Planet-planet raksasa di bagian luar tata surya mungkin tak akan bertahan dalam orbit stabil selama triliunan tahun seperti yang selama ini diperkirakan. Sebuah studi baru menyimpulkan, kekacauan orbit Jupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus dapat terjadi sekitar satu miliar tahun setelah Matahari berubah menjadi katai putih.
Perubahan itu memang masih sangat jauh. Matahari diperkirakan baru membengkak menjadi raksasa merah sekitar lima miliar tahun lagi, setelah menghabiskan sebagian besar bahan bakarnya. Artinya, temuan tersebut bukan pertanda ancaman dalam waktu dekat bagi Bumi, melainkan revisi terhadap perkiraan tentang nasib tata surya pada masa yang amat jauh.
Selama ini, banyak ilmuwan memperkirakan planet-planet luar akan tetap mengitari sisa Matahari dalam waktu sangat lama. Perhitungan terdahulu menempatkan kestabilan orbit mereka pada kisaran satu triliun tahun. Gangguan yang akhirnya membuat sistem itu tercerai-berai diperkirakan baru muncul akibat bintang lain yang melintas, sekitar 30 hingga 100 miliar tahun kemudian.
Perubahan massa Matahari dapat mengusik orbit planet
Gambaran lama itu bertumpu pada asumsi bahwa Matahari kehilangan massanya secara bertahap dan relatif teratur menjelang akhir hidupnya. Ketika sebuah bintang kehilangan massa, tarikan gravitasinya melemah. Dalam skenario sebelumnya, orbit planet-planet luar akan melebar, tetapi tetap bertahan setelah Matahari melewati tahap raksasa merah dan menjadi katai putih.
Studi baru yang dilakukan para peneliti Institut Teknologi California (Caltech) mengajukan proses yang berbeda. Menurut penelitian tersebut, kehilangan massa Matahari tidak sepenuhnya berlangsung mulus. Ada lontaran massa yang acak dan episodik—disebut “tendangan stokastik”—yang dapat mengubah gerak planet dan mengacaukan keseimbangan orbit.
Dampaknya tidak terjadi seketika. Para peneliti memperkirakan ketidakstabilan besar pada planet-planet terluar muncul sekitar satu miliar tahun setelah Matahari menjadi katai putih. Jangka waktu ini tetap jauh lebih singkat dibandingkan perkiraan lama yang menyebut sistem tersebut bisa stabil hingga sekitar satu triliun tahun.
Simulasi menguji ratusan kemungkinan
Untuk menelaah perubahan tersebut, tim menggunakan superkomputer dan menjalankan ratusan simulasi numerik berbasis metode N-body. Model virtualnya mencakup Matahari serta empat planet raksasa: Jupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus. Komputer menghitung posisi dan kecepatan setiap benda langit selama rentang waktu miliaran tahun.
Perbedaan penting dari penelitian sebelumnya terletak pada cara model memperlakukan hilangnya massa Matahari. Alih-alih menganggap proses itu berlangsung tenang dan konsisten, peneliti menguji skenario berupa lontaran yang keras, acak, dan terjadi dalam episode-episode. Beragam model dibandingkan untuk melihat apakah hasilnya menunjukkan pola yang sama.
Studi tersebut tidak menggunakan perangkat kecerdasan buatan. Kesimpulannya berasal dari simulasi fisika yang dijalankan pada superkomputer, dengan ratusan variasi skenario kehilangan massa. Penelitian ini dilaporkan dalam makalah berjudul Terminal Instability of the Solar System Triggered by Stochastic Solar Mass Loss, yang diterbitkan di The Astrophysical Journal Letters.
Nasib planet bagian dalam berbeda
Nasib Bumi dan planet-planet bagian dalam tidak menjadi fokus utama temuan tentang kestabilan orbit raksasa tersebut. Dalam gambaran evolusi Matahari yang dipaparkan sumber penelitian, Merkurius, Venus, dan Bumi diperkirakan akan ditelan ketika Matahari mengembang menjadi raksasa merah. Mars, yang berada lebih jauh, disebut berpeluang selamat dari fase itu.
Tata surya saat ini berusia sekitar 4,57 miliar tahun. Dengan perkiraan Matahari masih memiliki waktu sekitar lima miliar tahun sebelum memasuki tahap raksasa merah, perubahan yang dibahas studi ini berada pada skala waktu yang sulit dibayangkan manusia. Namun, hasilnya memberi alasan bagi para astronom untuk meninjau kembali seberapa lama planet-planet raksasa dapat bertahan setelah bintang induknya berubah.
Temuan ini tidak berarti seluruh tata surya akan lenyap dalam waktu dekat. Yang ditunjukkan adalah kemungkinan bahwa orbit planet-planet luar menjadi tidak stabil lebih cepat daripada perkiraan sebelumnya, apabila Matahari kehilangan massa melalui lontaran acak. Pengamatan dan pemodelan lanjutan akan membantu menguji seberapa kuat pengaruh proses tersebut terhadap masa depan sistem planet kita.