Bulutlar, Dış Gezegen Yüzeylerinin Görünümünü Nasıl Gizleyecek?

Bulutlar, Dış Gezegen Yüzeylerinin Görünümünü Nasıl Gizleyecek?

2021’de NASA’nın yeni nesil gözlemevi James Webb Uzay Teleskopu (JWST) uzaya gidecek. Operasyondan sonra, bu amiral gemisi misyonu; Hubble, Kepler ve Spitzer gibi diğer uzay teleskoplarının kaldığı yerden devam edecek. Bu, en büyük kozmik gizemlerin bazılarını araştırmanın yanı sıra, potansiyel olarak yaşanabilir dış gezegenleri de arayacağı ve atmosferlerini karakterize etmeye çalışacağı anlamına geliyor.

Bu, JWST’yi öncekilerden ayıran şeyin bir parçasıdır. Yüksek hassasiyet ve kızılötesi görüntüleme yetenekleri arasında, daha önce hiç olmadığı gibi dış gezegen atmosferinde veri toplayabilecektir. Bununla birlikte, son zamanlarda NASA destekli bir çalışmanın gösterdiği gibi, yoğun atmosfere sahip gezegenlerin de, en önemli verilerin bir kısmını toplama girişimlerini zorlaştırabilecek geniş bulut örtüsü olabilir.

Gökbilimciler, yıllardır parlaklıktaki düşüşler için uzak yıldızları izleyerek dış gezegenleri tespit etmek için geçiş fotometrisi (AKA geçiş yöntemi) kullanmışlardır. Bu yöntemin bazı gezegenlerin atmosferik kompozisyonunun belirlenmesinde de yararlı olduğu kanıtlanmıştır. Bu cisimler yıldızlarının önünden geçerken ışık gezegenin atmosferinden geçer, daha sonra spektrumu hangi kimyasal elementlerin mevcut olduğunu görmek için analiz edilir.

Şimdiye kadar, bu yöntem güneşlerini büyük mesafelerde yörüngede tutan devasa gezegenleri (gaz devleri ve “süper Jüpiterler”) gözlemlerken faydalı olmuştur. Bununla birlikte, yıldızların yaşanabilir bölgesine girecek olan güneşlerine yaklaşan daha küçük, kayalık gezegenleri (yani “Dünya benzeri” gezegenleri) gözlemlemek, uzay teleskoplarının yeteneklerinin ötesinde olmuştur.

Bu nedenle, astronomi topluluğu JWST gibi yeni nesil teleskopları dört gözle bekliyor. Bilim insanları, kayalık bir gezegenin atmosferinden geçen ışık spektrumlarını inceleyerek (iletim spektroskopisi olarak bilinen bir yöntem), oksijen gazı, karbondioksit, metan ve yaşamla ilişkili diğer işaretlerin (AKA “biyo-imzaları”) göstergelerini arayabileceklerdir.

Bildiğimiz gibi yaşam için bir başka kritik unsur da su, bu yüzden bir gezegenin atmosferindeki su buharının imzaları gelecekteki araştırmalar için birincil hedef. Ancak Chicago Üniversitesi Jeofizik Bilimleri Bölümü’nde doktora sonrası araştırmacı olan Thaddeus Komacek tarafından yönetilen yeni bir çalışmada, bol yüzey suyu olan herhangi bir gezegenin atmosferinde bol miktarda bulut (yoğunlaşan buz parçacıkları) olması mümkündür.

Bu çalışma uğruna Komacek ve meslektaşları, bu bulutların, karasal dış gezegenlerin atmosferindeki su buharını tespit etme girişimlerine müdahale edip etmeyeceğini incelediler. Proxima b gibi son yıllarda M tipi (kırmızı cüce) yıldızların yaşanabilir bölgeleri içinde bulunan kayalık dış gezegenlerin sayısı nedeniyle, komşu kırmızı cüceler gelecekteki anketlerin ana odağı olacak.

