. Masalah ini serupa dengan saat kita meletakkan kamera statis di tepian lapangan dan mencoba mengabadikan salah satu ayam yang sedang berlari melintas. Berharap mendapatkan gambaran ayam, justru yang bakal tertangkap kamera hanya kelebatan tak jelas sementara panorama lapangan di latar belakangnya justru lebih jelas. Dalam kasus ini Showalter tahu bahwa agar ayam bisa muncul dalam kamera, maka kamera harus bergerak seirama dengan gerakan ayam dan dalam fotografi dikenal sebagai teknik panning. Dengan cara yang mirip teknik panning maka cincin Neptunus pun dapat dimunculkan dari citra bidikan Hubble. Showalter dapat melakukannya dengan membangun pemrograman komputer yang khusus, sehingga gambaran cincin Neptunus pun tampil untuk pertama kalinya dalam 24 tahun setelah terakhir kali terlihat lewat bidikan wahana antariksa Voyager-2 pada 1989 silam. Namun tak hanya cincin Neptunus yang tampil. Showalter juga mendapati ada satu bintik putih selalu muncul di antara cincin-cincin Neptunus. Perbandingannya dengan Bulan-Bulan Neptunus yang telah dikenal sebelumnya, khususnya Bulan-Bulan terdalamnya, menunjukkan tak satupun yang cocok dengan karakteristik bintik putih ini. Pencarian sistematis dalam arsip-arsip citra teleskop Hubble, yang terbuka untuk umum, menunjukkan bintik putih ini telah terdeteksi semenjak 2004 dan jelas beredar mengelilingi Neptunus. Maka tak diragukan lagi, Showalter menemukan satu Bulan Neptunus yang baru. Bulan ini untuk sementara dikodekan sebagai S/2004 N1, dimana S = satelit, 2004 = tahun saat data pertama terkait obyek bersangkutan didapat dan N = Neptunus. Penemuan S/2004 N1 menjadikan Neptunus kini memiliki 14 buah Bulan. [caption id="attachment_276429" align="aligncenter" width="598" caption="Karakteristik orbit dan posisi ketujuh Bulan terdalam planet Neptunus, yang mencakup separuh dari jumlah keseluruhan Bulannya. Semuanya memiliki orbit yang hampir seragam, yakni melingkar sempurna. Bandingkan dengan orbit Triton (Bulan terbesar bagi Neptunus) yang demikian lonjong. Sumber : Space Telescope Science Institute, 2013. "]

13743316811808070593

[/caption] S/2004 N1 beredar mengelilingi Neptunus dengan jarak rata-rata hanya 105.000 km atau hanya sepertiga jarak Bumi-Bulan. Kelonjongannya bernilai nol, sehingga orbitnya merupakan lingkaran sempurna. Dengan jarak demikian dekat, S/2004 N1 mengelilingi Neptunus dalam sekali putaran setiap 23 jam 28 menit sekali. Jika permukaannya tersusun oleh materi segelap aspal/batubara, layaknya materi penyusun komet/asteroid tertentu, maka S/2004 N1 memiliki diameter 18-20 km. Sehingga Bulan ini tak lebih besar ketimbang ukuran kota metropolitan di Bumi, misalnya Jakarta.