Gökbilimciler sürekli olarak beklenmedik gökyüzünü araştırırlar. Geçmiş yılların bilgeliğinin yerini alabilecek yeni fikirleri kucaklamak istiyorlar.
Ancak kuralın bir istisnası vardır: Earth 2.0'ı arama. Burada beklenmedik ama beklenenleri bulmak istemiyoruz. Kendi gezegenimize çok benzeyen bir gezegen bulmak istiyoruz, neredeyse ev diyebiliriz.
Bu gezegenleri, tatlı yeşil bitkiler ve medeniyetlere sahip bir su dünyası olup olmadığını görmek için yeterince ayrıntılı bir şekilde hayal edemesek de, “Dünya benzeri” bir gezegen bulmak için dolaylı yöntemleri kullanabiliriz - benzer bir kütleye sahip bir gezegen ve yarıçapı.
Tek bir sorun var: bir dış gezegenin kütlesini ölçmek için mevcut teknikler sınırlıdır. Günümüze kadar gökbilimciler, gezegen-yıldız kütle oranını elde etmek için radyal hızı ölçüyorlar - bir yıldızın yörüngesindeki küçük yalpalar, dış gezegeninin kütleçekimsel çekilmesiyle çekiliyorlar.
Ancak çoğu dış gezegenlerin transit sinyalleri ile tespit edildiği göz önüne alındığında - bir gezegen kendi ana yıldızının önünden geçerken ışık düşüyor - kütlesini sadece bu yönteme göre ölçebilmemiz harika olmaz mıydı? MIT'deki gökbilimciler bir yol buldular.
Yüksek lisans öğrencisi Julien de Wit ve MacArthur Üyesi Sara Seager, sadece bir dış gezegenin transit sinyalini kullanarak kütleyi belirlemek için yeni bir teknik geliştirdi. Bir gezegen geçtiğinde, yıldızın ışığı, yıldızın ışığının belirli dalga boylarını emen, gezegen atmosferinin ince bir katmanından geçer. Yıldız ışığı Dünya'ya ulaştığında, atmosferin kompozisyonunun kimyasal parmak izleri ile basılacaktır.
İletim spektrumu olarak adlandırılan spektrum, gökbilimcilerin bu uzaylı dünyalarının atmosferini incelemelerini sağlar.
Ama işte kilit nokta: daha büyük bir gezegen daha kalın bir atmosfere dayanabilir. Dolayısıyla teoride, bir gezegenin kütlesi atmosfere veya yalnızca iletim spektrumuna göre ölçülebilir.
Tabii ki bire bir korelasyon yok ya da bunu uzun zaman önce anlayabilirdik. Atmosferin kapsamı ayrıca sıcaklığına ve moleküllerinin ağırlığına da bağlıdır. Hidrojen o kadar hafif ki atmosferden, örneğin oksijenden daha kolay kayıyor.
De Wit, ölçek yüksekliğini tanımlayan standart bir denklemden çalıştı - bir atmosfer basıncının düştüğü dikey mesafe. Basıncın düşme derecesi gezegenin sıcaklığına, gezegenin kütle çekim kuvvetine (yani kütle) ve atmosferin yoğunluğuna bağlıdır.
Temel cebire göre: bu parametrelerden üçünü bilmek dördüncüsü çözmemize izin verecektir. Bu nedenle gezegenin yerçekimi kuvveti veya kütlesi, atmosferik sıcaklığı, basınç profili ve yoğunluğundan (yalnızca bir iletim spektrumunda elde edilebilen parametrelerden) elde edilebilir.
Arkasındaki teorik çalışma ile de Wit ve Seager, iyi kurulmuş bir kitleye sahip sıcak Jüpiter HD 189733b'yi bir vaka çalışması olarak kullandılar. Hesaplamaları, radyal hız ölçümleriyle elde edilenle aynı kütle ölçümünü (Jüpiter'in kütlesinin 1.15 katı) ortaya çıkardı.
Bu yeni teknik, sadece ötegezegenlerin kütlesini sadece transit verilerine dayanarak karakterize edebilecektir. Sıcak Jüpiterler yeni tekniğin ana hedefi olmaya devam ederken, de Wit ve Seager yakın gelecekte Dünya benzeri gezegenleri tanımlamayı hedefliyor. 2018 için planlanan James Webb Uzay Teleskobu'nun lansmanı ile, gökbilimciler çok daha küçük dünyaların kitlesini elde edebilmelidir.
Makale Science Magazine'de yayınlandı ve şimdi burada çok daha uzun bir formda indirilebilir.