Komack’in Universe Today’e e-posta yoluyla açıkladığı gibi, kırmızı cüce yıldızların yörüngesindeki gelgit kilitli gezegenler, iletim spektroskopisini içeren çalışmalara  bir dizi nedenden dolayı çok uygundur:

“Kırmızı cüce yıldızların etrafında dönen gezegenler, güneş benzeri yıldızların etrafında dönenlerden daha elverişli hedeflerdir çünkü gezegenin boyutunun yıldız boyutuna oranı daha büyüktür. İletimdeki sinyalin boyutu, gezegenin büyüklüğünün yıldızın büyüklüğüne oranının karesi olarak ölçeklenir  bu nedenle sinyalde Dünya’dan daha küçük yıldızlara giden önemli bir artış vardır.

“Kırmızı cüce yıldızların etrafında dönen gezegenlerin gözlemlenmesi için daha elverişli olmasının bir başka nedeni de“ yaşanabilir bölge ”ya da gezegenin yüzeyinde sıvı su olmasını beklediğimiz yerin yıldıza çok daha yakın olması… Daha yakın yörüngeler sebebiyle, kırmızı cüce yıldızların etrafında dönen yaşanabilir kayalık gezegenler; yıldızlarını daha sık geçirecekler, bu da gözlemcilerin tekrarlanan gözlemler yapmasını sağlıyor. ”

Bunu göz önünde bulundurarak, Komacek ve ekibi, M tipi yıldızların etrafında gelgit kilitli gezegenlerin sentetik iletim spektrumlarını üretmek için birlikte iki model kullandılar. Birincisi dış gezegen atmosferlerini incelemek için uyarlanmış olan Dünya iklimini simüle etmek için kullanılan bir topluluk Dünya sistemi modeli (CESM) olan Colorado Üniversitesi’nin Atmosferik ve Uzay Fiziği Laboratuvarı (LASP) Dr. Eric Wolf tarafından geliştirilen ExoCAM’dı.

ExoCAM modelini kullanarak, kırmızı cüce yıldızların etrafında dönen kayalık gezegenlerin iklimini simüle ettiler. İkincisi, NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi tarafından JWST’nin simüle edilmiş gezegeninden algılayacağı iletim spektrumunu simüle etmek için geliştirilen Gezegensel Spektrum Jeneratörünü kullandılar. Komacek’in açıkladığı gibi: “Bu ExoCAM simülasyonları sıcaklık, su buharı karıştırma oranı, sıvı ve buzlu su bulutu parçacıklarının üç boyutlu dağılımlarını hesapladı. Kırmızı cüce yıldızların etrafında dönen gezegenlerin Dünya’dan daha bulutlu olduğunu gördük. Bunun nedeni tüm günlerinin Dünya’nın tropiklerine benzer bir iklime sahip olması ve böylece su buharının düşük basınçlara kolayca yığılmasıdır, burada gezegenin gününün çoğunu kaplayan bulutları yoğunlaştırabilir ve oluşturabilir … PSG ,  dalga boyunun bir fonksiyonu olarak iletimde gezegenin büyüklüğü için belirsizlikle birlikte anlaşılır sonuçlar verir. Sinyalin boyutunun dalga boyu ile nasıl değiştiğine bakarak, su buharı özelliklerinin boyutunu belirleyebildik ve bunları belirsizlik seviyesiyle karşılaştırabildik. ”

Bu iki model arasında, ekip bulut örtüsü olan ve olmayan gezegenleri ve JWST’nin neyi tespit edebileceğini simüle edebildi. İlki durumunda, dış gezegen atmosferindeki su buharının neredeyse kesinlikle tespit edilebilir olacağını buldular. Ayrıca, bunun Dünya çapındaki dış gezegenler için sadece 10 geçiş veya daha az sürede yapılabileceğini buldular.

Çeviri:Simge Kara

Kaynak:https://www.bizsiziz.com/how-will-clouds-obscure-the-view-of-exoplanet-surfaces/

47 Paylaşımlar

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Solve : *
12 + 29 =


This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.