12 Eylül 2023 Salı
News
İlhan VARDAR
NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu bir ilke daha imza attı: uzak bir dünyanın gökyüzünün moleküler ve kimyasal profili.
WASP-39 b, güneş sistemimizdeki hiç bir gezegene benzemeyen bir ötegezegendir. Yıldızına Merkür’ün Güneş’imize olduğundan daha yakın yörüngede dönen Satürn büyüklüğünde bir devdir. Bu ötegezegen, düzenli bilim operasyonlarına başladığında NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu tarafından incelenen ilk gezegenlerden biriydi. Sonuçlar ötegezegen bilim topluluğunu heyecanlandırdı. Webb’in son derece hassas cihazları, WASP-39 b’nin atmosferik bileşenlerinin bir profilini sağladı ve su, kükürt dioksit, karbon monoksit, sodyum ve potasyum dahil olmak üzere çok sayıda içerik tanımladı.
NASA’nın Hubble ve Spitzer de dahil olmak üzere diğer uzay teleskopları daha önce bu kabaran gezegenin atmosferinin izole bileşenlerini ortaya çıkarırken, Webb’den gelen yeni okumalar atomlar, moleküller ve hatta aktif kimya ve bulutların işaretlerinden oluşan eksiksiz bir menü sunuyor.
En son veriler aynı zamanda bu bulutların nasıl yakından görünebileceğine dair bir ipucu veriyor.
Teleskobun son derece hassas aletler dizisi, yaklaşık 700 ışık yılı uzaklıktaki bir yıldızın etrafında dönen “sıcak bir Satürn” (Satürn kadar büyük ama yıldızına Merkür’den daha yakın bir yörüngede bir ötegezegen) olan WASP-39 b’nin atmosferi üzerine yönlendirildi.
Bulgular, Webb’in araçlarının bilim topluluğu tarafından umulan her türlü ötegezegenin (diğer yıldızların etrafındaki gezegenler) geniş bir araştırma yelpazesini yürütme kabiliyeti için iyi bir işarettir. Bu, TRAPPIST-1 sistemindekiler gibi daha küçük, kayalık gezegenlerin atmosferlerini araştırmayı içerir.
“Ötegezegeni, birlikte, kızılötesi spektrumun geniş bir alanını ve [bu göreve kadar] erişilemeyen bir dizi kimyasal parmak izini sağlayan birden fazla aletle gözlemledik,” diyor Santa Cruz’daki Kaliforniya Üniversitesi’nden gökbilimci Natalie Batalha, bu sözleriyle yeni araştırmaya katkıda bulundu ve koordine edilmesine yardımcı oldu.
Benzeri görülmemiş, bir ötegezegen atmosferinde kükürt dioksitin (SO) ilk tespiti var ve gezegenin ana yıldızından gelen yüksek enerjili ışığın tetiklediği kimyasal reaksiyonlardan üretilen bir moleküldür. Yeryüzünde, üst atmosferdeki koruyucu ozon tabakası benzer şekilde yaratılır.
“Bu, fotokimyanın somut kanıtlarını – enerjik yıldız ışığı tarafından başlatılan kimyasal reaksiyonlar – ötegezegenlerde ilk kez görüyoruz” diyor Shang-Min Tsai, İngiltere’deki Oxford Üniversitesi’nde araştırmacı ve WASP-39 b’nin atmosferindeki kükürt dioksitin kökenini açıklayan makalenin baş yazarı. “Bunu, [bu görev ile] ötegezegen atmosferleri hakkındaki anlayışımızı ilerletmek için gerçekten umut verici bir bakış açısı olarak görüyorum.”diyor .
Bu, başka bir ilkle sonuçlandı: bilim insanları, fotokimyanın bilgisayar modellerini, bu fiziğin tam olarak açıklanmasını gerektiren verilere uyguluyorlar. Modellemede ortaya çıkan gelişmeler, gelecekte yaşanabilirliğin potansiyel işaretlerini yorumlamak için teknolojik bilgi birikiminin oluşturulmasına yardımcı olacaktır.
Batalha, “Gezegenler, ev sahibi yıldızın radyasyon banyosu içinde yörüngede dönerek şekillendirilir ve dönüştürülür” diyor ve ekliyor. “Dünya’da, bu dönüşümler yaşamın gelişmesine izin veriyor.”
Gezegenin ev sahibi yıldızına yakınlığı – Merkür’ün Güneşimize olduğundan sekiz kat daha yakın – aynı zamanda onu ev sahibi yıldızlardan gelen radyasyonun ötegezegenler üzerindeki etkilerini incelemek için bir laboratuvar haline getiriyor. Yıldız-gezegen bağlantısının daha iyi bilinmesi, bu süreçlerin galakside gözlemlenen gezegenlerin çeşitliliğini nasıl etkilediğine dair daha derin bir anlayış getirmelidir.
WASP-39 b’den gelen ışığı görmek için Webb, yıldızının önünden geçerken gezegeni izledi ve yıldızın ışığının bir kısmının gezegenin atmosferinden süzülmesine izin verdi. Atmosferdeki farklı kimyasal türleri, yıldız ışığı spektrumunun farklı renklerini emer, bu nedenle eksik olan renkler gökbilimcilere hangi moleküllerin mevcut olduğunu söyler. Webb, evreni kızılötesi ışıkta görüntüleyerek, görünür ışıkta tespit edilemeyen kimyasal parmak izlerini alabilir.
