Güneş dışı gezegenlerin araştırılması son yıllarda gerçekten patladı. Şu anda, gökbilimciler Güneş Sistemimizin ötesinde 4.104 gezegenin varlığını teyit edebildiler ve 4900 kişi daha onay bekliyor. Bu birçok gezegenin incelenmesi, Evrenimizdeki olası gezegenlerin çeşitliliği hakkında bazı şeyler ortaya çıkardı ve Güneş Sistemimizde analogları olmayan çok sayıda şeyin olduğunu bize öğretti.
Örneğin, Hubble uzay teleskobugökbilimciler, “süper puf” gezegenleri olarak bilinen yeni bir dış gezegen sınıfı hakkında daha fazla şey öğrendiler. Bu sınıftaki gezegenler aslında Jüpiter ile karşılaştırılabilecek ancak Dünya'nınkinden sadece birkaç kat daha büyük kütlelere sahip genç gaz devleridir. Bu, atmosferlerinin pamuk şekeri yoğunluğuna sahip olmasıyla sonuçlanır, bu nedenle keyifli takma isim!
Bu gezegenin bilinen tek örneği, Cygnus takımyıldızında yaklaşık 2.615 ışık yılı uzaklıkta bulunan genç bir Güneş benzeri yıldız olan Kepler 51 sisteminde bulunmaktadır. Bu sistem dahilinde, ilk olarak tarafından tespit edilen üç dış gezegen (Kepler-51 b, c ve d) doğrulanmıştır. Kepler Uzay Teleskobu Bununla birlikte, 2014 yılına kadar bu gezegenlerin yoğunluklarının doğrulanması doğru değildi ve sürpriz oldu.
Bu gaz devlerinin hidrojen ve helyumdan oluşan ve Jüpiter ile yaklaşık aynı büyüklükte atmosferleri olmasına rağmen, aynı zamanda kütle açısından yaklaşık yüz kat daha hafiftir. Atmosferlerinin nasıl ve neden balonlarını patlatacakları bir sır olarak kalır, ancak atmosferlerinin doğasının süper puf gezegenlerini atmosferik analiz için birincil aday haline getirdiği gerçeği kalır.
Boulder, Colorado Üniversitesi, Astrofizik ve Uzay Astronomi Merkezi'nden (CASA) Jessica Libby-Roberts liderliğindeki uluslararası bir gökbilimciler ekibi tam da bunu yapmaya çalıştı. Kaynağındaki verileri kullanma HubbleLibby-Roberts ve ekibi, Kepler-51 b ve d atmosferinden elde edilen spektrumları analiz ederek orada hangi bileşenlerin (su dahil) olduğunu gördüler.
Bu gezegenler yıldızlarının önünden geçerken, atmosferleri tarafından emilen ışık kızılötesi dalga boyunda incelendi. Ekibin sürprizine göre, her iki gezegenin spektrumlarında herhangi bir kimyasal imza bulunmadı. Bu, atmosferlerinde tuz kristalleri bulutlarının veya fotokimyasal tehlikelerin varlığına atfedildi.
Bu nedenle, ekip, Kepler-51 gezegenlerinin çoğunlukla metandan oluşan kalın bir pus tarafından kaplanan kütle olarak hidrojen ve helyum olduğunu teorize etmek için bilgisayar simülasyonlarına ve diğer araçlara güveniyordu. Bu, ağırlıklı olarak azot atmosferinin yüzeyini örten metan gazı bulutları içerdiği Titan’ın atmosferinde (Satürn'ün en büyük ayı) olanlara benzer.
