Bagaimana Gravitasi Menyebabkan Planet Mengorbit Bintang?

Dalam dunia sehari-hari, gravitasi adalah gaya yang membuat benda jatuh ke bawah. Dalam astronomi, gravitasi juga merupakan gaya yang menyebabkan planet-planet bergerak dalam orbit yang hampir melingkar di sekitar bintang. Pada pandangan pertama, tidak jelas bagaimana kekuatan yang sama dapat menimbulkan perilaku yang tampaknya berbeda. Untuk melihat mengapa demikian, perlu dipahami bagaimana gaya eksternal mempengaruhi benda yang bergerak.

Gravitasi adalah gaya yang bekerja antara dua benda. Jika satu objek secara signifikan lebih masif dari yang lain, maka gravitasi akan menarik objek yang kurang masif ke arah yang lebih masif. Sebuah planet, misalnya, akan mengalami gaya yang menariknya ke arah bintang. Dalam kasus hipotetis di mana dua benda awalnya diam terhadap satu sama lain, planet akan mulai bergerak ke arah bintang. Dengan kata lain, ia akan jatuh ke arah bintang, seperti yang ditunjukkan oleh pengalaman gravitasi sehari-hari.

Kunci untuk memahami gerakan orbit adalah menyadari bahwa sebuah planet tidak pernah diam relatif terhadap bintangnya tetapi bergerak dengan kecepatan tinggi. Misalnya, Bumi bergerak dengan kecepatan sekitar 108.000 kilometer per jam (67.000 mil per jam) dalam orbitnya mengelilingi matahari. Arah gerak ini pada dasarnya tegak lurus terhadap arah gravitasi, yang bekerja sepanjang garis dari planet ke matahari. Sementara gravitasi menarik planet ke arah bintang, kecepatan tegak lurus yang besar membawanya ke samping di sekitar bintang. Hasilnya adalah orbit.

Dalam fisika, segala jenis gerak melingkar dapat dijelaskan dalam istilah gaya sentripetal -- gaya yang bekerja menuju pusat. Dalam kasus orbit, gaya ini disediakan oleh gravitasi. Contoh yang lebih dikenal adalah sebuah benda yang diputar di ujung seutas tali. Dalam hal ini, gaya sentripetal berasal dari tali itu sendiri. Benda ditarik menuju pusat, tetapi kecepatan tegak lurusnya membuatnya tetap bergerak melingkar. Dari segi fisika dasar, situasinya tidak berbeda dengan kasus planet yang mengorbit bintang.

Sebagian besar planet bergerak pada orbit yang kira-kira melingkar, sebagai konsekuensi dari cara sistem planet terbentuk. Fitur penting dari orbit melingkar adalah bahwa arah gerak selalu tegak lurus terhadap garis yang menghubungkan planet ke bintang pusat. Ini tidak harus terjadi, namun. Komet, misalnya, sering bergerak pada orbit tidak melingkar yang sangat memanjang. Orbit seperti itu masih dapat dijelaskan oleh gravitasi, meskipun teorinya lebih rumit daripada orbit melingkar.