Neptunus

Sejarah

Penemuan

Penampakan pertama Neptunus diperkirakan oleh Galileo karena gambarnya menunjukkan Neptunus di dekat Jupiter. Tetapi Galileo tidak dikreditkan untuk penemuan itu karena dia pikir Neptunus adalah "bintang tetap", bukan planet. Karena pergerakan Neptunus yang lambat melintasi langit, teleskop kecil Galileo tidak cukup kuat untuk mendeteksi Neptunus sebagai planet.

Pada tahun 1821, Alexis Bouvard menerbitkan tabel astronomi orbit Uranus. Pengamatan selanjutnya menunjukkan bahwa Uranus bergerak dengan cara yang tidak teratur dalam orbitnya, membuat beberapa astronom berpikir bahwa ada benda besar lain yang menjadi penyebab gerakan Uranus yang tidak teratur. Pada tahun 1843, John Couch Adams menghitung orbit planet kedelapan yang mungkin akan mempengaruhi orbit Uranus. Dia mengirim perhitungannya ke Sir George Airy, Astronomer Royal, yang meminta penjelasan Adams. Adams mulai membuat salinan jawabannya, tetapi tidak pernah mengirimkannya.

Pada tahun 1846, Urbain Le Verrier, yang tidak bekerja dengan Adams, membuat perhitungannya sendiri tetapi juga gagal mendapatkan banyak perhatian dari para astronom Prancis. Namun, pada tahun yang sama, John Herschel mulai mendukung metode matematika dan mendorong James Challis untuk mencari planet ini. Setelah banyak penundaan, Challis memulai pencarian yang tidak diinginkannya pada Juli 1846. Sementara itu, Le Verrier telah meyakinkan Johann Gottfried Galle untuk mencari planet tersebut.

Meskipun Heinrich d'Arrest masih menjadi mahasiswa di Observatorium Berlin, dia menyarankan agar peta langit yang baru digambar, di wilayah area prediksi Le Verrier, dapat dibandingkan dengan langit saat ini untuk mencari perubahan posisi planet, dibandingkan dengan bintang tetap. Neptunus kemudian ditemukan pada malam itu juga pada tanggal 23 September 1846, dalam jarak 1° (satu derajat (sudut) dari tempat Le Verrier telah memprediksinya, dan sekitar 10° dari prediksi Adams. Challis kemudian mengetahui bahwa dia telah melihat planet itu dua kali pada bulan Agustus, gagal mengenalinya karena pendekatannya yang ceroboh terhadap pekerjaan itu.

Pengkreditan dan penamaan

Setelah berita penemuan Neptunus menyebar, banyak juga perdebatan antara Prancis dan Inggris tentang siapa yang pantas mendapatkan kredit atas penemuan tersebut. Kemudian, kesepakatan internasional memutuskan bahwa baik Le Verrier dan Adams bersama-sama layak mendapatkan kredit. Namun, para sejarawan meninjau kembali topik tersebut setelah penemuan kembali pada tahun 1998 dari "makalah Neptunus" (dokumen sejarah dari Royal Greenwich Observatory), yang tampaknya telah dicuri dan disimpan oleh astronom Olin Eggen selama hampir tiga dekade dan baru ditemukan kembali (dalam kepemilikannya) tak lama setelah kematiannya. Setelah meninjau dokumen-dokumen tersebut, beberapa sejarawan sekarang berpikir bahwa Adams tidak pantas mendapatkan kredit yang sama dengan Le Verrier.

Tak lama setelah penemuannya, Neptunus untuk sementara disebut "planet di luar Uranus" atau "planet Le Verrier". Usulan nama pertama datang dari Galle. Dia mengusulkan nama Janus. Di Inggris, Challis menyarankan nama Oceanus. Di Prancis, Arago menyarankan agar planet baru itu disebut Leverrier, sebuah saran yang mendapat banyak tentangan di luar Prancis. Almanak Prancis segera memperkenalkan kembali nama Herschel untuk Uranus dan Leverrier untuk planet baru.

Sementara itu, dengan alasan yang terpisah dan berbeda, Adams menyarankan untuk mengubah nama Georgia menjadi Uranus, sedangkan Leverrier (melalui Dewan Bujur) menyarankan Neptunus untuk planet baru tersebut. Struve memberikan dukungan nama itu pada 29 Desember 1846, kepada Akademi Ilmu Pengetahuan Saint Petersburg. Segera Neptunus disepakati secara internasional di antara banyak orang dan kemudian menjadi nama resmi untuk planet baru tersebut. Dalam mitologi Romawi, Neptunus adalah dewa laut, diidentikkan dengan dewa Yunani, Poseidon.

