Arrokoth adalah asteroid kemerahan berbentuk manusia salju di Sabuk Kuiper dan objek terjauh yang pernah dijelajahi wahana antariksa. Anda tak perlu menjadi astrofisikawan untuk menduga asteroid ini terbentuk lewat tabrakan lambat dan lembut—namun fisika rinci yang terlibat tidak sesederhana itu.
Para astronom lama kesulitan menjelaskan sepenuhnya mekanisme fisik pasti di balik pembentukan dan kelestarian objek berbilobus seperti Arrokoth, yang secara formal dikenal sebagai biner kontak. Makalah baru yang diterbitkan kemarin di Monthly Notices of the Royal Astronomical Society mengusulkan bahwa biner kontak lahir dari keruntuhan gravitasi—fenomena yang lebih umum dikaitkan dengan pembentukan supernova atau lubang hitam.
“Sangat menarik karena kita benar-benar dapat menyaksikan ini untuk pertama kalinya,” ujar Jackson Barnes, penulis utama studi dan astrofisikawan di Michigan State University, kepada The Guardian. “Ini adalah sesuatu yang belum pernah dapat kita amati dari awal hingga akhir, mengonfirmasi seluruh proses ini.”
Runtuhan kosmik besar
Keruntuhan gravitasi merujuk pada proses di mana suatu objek di antariksa runtuh ke dalam dirinya sendiri akibat gravitasinya sendiri. Saat objek itu mengerut, materi berangsur terkumpul ke pusat, membentuk kantong padat yang dapat menjadi bintang atau lubang hitam.
Arrokoth adalah kasus yang sama sekali berbeda. Ilmuwan pertama kali melihat asteroid bentuk aneh ini pada 2019 ketika New Horizons milik NASA melintas. Menurut pernyataan Royal Astronomical Society, astronom memperkirakan biner kontak berbentuk kacang seperti Arrokoth menyusun sekitar 10% populasi kosmik di Sabuk Kuiper. Dan seperti yang ditunjukkan para peneliti dalam studi baru mereka, objek-objek ini memiliki permukaan yang relatif bebas kawah, mengindikasikan mereka terbentuk sekitar waktu yang sama dan dengan cara yang tidak keras.
Peta lintasan atas untuk New Horizons, wahana antariksa NASA yang mempelajari Arrokoth dan rumahnya, Sabuk Kuiper. Kredit: NASA/Johns Hopkins Applied Physics Laboratory/SwRI
Keruntuhan gravitasi adalah penjelasan teoretis yang paling memungkinkan, namun astronom sulit menemukan cara meyakinkan untuk menguji hipotesis ini.
Bukan gumpalan, melainkan partikel
Untuk studi baru ini, Barnes dan rekan-rekannya menjalankan 54 simulasi awan kerikil mini yang terdiri dari 100.000 partikel, masing-masing berjejari 1,25 mil (2 kilometer). Simulasi memungkinkan tim menyelidiki apakah dan bagaimana keruntuhan gravitasi dapat secara alami membentuk biner kontak.
Menurut para peneliti, idenya adalah mengeksplorasi interaksi antar partikel individual dalam planetesimal, atau gumpalan es, debu, dan gas yang menyatu membentuk planet dan asteroid.
Ini bertolak belakang dengan studi sebelumnya, yang umumnya memperlakukan setiap objek bertabrakan sebagai gumpalan cair yang melebur menjadi bola. Pendekatan baru justru menghasilkan “lingkungan realistis yang memungkinkan objek mempertahankan kekuatan dan saling bersandar,” tambah para peneliti dalam pernyataan tersebut.
Setiap simulasi dimulai dengan kumpulan 834 planetesimal yang berputar ke dalam, merekonstruksi bagaimana awan kosmik besar berotasi dan runtuh di bawah gravitasi sendiri. Simulasi menghasilkan 29 biner kontak yang menyerupai Arrokoth, terbentuk melalui tabrakan “sangat lembut”, seperti yang diduga, menurut makalah tersebut.
Mempelajari New Horizons
Hasilnya “sejalan dengan pekerjaan sebelumnya dan mendukung hipotesis bahwa objek Sabuk Kuiper Arrokoth… adalah hasil proses pembentukan yang lembut,” kata Alan Stern, penyelidik utama New Horizons yang tidak terlibat dalam karya baru ini, kepada The Guardian.
Meski demikian, masih ada hal yang harus diselesaikan sebelum astronom secara resmi menyatakan kasus ini tertutup. Fisika model mereka cukup baik dalam mendemonstrasikan bagaimana keruntuhan gravitasi dapat secara alami menghasilkan biner kontak. Namun, penting dicatat bahwa hanya sekitar 3% planetesimal dalam simulasi yang menghasilkan biner kontak, jumlah yang tidak banyak.
Tim mengakui keterbatasan ini, dengan mencatat dalam makalah bahwa langkah berikutnya adalah merevisi pengaturan mereka saat ini untuk lebih merepresentasikan data observasional. Bagaimanapun, model baru ini merupakan twist menarik dari sesuatu yang tampak jelas—yang memberikan kita penjelasan ilmiah terdefinisi baik tentang bagaimana manusia salju antariksa berbentuk kacang yang mulus itu terwujud.