Webb teleskopu tarafından tespit edilen diğer atmosferik bileşenler arasında sodyum (Na), potasyum (K) ve su buharı (H2O), önceki uzay ve yer tabanlı teleskop gözlemlerini doğrulamanın yanı sıra, bu daha uzun dalga boylarında, daha önce görülmemiş su izleri bulunmaktadır.
Webb ayrıca daha yüksek çözünürlükte, karbondioksit (CO) gördü. Bu arada, karbon monoksit (CO) tespit edildi, ancak her iki metanın da açık imzaları (CH4) ve hidrojen sülfür (H2S) Webb verilerinde yoktu. Eğer varsa, bu moleküller çok düşük seviyelerde görülebilir.
WASP-39 b’nin atmosferinin bu geniş spektrumunu yakalamak için, yüzlerce kişiden oluşan uluslararası bir ekip, Webb teleskobunun ince kalibre edilmiş ekipman modlarından dördünden bağımsız olarak veri analiz etti.
“Teleskobun bize ne göstereceğini tahmin etmiştik, ama aslında inandığımdan daha hassas, daha çeşitli ve daha güzeldi” diyor ötegezegen atmosferlerini araştıran Birleşik Krallık’taki Bristol Üniversitesi’nde astrofizikçi olan Hannah Wakeford.
Bir ötegezegen atmosferinde bu kadar eksiksiz bir kimyasal bileşen listesine sahip olmak, bilim insanlarına karbon-oksijen veya potasyum-oksijen oranları gibi birbirleriyle ilişkili olarak farklı elementlerin bolluğuna bir bakış açısı verir. Bu da, bu gezegenin – ve belki de diğerlerinin – genç yaşlarında ana yıldızı çevreleyen gaz ve toz diskinden nasıl oluştuğuna dair fikir verir.
WASP-39 b’nin kimyasal envanteri, bir gezegenin nihai durumunu oluşturmak için gezegenimsi olarak adlandırılan daha küçük cisimlerin parçalanma ve birleşme tarihini göstermektedir.
“Hidrojene göre kükürt bolluğu, gezegenin muhtemelen [bu bileşenleri] atmosfere ulaştırabilecek gezegenimsilerin önemli ölçüde biriktiğini gösterdi” diyor Webb verileri üzerinde çalışan UC Santa Cruz ötegezegen araştırmacısı Kazumasa Ohno. “Veriler ayrıca oksijenin atmosferdeki karbondan çok daha bol olduğunu gösteriyor. Bu potansiyel olarak WASP-39 b’nin başlangıçta merkezi yıldızdan çok uzakta oluştuğunu gösteriyor.”
Webb teleskobunun aletleri, bir ötegezegen atmosferini bu kadar hassas bir şekilde ayrıştırırken, bilim insanlarının beklentilerinin çok ötesinde bir performans gösterdi ve galaksideki çok çeşitli ötegezegenler arasında yeni bir keşif aşaması vaat ediyor.
“Ötegezegen atmosferlerinin büyük resmini görebileceğiz,” diyor Cornell Üniversitesi’nde araştırmacı ve uluslararası ekibin bir üyesi olan Laura Flagg. “Her şeyin yeniden yazılacağını bilmek inanılmaz derecede heyecan verici. Bilim insanı olmanın en güzel yanlarından biri de bu.”
Bu görüntüye ilişkin: Bu çizim, gezegenin mevcut anlayışına dayanarak ötegezegen WASP-39 b’nin nasıl görünebileceğini göstermektedir.
WASP-39 b, Jüpiter’in 0.28 katı (0.94 kat Satürn) kütlesi ve Jüpiter’den 1.3 kat daha büyük bir çapı olan, yıldızından sadece 0.0486 astronomik birim (7.242.048 km) yörüngede dönen sıcak, kabarık bir gaz devidir. Yıldız, WASP-39, Güneş’ten kısmi olarak daha küçük ve daha az kütlelidir. Yıldızına çok yakın olduğu için, WASP-39 b çok sıcaktır ve bir tarafı her zaman yıldıza bakacak şekilde gel gitsel olarak kilitlenmiş olması muhtemeldir.
NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’nun son derece hassas aletleri, WASP-39 b’nin atmosferik bileşenlerinin bir profilini sağladı ve su, kükürt dioksit, karbon monoksit, sodyum ve potasyum dahil olmak üzere çok sayıda içerik tanımladı.
Bu çizim, Webb’in yanı sıra diğer uzay ve yer tabanlı teleskoplardan dolaylı geçiş gözlemlerine dayanmaktadır. Webb bu gezegenin doğrudan bir görüntüsünü yakalamadı.
Kaynak : NASA, ESA, CSA, Resim : Yusuf Arjantin (STScI)
Kaynak : Nasa, Esa, Csa, Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü, Baltimore, Maryland Sürüm Kimliği: 2022-060