Urbain Le Verrier, penemu bersama Neptunus.

Struktur

Massa dan komposisi

Dengan massa 10,243×10 ²⁵kg, massa Neptunus menempatkan planet ini di antara Bumi dan raksasa gas terbesar; Neptunus memiliki tujuh belas massa Bumi tetapi hanya 1/18 massa Jupiter. Neptunus dan Uranus sering dianggap sebagai bagian dari sub-kelas raksasa gas yang dikenal sebagai "raksasa es", mengingat ukurannya yang lebih kecil dan perbedaan komposisi yang besar dibandingkan dengan Jupiter dan Saturnus. Dalam pencarian planet ekstrasolar, Neptunus telah digunakan sebagai referensi untuk menentukan ukuran dan struktur planet yang ditemukan. Beberapa planet yang ditemukan yang memiliki massa mirip Neptunus sering disebut "Neptunus". seperti halnya para astronom menyebut berbagai planet ekstrasurya sebagai "Jupiters".

Atmosfer Neptunus sebagian besar terdiri dari hidrogen, dengan jumlah helium yang lebih sedikit. Sejumlah kecil metana juga terdeteksi di atmosfer. Pita penyerapan penting metana terjadi pada panjang gelombang di atas 600 nm, di bagian spektrum merah dan inframerah. Penyerapan cahaya merah oleh metana atmosfer ini memberi Neptunus rona biru.

Karena Neptunus mengorbit sangat jauh dari Matahari, Neptunus hanya mendapat sedikit panas dengan daerah paling atas atmosfer pada suhu -218 °C (55 K). Namun, lebih dalam di dalam lapisan gas, suhu naik perlahan-lahan. Seperti Uranus, sumber pemanasan ini tidak diketahui, tetapi perbedaannya lebih besar: Neptunus adalah planet terjauh dari Matahari, namun energi internalnya cukup kuat untuk menciptakan angin tercepat yang terlihat di Tata Surya. Beberapa penjelasan yang mungkin telah disarankan, termasuk pemanasan radiogenik dari inti planet, radiasi lanjutan ke ruang angkasa dari sisa panas yang dibuat oleh materi yang masuk selama kelahiran planet, dan gelombang gravitasi yang pecah di atas tropopause.

Struktur bagian dalam Neptunus diperkirakan sangat mirip dengan struktur bagian dalam Uranus. Kemungkinan ada inti, diperkirakan sekitar 15 massa Bumi, terdiri dari batuan cair dan logam yang dikelilingi oleh campuran batuan, air, amonia, dan metana. Tekanan yang berat menjaga bagian es dari campuran di sekitarnya sebagai padatan, meskipun suhu besar di dekat inti. Atmosfer, memanjang sekitar 10 hingga 20% dari jalan menuju pusat, sebagian besar hidrogen dan helium di ketinggian tinggi. Lebih banyak campuran metana, amonia, dan air ditemukan di area atmosfer yang lebih rendah. Secara perlahan-lahan daerah yang lebih gelap dan panas ini menyatu dengan interior cair yang super panas. Tekanan di pusat Neptunus jutaan kali lebih besar daripada tekanan di permukaan Bumi. Membandingkan kecepatan rotasinya dengan tingkat kelonjongan menunjukkan bahwa massa Neptunus kurang terkonsentrasi ke arah pusat, tidak seperti Uranus.

Cuaca dan medan magnet

Satu perbedaan antara Neptunus dan Uranus adalah tingkat aktivitas meteorologi yang telah diamati (dilihat atau diukur). Ketika pesawat ruang angkasa Voyager terbang melewati Uranus pada tahun 1986, angin di planet itu teramati ringan. Ketika Voyager terbang oleh Neptunus pada tahun 1989, peristiwa cuaca yang kuat diamati. Cuaca Neptunus memiliki sistem badai yang sangat aktif. Atmosfernya memiliki kecepatan angin tertinggi di tata surya, yang diperkirakan didukung oleh aliran panas internal. Angin biasa di wilayah khatulistiwa memiliki kecepatan sekitar 1.200 km/jam (750 mph), sementara angin dalam sistem badai dapat mencapai hingga 2.100 km/jam, kecepatan mendekati supersonik.

