Bisakah Bulan Memiliki Bulan?

Ilustrasi. Kredit: Science ABC

Info Astronomy - Kita tahu bahwa planet, asteroid, komet, dan lain-lain mengorbit Matahari. Ada satelit alami (bulan) yang mengorbit planet dan ada pula sepasang asteroid yang mengorbit satu sama lain. Namun, bisakah Bulan memiliki bulan?

Mari kita sepakati dulu agar tidak bingung. Bulan (dengan "B" kapital) adalah istilah untuk menyebut satelit alami milik Bumi. Sementara bulan (dengan "b" kecil) adalah istilah untuk menyebut seluruh satelit alami lain di alam semesta. Setuju?

Ya, secara teori, Bulan bisa memiliki bulannya sendiri. Di sekitar setiap benda langit, ada daerah atau zona yang dikenal sebagai Bulatan Hill (Hill Sphere), di mana zona tersebut merupakan zona gravitasi dari benda langit tersebut yang dapat mendominasi tarikan gravitasi pada benda langit lain di dekatnya.

Untuk bisa mengorbit sebuah planet, sebuah bulan mesti mengorbit planet tersebut di dalam Bulatan Hill tadi. Bila berada di luar zona Bulatan Hill, maka sebuah bulan tidak bisa mengorbit. Tapi bila terlalu dekat, sebuah bulan dapat hancur berkeping-keping.

Sama halnya seperti planet, sebuah bulan pun juga memiliki Bulatan Hill tersendiri. Yang mana bila ada sebuah benda langit lain yang masuk ke dalam Bulatan Hill sebuah bulan, maka benda langit tersebut bisa menjadi bulan yang mengelilingi bulan.

Ilustrasi Bulatan Hill di sekitar planet Bumi, membuat Bulan bisa mengorbitinya. Kredit: Science ABC

Masih bingung? Contoh sederhananya, kita bisa melirik ke sistem Matahari-Bumi-Bulan. Bumi sendiri pada dasarnya merupakan satelit atau bulan yang mengelilingi Matahari, sementara Bulan adalah sub-satelit yang mengorbit Bumi sambil sekaligus mengorbit Matahari bersama Bumi.

Bulan dapat mengorbit Bumi karena Bulan berada pada jarak sekitar 380.000 kilometer dari Bumi. Sementara itu, Bulatan Hill di sekelilingi Bumi memiliki radius 1,5 juta kilometer (0,01 AU atau 235 jari-jari Bumi). Karena masih di dalam Bulatan Hill Bumi, Bulan pun akan terus mengorbit Bumi.

Jika Bulan (entah bagaimana) berada sejauh lebih dari 1,5 juta kilometer dari Bumi, atau dengan kata lain berada di luar Bulatan Hill Bumi, maka Bulan akan mengorbit Matahari, dan mungkin akan disebut sebagai "planet", bukan "bulan".

Sebagai perbandingan, Bulatan Hill Jupiter memiliki radius 0,36 AU, yang jauh lebih besar daripada Bulatan Hill di Bumi. Ini karena Jupiter lebih masif daripada Bumi dan memiliki tarikan gravitasi yang lebih kuat, namun yang lebih penting adalah; karena ia terletak lebih jauh dari Matahari daripada Bumi, sehingga intervensi gravitasi Matahari lebih lemah di Jupiter daripada di Bumi.

Hal itulah yang membuat gravitasi Jupiter banyak memengaruhi lingkuang luar angkasa di sekitarnya. Memiliki radius Bulatan Hill yang begitu besar adalah salah satu alasan ilmiah untuk menjelaskan mengapa Jupiter memiliki banyak bulan dan dapat mempengaruhi orbit komet yang lewat dengan sangat kuat.

Bagaimana dengan Bulatan Hill Bulan?

Karena radius Bulatan Hill berbanding lurus dengan massa dan gravitasi, maka radius Bulatan Hill Bulan hanya selebar 60.000 km (sekitar seperenam jarak antara Bumi dan Bulan), sebuah radius di mana sebuah sub-satelit bisa mengitari Bulan.

Jadi, jika sebuah benda langit berada di luar zona Bulatan Hill Bulan, maka benda langit tersebut akan mengorbit Bumi. Lalu bagaimana bila benda langit tadi berada di dalam zona Bulatan Hill Bulan? Jawabannya; bisa. Benda langit tersebut bisa menjadi bulannya Bulan.

Namun, perlu diketahui, ada masalah dalam Bulatan Hill Bulan kita. Yakni sebuah sub-satelit tidak dapat tinggal di orbit mengelilingi Bulan dengan waktu yang lama karena adanya arus pasang surut.

Arus pasang surut itu membuat Bulan berada dalam rotasi yang sinkron dengan Bumi, yang berarti ia hanya dapat menunjukkan satu wajahnya saja ke arah Bumi setiap saat karena periode rotasi sumbunya sama dengan periode orbitalnya dalam mengelilingi Bumi.

Karena hal itu, benda langit apapun yang berada di dalam Bulatan Hill Bulan akan memiliki orbit yang menyusut dari waktu ke waktu. Jalur orbit sebuah benda langit yang berada di dalam Bulatan Hill Bulan akan terus mengecil seiring waktu, sampai akhirnya jatuh ke Bulan itu sendiri atau pecah berkeping-keping karena gravitasi Bulan.

Tapi perlu dicatat, penyusurtan orbit sub-satelit tersebut akan terjadi secara bertahap, dan sangat lambat. Mungkin dibutuhkan ribuan tahun bagi sebuah bulan yang mengorbit Bulan untuk dapat menabrak Bulan itu sendiri akibat adanya tarikan gravitasi.

Menghitung Bulatan Hill

Jika massa benda langit yang lebih kecil (misalnya Bumi) adalah m, dan mengorbit benda langit yang massanya lebih besar (misalnya Matahari) adalah M dengan sumbu semi mayor a dan eksentrisitas e, maka jari-jari (r) Bulatan Hill untuk benda langit yang lebih kecil (misalnya Bumi) kira-kira adalah:



Bila eksentrisitas diabaikan (kasus yang paling menguntungkan untuk stabilitas orbit), maka formulanya menjadi:



Dalam kasus Bumi, Bumi (massa 5,97 × 10^24 kg) mengorbit Matahari (massa 1,99 × 10^30 kg) pada jarak 149,6 juta km, maka Bulatan Hill untuk Bumi meluas sampai sekitar 1,5 juta km. Orbit Bulan, yang terletak pada 380.000 km dari Bumi, maka masih berada dalam lingkungan pengaruh gravitasi Bumi dan karenanya tidak berisiko ditarik ke orbit mengelilingi Matahari.

Rumus sebelumnya (yang mengabaikan eksentrisitas) dapat dinyatakan kembali sebagai berikut:



Jadi intinya adalah, Bulan bisa memiliki bulan, tetapi bulan tersebut tidak bisa bertahan selamanya.

---

Referensi: Universitas Harvard, Caltech, Jurnal Nature.