Bilim insanlarından oluşan uluslararası bir ekip,kısa süre önce nadir görülen bir sıcak Neptün dış gezegeninin atmosferine ait spektrumu ölçtü. Transit geçiş yöntemini kullanarak dış gezegenleri araştırmak için tasarlanan NASA uydusu TESS tarafından gezegenin keşfi geçen ay duyurulmuştu.
Keşif, şuan bir köşeye çekilmiş olan NASA Spitzer Uzay Teleskobu’ndan sağlanan verilerle yapıldı ve bu, evrenin benzersiz, kızılötesi görüntüsünün optik teleskoplardan gizlenen uzay bölgelerine bakmasına olanak sağladı.
TESS uydu görevinin ana hedeflerinden biri, yeni ve küçük gezegenler bulmaktır. Bu gezegenler atmosferik tanımlama yapabilmek için iyi hedef olabilirler. TESS görevinin başlarında, Dünya’dan 260 ışık yılı uzaklıkta bulunan Güneş benzeri bir yıldızın etrafında dönen bir gezegen olan LTT9779b’yi buldu. Neptün’den biraz daha büyük olan bu gezegen, yıldızına çok yakın bir yörüngede dönüyor. Bu gezegen, “sıcak Neptün çölü” denilen gezegenlerin hiç olmaması gereken bir yerde bulunuyor.
Aslında, en yakın sıcak dış gezegenler, ya Jüpiter veya Satürn büyüklüğünde gaz devleridir ki bunlar; yıldızın neden olduğu buharlaşmaya karşı yüksek yerçekimlerini kullanarak, atmosferlerinin çoğunu koruyacak yeterli kütleye sahiptirler ya da uzun zaman önce atmosferlerini büyük ölçüde kaybeden küçük kayalık dış gezegenlerdir.
New Mexico Üniversitesi Fizik ve Astronomi Bölümünden, 25’ten fazla kurumun yer aldığı çalışmaya liderlik eden Yardımcı Doçent Diana Dragomi: “Bu aşırı sıcak Neptün, orta büyüklükte bir gezegendir ve yıldızına çok yakın bir yörüngede dönmektedir. (Bir yörüngeyi tamamlamak sadece 19 saat sürer) Ancak düşük yoğunluğu, gezegenin kütlesinin hala en az yüzde 10 ağırlığında bir atmosfere sahip olduğunu göstermektedir. ”diye açıkladı.
Bu görsel, LTT9779b’yi yörüngesinde döndüğü yıldızın yakınında gösteriyor ve gezegenin aşırı sıcak olan gündüz tarafını (1726 °C) ve oldukça kızgın gece tarafını (yaklaşık726°C) vurguluyor.
Bu sistem 2 milyar yıl yaşındadır. Bu yüksek sıcaklıkta gezegenin atmosferi, uzun zaman önce sistemin varlığının daha başlarındayken buharlaşması gerekirdi. “Sıcak Neptünler nadirdir ve bu kadar aşırı bir ortamda bulunanlar, kütlesi çok uzun süre bir atmosfere tutunacak kadar büyük olmadığı için bunu açıklamak zordur. Peki nasıl başardı? LTT9779b’nin atmosferinin olması bize bu tür bir gezegeni araştırmak için nadir bir yol sunuyor, bu yüzden onu başka bir teleskopla araştırmaya karar verdik. ”diye ekledi, Dragomir.
Bilim insanları, atmosferik bileşimini araştırmak ve kökenine daha fazla ışık tutmak için, sıcak Neptün’ün Spitzer Kızılötesi Array Kamerası (IRAC) ile ikincil tutulma gözlemleri elde ettiler. Spitzer gözlemleri, atmosferik bir varlığı doğruladı ve gezegenin çok yüksek sıcaklığının, yaklaşık 2.000 Kelvin (1726 °C) ölçülmesini sağladı. “İlk defa, olmaması gereken bir gezegenden gelen ışığı ölçtük!” dedi, Dragomir.
Spitzer gözlemlerini TESS kuşak geçişindeki ikincil tutulmanın bir ölçümüyle birleştirdikten sonra, bilim insanları ortaya çıkan emisyon spektrumunu incelediler ve gezegenin atmosferindeki moleküler absorbsiyon (soğurganlık) kanıtlarını belirlediler, bunun muhtemelen karbon monoksite bağlı olduğuna inanıyorlar. Bu molekül, sıcak büyük gezegenlerin (sıcak Jüpiterler) atmosferlerinde beklenmedik bir şey değildir; ancak onu sıcak bir Neptün’de bulmak, bu gezegenin kökeni ve atmosferine nasıl tutunabildiği hakkında ipuçları sağlayabilir. Bu sonuç, TESS tarafından keşfedilen bir dış gezegendeki atmosferik özelliklerin ilk tespitini ve ultra sıcak bir Neptün için şimdiye kadarki ilk tespitini oluşturuyor.
Dragomir, “LTT9779b’de olduğu gibi gezegeni çevreleyen çok fazla atmosfer olursa, onu daha kolay inceleyebilirsiniz. Daha küçük bir atmosferi gözlemlemek çok daha zor olur.” dedi. Görünür ışıkla değil, kızılötesi ışıkla resim çeken; yani ışığı değil, ısıyı gören NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu (JWST) kullanılacak ve sonuçlar, LTT9779b’nin atmosfer tanımlaması yapılabilmesi için JWST’nin mükemmel bir hedef olduğunu ve ayrıca gözlemlenen moleküler absorpsiyonun gerçekten karbon monoksitten kaynaklanıp kaynaklanmadığını doğrulayabileceğini gösteriyor.
Bu görsel, LTT9779b’nin yörüngesinde döndüğü yıldızdan geçtiğini gösteriyor. Bu geçiş, yıldız ışığının kayda değer bir kısmını kısaca bloke ediyor ve gezegenin NASA’nın TESS uydusu tarafından ilk kez nasıl keşfedildiğini gösteriyor.
Çalışmaya eşlik eden bir makale de Kansas Üniversitesi’nden Yardımcı Doçent Ian Crossfield tarafından yönetildi. Gezegen atmosferinin beklenenden daha yüksek seviyede ağır elementlere sahip olduğuna dair işaretler bulundu. Güneş Sistemimizdeki benzer büyüklükteki iki gezegen olan Neptün ve Uranüs, öncelikle hidrojen ve helyum gibi hafif elementlerden oluştuğundan bu bilgi ayrıca ilgi çekicidir.
“Her iki bulgu da LTT9779b’nin, gezegeni JWST ile gelecekteki ayrıntılı atmosfer tanımlaması için çok ilgi çekici bir hedef haline getiren çok güçlü bir sinyalin gözlemlenebileceğini söylüyor.”
İki araştırmanın beraberinde, sonuçlar bu sıcak Neptün çölünde keşfedilen ve bu eşsiz dış gezegen popülasyonunun kökenini ortaya çıkarmak için anahtar olan daha büyük bir dış gezegen örneğinin benzer araştırmalarına zemin hazırladı.
Çeviri: Simge KARA
Kaynak: https://iopscience.iop.org/journal/0004-637X http://www.unm.edu/