Pada tahun 1989, Bintik Gelap Besar, sistem badai siklonik seukuran Eurasia, ditemukan oleh pesawat ruang angkasa Voyager 2 milik NASA. Badai tersebut menyerupai Bintik Merah Besar Jupiter. Namun, pada tanggal 2 November 1994, Teleskop Hubble tidak melihat Bintik Gelap Besar di planet ini. Sebaliknya, badai baru yang mirip dengan Bintik Gelap Besar ditemukan di belahan bumi utara planet ini. Alasan mengapa Bintik Gelap Besar menghilang tidak diketahui. Salah satu teori yang mungkin adalah perpindahan panas dari inti planet mengganggu keseimbangan atmosfer dan pola sirkulasi yang ada. Scooter adalah badai lain, kelompok awan putih yang lebih jauh ke selatan daripada Bintik Gelap Besar. Julukannya diberikan ketika pertama kali diperhatikan pada bulan-bulan menjelang pertemuan Voyager pada tahun 1989: bergerak lebih cepat daripada Bintik Gelap Besar. Gambar-gambar selanjutnya menunjukkan awan yang bergerak lebih cepat daripada Scooter. Wizard's Eye/Dark Spot 2 adalah badai siklonik selatan lainnya, badai terkuat kedua yang terlihat selama pertemuan 1989. Awalnya benar-benar gelap, tetapi ketika Voyager mendekati planet ini, inti yang terang berkembang dan terlihat di sebagian besar gambar resolusi tertinggi.

Tidak seperti planet gas raksasa lainnya, atmosfer Neptunus menunjukkan adanya awan-awan tinggi yang membuat bayangan pada dek awan tebal di bawahnya. Meskipun atmosfer Neptunus jauh lebih aktif daripada atmosfer Uranus, kedua planet tersebut terdiri dari gas dan es yang sama. Uranus dan Neptunus bukanlah jenis raksasa gas yang sama persis seperti Jupiter dan Saturnus, melainkan raksasa es, yang berarti mereka memiliki inti padat yang lebih besar dan juga terbuat dari es. Neptunus sangat dingin, dengan suhu serendah -224 °C (-372 °F atau 49 K) yang tercatat di puncak awan pada tahun 1989.

Neptunus juga memiliki kemiripan dengan Uranus dalam magnetosfernya, dengan medan magnet yang sangat miring dibandingkan dengan sumbu rotasinya pada 47° dan diimbangi setidaknya 0,55 jari-jari (sekitar 13.500 kilometer) dari pusat fisik planet ini. Membandingkan medan magnet kedua planet, para ilmuwan berpikir bahwa jalur ekstrem mungkin merupakan karakteristik aliran di bagian dalam planet dan bukan hasil dari gerakan rotasi samping Uranus. ^[]

Cincin Neptunus

Cincin-cincin kecil berwarna biru telah ditemukan di sekeliling planet biru, tapi cincin-cincin ini tidak seterkenal cincin Saturnus. Ketika cincin-cincin ini ditemukan oleh tim yang dipimpin oleh Edward Guinan, awalnya mereka mengira bahwa cincin-cincin itu mungkin bukan cincin yang lengkap. Namun, hal ini dibuktikan salah oleh Voyager 2. Cincin planet Neptunus memiliki susunan "gumpal" yang aneh. Meskipun penyebabnya saat ini tidak diketahui, tetapi beberapa ilmuwan berpikir bahwa itu mungkin karena kontak gravitasi dengan bulan-bulan kecil yang mengorbit di dekatnya. ^[]

Bukti bahwa cincin tidak lengkap pertama kali dimulai pada pertengahan 1980-an, ketika okultasi bintang ditemukan jarang menunjukkan "kedipan" ekstra tepat sebelum atau sesudah planet mengokultasi bintang. Gambar-gambar dari Voyager 2 pada tahun 1989 memecahkan masalah, ketika sistem cincin ditemukan memiliki beberapa cincin redup. Cincin terjauh, Adams, memiliki tiga busur terkenal yang sekarang dinamai Liberté, Egalité, dan Fraternité (Liberty, Equality, dan Fraternity).

Keberadaan busur sangat sulit dipahami karena hukum gerak akan memprediksi bahwa busur akan menyebar menjadi cincin tunggal dalam waktu yang sangat singkat. Efek gravitasi Galatea, bulan yang berada tepat di dalam cincin, sekarang dianggap telah menciptakan busur.

