Buharla Dolu Bir Gezegende Yaşam Olabilir mi? Webb’in Son Keşfi Soruları Artırıyor
JWST başka hiçbir gezegene benzemeyen bir dış gezegen buldu. Bu eşsiz dünyanın atmosferi neredeyse tamamen su buharından oluşuyor. Gökbilimciler bu tür gezegenler hakkında teoriler üretmişlerdi, ancak bu ilk gözlemsel doğrulama.
Bu eşsiz gezegenin adı GJ 9827 d. Dünya’dan yaklaşık iki kat daha büyük ve üç kat daha kütleli ve yaklaşık 100 ışık yılı uzaklıktaki K tipi bir yıldızın yörüngesinde dönüyor. Kepler Uzay Teleskobu onu ilk olarak K2 uzanımı sırasında keşfetti. 2023 yılında gökbilimciler Hubble Uzay Teleskobu ile incelediler. Su buharının ipuçlarını tespit ettiler ve onu bir okyanus dünyası olarak tanımladılar.
Sonuçlar The Astrophysical Journal Letters’da yayınlanan “JWST/NIRISS GJ 9827 d’nin Su Zengini ‘Buhar Dünyası’ Atmosferini Ortaya Çıkarıyor” başlıklı yeni araştırmada yer alıyor. Araştırmanın baş yazarı Montréal Üniversitesi Trottier Dış Gezegenler Araştırma Enstitüsü’nden Caroline Piaulet-Ghorayeb.
Gökbilimciler buhar gezegenlerinin var olup olamayacağını merak etmişlerdir. Bazıları atmosferlerinin daha soğuk, daha yüksek katmanlarında yaşamın var olabileceğini düşündü. Diğerleri ise bunun pek olası olmadığını düşünüyor. Ancak şimdiye kadar bu konuda hiçbir kanıt yoktu.
Michigan Üniversitesi’nde lisans öğrencisi olarak GJ 9827 d’nin JWST verilerini analiz eden Eshan Raul, “Böyle bir şeyi ilk kez görüyoruz” dedi. “Açık olmak gerekirse, bu gezegen en azından Dünya’da aşina olduğumuz yaşam türleri için misafirperver değil. Gezegen çoğunlukla sıcak su buharından oluşuyor gibi görünüyor, bu da onu ‘buhar dünyası’ olarak adlandırdığımız bir şey yapıyor.”
Ancak her ötegezegen bize bir şeyler öğretir. GJ 9827 d ve eşsiz atmosferi, bilim insanlarının dış gezegenleri genel olarak daha iyi anlamalarına yardımcı olacaktır.
“Eğer bunlar gerçekse, dışarıda başka neler olabileceğini gerçekten merak ediyorsunuz.”
Araştırmacılar ötegezegenin atmosferini tespit etmek için transmisyon spektroskopisi kullandılar. Gezegen yıldızının önünden geçerken, atmosfer yıldız ışığının spektrumundaki belirli dalga boylarındaki ışığı emer. Farklı kimyasallar farklı dalga boylarını emerek varlıklarını ortaya koyarlar.
Gözlemler GJ 9827 d’nin atmosferinin hacimce %31’den fazla su buharı içerdiğini ve çok yüksek metal zenginliğine sahip olduğunu gösteriyor. Gözlemler ayrıca hiçbir hidrojen veya helyumun kaçmadığını da gösteriyor.
Dış gezegenin atmosferi tuhaf olabilir, ancak diğer yönlerden gezegenin kendisi sıradan. Bu bir alt-Neptün, yani Dünya’dan büyük ama Neptün’den küçük bir gezegen. Alt Neptünler Samanyolu’nda bulduğumuz en yaygın ötegezegen türüdür.
Bu keşif, alt Neptünler ve buhar dünyalarından daha fazlası hakkında. Dış gezegen atmosferlerindeki en önemli zorluklardan biriyle ilgili: bulutlar-metalite dejenerasyonu.
Gökbilimciler bir dış gezegenin atmosferini incelemek ve karakterize etmek için iletim spektroskopisini kullandıklarında, yüksek metaliklik ve bulutlar aynı sinyali üretebilir. Yüksek metaliklik daha küçük spektral özellikler üretebilir ve bulutlar da spektral özellikleri susturabilir ve düzleştirebilir. Bulutlar ayrıca bulut güvertesinin altındaki moleküler emicilerin varlığını da maskeleyebilir. Sonuç olarak, bilim insanları nispeten düz bir spektrum veya sessiz özellikler gördüklerinde, doğal olarak küçük özelliklere sahip metal bakımından zengin bir atmosfer mi yoksa bulutlar tarafından kısmen gizlenmiş düşük metalik bir atmosfer mi gördüklerini belirlemekte zorlanırlar.
Bu araştırma bulutlar ve metaliklik arasındaki çıkmazı kırdı.
