Mengapa Sebagian Besar Benda Langit Berputar?

Selama keruntuhan berlangsung, awan gas di bagian pusat gravitasi menjadi lebih padat. Tumbukan tiap partikel di bagian inti ini akan menimbulkan panas yang terus menerus terjebak di dalam kerumunan awan yang tebal sehingga suhu di bagian inti akan semakin panas dan membentuk sebuah protostar (proto bintang). Oleh karena awan gas terus ditarik untuk bergerak menuju protobintang maka akan berlaku hukum kekekalan momentum sudut sehingga putaran di protobintang yang awalnya pelan menjadi lebih cepat dan semakin cepat setiap waktunya. [Untuk penjabaran yang lebih jelas tentang bagaimana proses pembentukan tata surya silahkan baca tulisan saya Bagaimana Tata Surya Kita Terbentuk?]. Analoginya sama seperti penari balet yang melakukan gerakan memutar dengan bertumpu pada salah satu kakinya, sedangkan satu kakinya yang lain beserta kedua tangannya direntangkan ke samping. Jika saat masih dalam keadaan berputar penari balet melipat kaki dan kedua tangannya yang sebelumnya direntangkan ke samping maka kecepatan berputar dari penari balet ini akan meningkat.

Saat runtuh awan akan memanas dan memadat di bagian inti (pusat gravitasi). Sebagian besar gas akan terus runtuh untuk menambah massa protobintang. Proses ini akan berlangsung terus menerus sampai suhu di inti protobintang melampaui 10 juta Kelvin. Saat suhu di inti protobintang melampaui 10 juta Kelvin maka reaksi fusi nuklir akan dimulai, dan protobintang berubah menjadi bintang (dalam kasus ini matahari) yang bisa menghidupi dirinya sendiri dengan reaksi fusi nuklir tanpa harus menyerap awan gas lagi.

Selama masih dalam tahap protobintang awan gas akan terus menerus ditarik menuju pusat protobintang. Hal ini mengakibatkan massa protobintang bertambah besar dan kecepatan rotasinya meningkat. Karena rotasi protobintang terus meningkat maka akan menimbulkan gaya sentrifugal (gaya lontar ke luar) yang cukup besar sehingga mencegah sebagian gas bergerak mencapai protobintang. Awan gas yang tidak mencapai protobintang oleh gaya sentrifugal akan dibentuk menjadi piringan cakram awan gas yang akan bergerak mengelilingi protobintang sesuai arah putaran protobintang tersebut.

Setelah berlangsung dalam waktu yang lama awan debu dan gas yang berada di wilayah piringan cakram dan jauh dari protobintang akan mulai mendingin. Di wilayah ini, molekul-molekul awan debu dan gas mulai saling tarik menarik karena gravitasi-nya masing-masing. Efek tarik menarik antar molekul di piringan cakram awan gas ini akan membentuk objek-objek yang lebih besar. Molekul dan butiran debu akan membentuk butiran debu yang lebih besar, gabungan butiran debu yang lebih besar akan membentuk kerikil kecil, dan gabungan kerikil-kerikil kecil ini akan menjadi bongkahan batu. Jika cukup banyak bongkahan batu yang saling bergabung maka akan membentuk objek berukuran besar dengan diameter beberapa kilometer, objek ini disebut sebagai planetesimal (planetesimal ini juga merujuk pada asteroid dan komet). Pada kondisi yang tepat ada planetesimal yang bergabung dengan planetesimal lain untuk membentuk objek seukuran planet.

Proses tarik menarik antar molekul-molekul hingga menjadi objek yang berukuran lebih besar ini terjadi dengan momentum sudut tertentu. Hal ini persis seperti yang terjadi ketika awan gas mulai runtuh untuk membentuk protobintang, sehingga hasil gabungan molekul-molekul ini untuk membentuk objek yang lebih besar akan berotasi sama seperti protobintang. Karena gerakan cakram awan gas ini searah dengan arah rotasi protobintang, maka arah setiap objek hasil gabungan dari molekul awan gas di piringan cakram akan berputar ke arah yang sama juga dengan arah rotasi protobintang. Karena itu hampir semua planet, satelit dan benda langit lainnya pada akhirnya akan berotasi searah dengan arah rotasi bintang induknya.

Untuk beberapa kasus, memang ada benda langit yang mungkin berputar berlawanan arah dengan arah putaran yang seharusnya, contohnya planet Venus yang arahnya berlawanan dengan planet lain maupun planet Uranus yang sumbu putarnya miring 90 derajat. Menurut ilmuwan, hal ini bisa disebabkan oleh tabrakkan dengan objek besar lain di usia awal planet ini, dan atau mungkin diakibatkan oleh gangguan lain yang sampai saat ini masih terus diteliti.

Jadi, bisa disimpulkan bahwa faktor utama yang menyebabkan bumi, matahari, planet-planet dan mayoritas benda-benda langit lainnya memiliki perilaku rotasi adalah gravitasi. Gravitasilah yang menjadi alasan mengapa sebuah tata surya terbentuk. Gravitasi jugalah yang menyebabkan mengapa sebuah bintang harus terlahir dalam keadaan berotasi, yang berakibat pada benda-benda langit lainnya yang terbentuk dari sisa-sisa material yang tidak terpakai dalam proses pembentukan bintang tersebut ikut berotasi.

Referensi:

Baggott, J. 2015. Origins: The Scientific Story of Creation. UK: Oxford University Press.

Milone, E. dan Wilson, W. 2014. Solar System Astrophysics, 2nd edition. New York: Springer.