Beberapa cincin lain ditemukan oleh kamera Voyager. Juga dengan Cincin Adams yang tipis sekitar 63.000 km dari pusat Neptunus, Cincin Leverrier berada pada 53.000 km dan Cincin Galle yang lebih luas dan lebih kecil berada pada 42.000 km. Perluasan ke luar yang sangat kecil ke Cincin Leverrier telah diberi nama Lassell; dikelilingi di tepi luarnya oleh Cincin Arago pada 57.000 km.

Pengamatan baru berbasis Bumi yang diterbitkan pada tahun 2005 tampaknya menunjukkan bahwa cincin Neptunus jauh lebih tidak stabil daripada yang diperkirakan sebelumnya. Tepatnya, tampaknya cincin Liberté mungkin akan menghilang mungkin dengan cepat dalam waktu kurang dari 100 tahun. Pengamatan baru ini tampaknya membingungkan pemahaman kita tentang cincin Neptunus.

Cincin Neptunus

Bulan-bulan Neptunus

Neptunus memiliki total 14 bulan yang diketahui. Karena Neptunus adalah dewa laut Romawi, bulan-bulan planet ini dinamai menurut nama dewa atau dewi laut yang lebih rendah. Yang terbesar, dan satu-satunya yang cukup besar untuk memiliki bentuk bola adalah Triton, (diucapkan: ˈtraɪtən) ditemukan oleh William Lassell hanya 17 hari setelah penemuan Neptunus itu sendiri. Tidak seperti semua bulan planet besar lainnya, Triton memiliki orbit retrograde, menunjukkan bahwa bulan itu mungkin ditangkap, dan mungkin pernah menjadi objek sabuk Kuiper. Triton cukup dekat dengan Neptunus untuk dikunci ke dalam orbit sinkron, dan perlahan-lahan bergerak ke Neptunus dan suatu hari akan terkoyak ketika melewati batas Roche. Triton adalah objek terdingin yang telah diukur di tata surya, dengan suhu -235 ° C (38 K, -392 ° F). Diameternya 2700 km (80% dari Bulan Bumi, Luna), massanya 2,15×1022 kg (30% dari Luna), diameter orbitnya 354.800 km (90% dari Luna) dan periode orbitnya 5,877 hari (20% dari Luna).

Bulan kedua Neptunus yang diketahui (berdasarkan urutan jarak), bulan ganjil Nereid, memiliki salah satu orbit yang paling tidak biasa dari satelit mana pun di tata surya.

Dari bulan Juli hingga September 1989, Voyager 2 menemukan enam bulan baru Neptunus. Di antaranya, Proteus yang berbentuk gumpalan adalah objek terbesar yang diketahui yang belum dibentuk menjadi bola oleh gravitasinya sendiri. Meskipun Proteus adalah bulan Neptunus kedua yang paling masif, Proteus hanya memiliki seperempat persen massa Triton. Empat bulan terdekat Neptunus, Naiad, Thalassa, Despina, dan Galatea, mengorbit cukup dekat untuk berada di dalam cincin Neptunus.

Yang terjauh berikutnya, Larissa awalnya ditemukan pada tahun 1981 ketika ia telah mengokultasi sebuah bintang. Bulan ini dianggap sebagai penyebab busur cincin Neptunus ketika Voyager 2 mengamati Neptunus pada tahun 1989. Lima bulan baru yang tidak biasa ditemukan antara tahun 2002 dan 2003 diumumkan pada tahun 2004. Bulan terbaru ditemukan dari pemeriksaan citra Teleskop Hubble pada 16 Juli 2013. Bulan ini hanya berukuran 12 mil, sehingga memungkinkannya untuk menghindari deteksi bahkan oleh pesawat ruang angkasa Voyager 2.

Pengamatan

Neptunus tidak dapat dilihat dengan mata telanjang saja, karena kecerlangan normal Neptunus berada di antara magnitudo +7,7 dan +8,0, yang dapat dikalahkan oleh bulan-bulan Galilea Jupiter, planet kerdil Ceres, dan asteroid 4 Vesta, 2 Pallas, 7 Iris, 3 Juno dan 6 Hebe. Teleskop atau teropong yang kuat akan menunjukkan Neptunus sebagai titik biru kecil, mirip dengan Uranus. Warna biru berasal dari metana di atmosfernya. Ukurannya yang kecil membuatnya sulit untuk dipelajari secara visual; sebagian besar data teleskopik sangat terbatas sampai kedatangan Teleskop Luar Angkasa Hubble dan teleskop besar berbasis darat dengan optik adaptif.