Piaulet-Ghorayeb ve ortak yazarları, GJ 9827 d’nin önceki Hubble Uzay Teleskobu gözlemlerini JWST gözlemleriyle birleştirdi. JWST, iki geçiş sırasında dış gezegenin atmosferini analiz etmek için NIRISS (Yakın Kızılötesi Görüntüleyici ve Yarıksız Spektrograf) ve SOSS (Tek Nesne Yarıksız Spektroskopi) kullandı. Bu, bulut-metalite dejenerasyonunu kırmak için yeterli dalga boyu kapsamı ve hassasiyet sağladı. Bu, yüksek metalikliğe sahip ve su açısından zengin bir atmosferin ilk kesin gözlemidir.
“Bu, önümüzdeki yıllarda yaşanabilir dış gezegenlerin atmosferlerini tespit etmeye yönelik çok önemli bir kanıtlama adımıdır.”
Karakterize edilen neredeyse tüm dış gezegen atmosferleri çoğunlukla daha hafif elementler olan hidrojen ve helyumdan oluşuyor. Bu atmosferler Güneş Sistemimizdeki Jüpiter ve Satürn’e benzemektedir. Dünya’ya ve onun yaşam dostu atmosferine hiç benzemiyorlar.
Piaulet-Ghorayeb, “GJ 9827 d, güneş sistemindeki karasal gezegenler gibi ağır moleküller bakımından zengin bir atmosfer tespit ettiğimiz ilk gezegen” dedi. “Bu çok büyük bir adım.”
Her ne kadar GJ 9827 d yaşam anlayışımıza göre yaşanabilir olmasa da, benzer metalikliğe sahip diğer dış gezegenler yaşam arayışında arzu edilen hedeflerdir. Gökbilimciler bulut-metalite dejenerasyonunu kırdıklarına göre, bu gezegenlere ilişkin anlayışımız ve bilim insanlarının onları ayırt etme becerileri değişiyor. Tüm bunlar JWST ve onun gözlem yeteneği sayesinde oldu.
Ryan MacDonald yeni araştırmanın ortak yazarlarından biri ve U-M astrofizikçisi ve NASA Sagan Araştırmacısı. MacDonald, JWST’nin dış gezegen atmosferlerinin spektroskopik karakterizasyonlarına atıfta bulunarak, “JWST’nin 2022’deki ilk gözlemlerinde bile, araştırmacılar uzak gaz devlerinin atmosferlerine ilişkin yeni bilgiler keşfediyorlardı” dedi.
Ancak bu atmosferler öncelikle daha ağır metallerden değil, hafif gazlardan oluşuyordu. Bu gözlemler bizi alt Neptünlerin atmosferlerinin derinliklerine götürüyor. Galaksimizdeki en yaygın dış gezegen türü olmalarına rağmen, Güneş Sistemimizde bir tane bile yok.
MacDonald, “Şimdi nihayet, kendi güneş sistemimizde bir örneğine sahip olmadığımız, Dünya ile Neptün arasındaki boyutlara sahip bu gizemli dünyaların gerçekte neyden yapıldığını araştırıyoruz” dedi. “Bu, önümüzdeki yıllarda yaşanabilir dış gezegenlerin atmosferlerini tespit etmeye yönelik çok önemli bir kanıtlama adımıdır.”
Atmosferik buhar JWST gözlemlerinden fırlamadı. JWST muazzam miktarda veri üretiyor ve gökbilimciler bu verileri anlamlandırmak için örnekleme algoritmalarına ve makine öğrenme tekniklerine dayalı modelleme araçları kullanıyor. Genellikle birkaç farklı model kullanırlar ve verilerin en olası yorumuna ulaşmak için tüm sonuçlarla çalışırlar.
Verilerden bir atmosfer belirleme işlemine atmosferik geri alma denir. 2023 yılında yayımlanan bir makalede, ötegezegen bilimcileri tarafından kullanılan 50 farklı atmosfer belirleme kodundan oluşan bir katalog sunulmuştur. Bu makalenin baş yazarı, bu yeni araştırmanın ortak yazarlarından biri olan Ryan MacDonald’dan başkası değildir. MacDonald, GJ 9827 d’nin atmosferini analiz eden ve elde eden yazılımı yazdı ve ortak yazar Raul da bu yazılımı kullandı.
Raul, buhar dünyası modeline karar vermeden önce JWST gözlemleriyle eşleşen milyonlarca model atmosfer üretti. Bir anlamda Raul, buhar dünyalarının var olduğunun kanıtını gören ilk kişi oldu.
Şu anda Wisconsin-Madison Üniversitesi’nde doktorasını yapmakta olan Raul, “Çok gerçeküstü bir andı” dedi. “Özellikle su dünyalarını arıyorduk çünkü var olabilecekleri varsayılıyordu.”
“Eğer bunlar gerçekse, dışarıda başka neler olabileceğini gerçekten merak ediyorsunuz.”
Derleyen: Deniz KAFKAS
Kaynak: Buharla Dolu Bir Gezegende Yaşam Olabilir mi? Webb’in Son Keşfi Soruları Artırıyor
Galaksimizin Kalbindeki Gizemli Parçacık Hızlandırıcıya Gerçekte Ne Güç Veriyor?
Galaksimizin Kalbindeki Gizemli Parçacık Hızlandırıcıya Gerçekte Ne Güç Veriyor?
Buharla Dolu Bir Gezegende Yaşam Olabilir mi? Webb’in Son Keşfi Soruları Artırıyor