“Bu tamamen beklenmedik bir şeydi,” dedi Libby-Roberts. “Büyük su emme özelliklerini gözlemlemeyi planlamıştık, ama onlar orada değildi. Bulutlanmıştık! ” Bununla birlikte, bu bulutlar takıma Kepler-51 b ve d'nin astronomlar tarafından gözlemlenen diğer düşük kütleli, gaz açısından zengin dış gezegenlerle karşılaştırılması konusunda değerli bilgiler verdi. Libby-Roberts'ın CU Boulder basın açıklamasında açıkladığı gibi:
“Düşük yoğunluklu olduklarını biliyorduk. Ama Jüpiter büyüklüğünde bir pamuk şeker topunu gördüğünüzde - bu gerçekten düşük yoğunluktur… Kesinlikle bizi burada neler olabileceğini bulmak için karıştırdı. Su bulmayı umuyorduk, ancak herhangi bir molekülün imzasını gözlemleyemedik. ”
Ekip ayrıca zamanlama etkilerini ölçerek bu gezegenlerin büyüklüğünü ve kütlesini daha iyi kısıtlayabildi. Tüm sistemlerde, bir gezegenin kütlesini türetmek için kullanılabilen yerçekimi çekimleri nedeniyle bir gezegenin yörünge döneminde küçük değişiklikler meydana gelir. Takımın sonuçları Kepler-51 b için önceki tahminlerle aynı fikirde olurken, Kepler-51 d için tahminler daha önce düşünüldüğünden biraz daha az kütleli (daha kabarık) olduğunu gösterdi.
Ekip ayrıca iki süper pufun spektrumlarını diğer gezegenlerin spektrumlarıyla karşılaştırdı ve bulut / pus oluşumunun bir gezegenin sıcaklığına bağlı olduğunu gösteren sonuçlar elde etti. Bu, bir gezegenin daha soğuk olduğu, daha fazla olacağı hipotezini destekler, bu da astronomların son güneşdışı keşifler sayesinde aklından çıkardıkları bir şeydir.
Son olarak, ancak en az değil, ekip hem Kepler-51 b hem de d'nin hızla gaz kaybettiğini gözlemledi. Aslında, ekip (ana yıldızına en yakın olan) eski gezegenin her saniyede on milyarlarca ton malzemeyi boşaltıldığını tahmin ediyor. Bu eğilim devam ederse, gezegenler önümüzdeki birkaç milyar yıl içinde önemli ölçüde küçülecek ve mini-Neptünler haline gelebilir.
Bu bakımdan, bu, dış gezegenlerin sonuçta o kadar nadir olmadığını ve mini-Neptünlerin çok yaygın göründüğünü gösterecektir. Ayrıca, süper-puf gezegenlerinin düşük yoğunluklarının sistemin yaşına bağlandığını göstermektedir. Güneş Sistemi kabaca 4.6 milyar yaşındayken, Kepler-51 sadece 500 milyon yıldır var.
Takım tarafından kullanılan gezegen modelleri, muhtemelen uçucu elemanların donacağı sınır olan Kepler-51s Frost Line'ın ötesinde oluşan gezegenlerin ve daha sonra içe doğru göç ettiğini gösteriyor. Oddball gezegenleri olmaktan ziyade, Kepler-51 b ve d, gökbilimcilerin gelişiminin ilk aşamalarında Evrenimizdeki en yaygın gezegen tiplerinden birini gördükleri ilk örnekler olabilir.
Zach Berta-Thompson'un (APS profesörü ve yeni araştırmanın ortak yazarı) açıkladığı gibi, bu Kepler-51'i erken gezegen evrim teorilerini test etmek için “eşsiz bir laboratuvar” haline getiriyor:
“Bu, genel olarak dış gezegenler hakkında neyin havalı olduğuna dair aşırı bir örnek. Bize bizimkinden çok farklı dünyaları inceleme fırsatı veriyorlar, ama aynı zamanda kendi güneş sistemimizdeki gezegenleri daha geniş bir içeriğe yerleştiriyorlar. ”
Gelecekte, yeni nesil enstrümanların James Webb Uzay Teleskopu (JWST), gökbilimcilerin Kepler-51 gezegenlerinin ve diğer süper pufların atmosferini incelemelerine yardımcı olacak. JWST'nin daha uzun kızılötesi dalga boylarına duyarlılığı sayesinde, henüz yoğun bulutlarına bakabilir ve bu “pamuk şekeri” gezegenlerinin gerçekte neyden oluştuğunu belirleyebiliriz.
Ayrıca saygı duyulanın kapağındaki başka bir tüy Hubble yaklaşık otuz yıldır (1990 yılının Mayıs ayından bu yana) sürekli operasyonda olan ve kozmik gizemlere ışık tutmaya devam eden! Sadece çok kısa bir süre sonra takip soruşturmalarının konusu olacak bulgular yapıyor olması uygundur James Webb, onun ruhsal halefi.
Ekibin araştırmasını detaylandıran çalışma yakın zamanda çevrimiçi ve Astrofizik Dergisi.