Dengan periode orbit (periode sidereal) 164,88 tahun Julian, Neptunus akan segera kembali (untuk penemuan) ke tempat yang sama di langit di mana ia ditemukan pada tahun 1846. Ini akan terjadi tiga kali berbeda, juga dengan yang keempat di mana ia akan sangat dekat dengan posisi itu. Ini adalah 11 April 2009, ketika ia akan berada dalam gerakan prograde; 17 Juli 2009, ketika ia akan berada dalam gerakan retrograde; dan 7 Februari 2010, ketika ia akan berada dalam gerakan prograde. Neptunus juga akan sangat dekat untuk berada pada titik yang sama sejak penemuan tahun 1846 pada akhir Oktober hingga awal-pertengahan November 2010, ketika Neptunus akan berubah dari gerak retrograde ke gerak langsung pada tingkat yang tepat dari penemuan Neptunus dan kemudian akan berhenti sejenak di sepanjang ekliptika dalam waktu 2 menit busur di titik itu (paling dekat pada 7 November 2010). Ini akan menjadi yang terakhir kalinya selama sekitar 165 tahun ke depan Neptunus akan berada pada titik penemuannya.

Hal ini dijelaskan oleh gagasan retrogradasi. Seperti semua planet dan asteroid di Tata Surya di luar Bumi, Neptunus mengalami retrogradasi pada titik-titik tertentu selama periode sinodiknya. Selain dimulainya retrogradasi, peristiwa-peristiwa lain di dalam periode sinodik termasuk oposisi astronomi, kembali ke gerak prograde, dan konjungsi dengan Matahari.

Dalam orbitnya mengelilingi Matahari, Neptunus kembali ke titik awal penemuannya pada bulan Agustus 2011.

Eksplorasi

Saat ini, hanya satu pesawat ruang angkasa yang telah mengunjungi Neptunus. Wahana Voyager 2 milik NASA melakukan flyby cepat ke planet ini dengan pertemuan terdekatnya pada tanggal 25 Agustus 1989, dan merupakan planet terakhir yang dikunjungi oleh setidaknya satu pesawat ruang angkasa.

Beberapa penemuan penting Voyager 2 adalah saat terbang dekat dengan Triton dan mengambil gambar beberapa bagian bulan. Voyager 2 juga menemukan Bintik Gelap Besar (Great Dark Spot), meskipun sekarang telah menghilang setelah Teleskop Hubble memotret Neptunus pada tahun 1994. Awalnya dikira sebagai awan besar atau sistem badai siklonik, namun kemudian diduga hanya sebagai lubang di dek awan yang terlihat.

Neptunus ternyata memiliki angin terkuat dari semua raksasa gas tata surya. Di daerah terluar tata surya, di mana Matahari bersinar lebih dari 1000 kali lebih redup daripada di Bumi (masih sangat terang dengan magnitudo -21), yang terakhir dari keempat raksasa itu memang terjadi seperti apa yang sebenarnya diharapkan para ilmuwan. Orang mungkin mengira bahwa semakin jauh sebuah planet dari Matahari, semakin sedikit energi dan panas yang bisa menciptakan dan menjalankan angin yang sangat kuat di sekelilingnya. Angin di Jupiter sudah mencapai ratusan kilometer per jam. Alih-alih melihat angin yang lebih lambat, para ilmuwan justru menemukan angin yang lebih cepat (lebih dari 1600 km/jam) di Neptunus yang lebih jauh.

Salah satu dugaan yang mungkin menjadi penyebab kecepatan angin yang lebih cepat adalah bahwa jika energi yang dihasilkan cukup besar, maka akan tercipta turbulensi yang memperlambat angin (seperti yang terjadi di Jupiter). Namun, di Neptunus, hanya ada sedikit energi matahari sehingga begitu angin mulai berhembus, angin hanya menemui sedikit perlawanan, dan mampu mempertahankan kecepatan yang sangat tinggi. Bagaimanapun, Neptunus memberikan lebih banyak energi daripada yang didapatnya dari Matahari, dan sumber energi internal dari angin ini masih belum dapat ditentukan.

Gambar-gambar yang dikirim kembali ke Bumi dari Voyager 2 pada tahun 1989 menjadi dasar dari program semalam suntuk PBS yang disebut Neptunus Sepanjang Malam.

Voyager 2.