Atmosferinde 'buharlaşmış kayaların' olduğu bir ötegezegen keşfedildi

Michelle Starr

Yaklaşık 1360 ışık yılı uzağımızda bulunan ötegezegen yıldızına o kadar yakın ki, gökyüzünde dolaşan bulutlar buharlaşmış kayalardan oluşuyor.‘WASP-178b’ diye adlandırılan bu gezegen, Güneş’in kütlesinin iki katı kadar kütleye sahip genç ve beyaz bir yıldız olan WASP-178’in yörüngesinde yalnızca 3,3 gün süren çılgınca kısa bir yörüngede dönüyor. Bu derecede yakın bir yörüngedeyken, gaz halindeki gezegende sıcaklıklar yükseliyor; o denli sıcak ki, büyük ihtimalle bildiğimiz en aşırı ötegezegen türü olan ‘ultra sıcak-Jüpiter’ biçiminde sınıflandırılıyor.

Bu vahşi gezegendeki hava durumunu konu edinen yeni bir araştırma, ilk defa bir ötegezegenin atmosferinde silikon monoksit (SiO) bulunduğunu saptadı ve bizlere gerçekten yabancı bu dünyalara dair yeni bir bakış açısı kazandırdı. Johns Hopkins Üniversitesi’nde bir astrofizikçi olan David Sing, “Farklı gezegen ortamlarındaki hava durumlarını hâlâ tam anlamıyla anlayabilmiş değiliz” diyor: “Dünya’ya baktığınızda, tüm hava tahminlerimiz, ölçebileceklerimize göre yine de ince biçimde ayarlanmış durumdadır. Buna karşın, uzaktaki bir ötegezegene gittiğinizde, sınırlı bir tahmin gücüne sahipsiniz çünkü bir atmosferi oluşturan onca şeyin nasıl bir araya geldiği ve aşırı koşullara nasıl tepki verdiği hakkında genel bir teoriye sahip değilsiniz.”

AŞIRI KOŞULLARA SAHİP BİR GÖÇEBE

Özellikle de sıcak-Jüpiterler kesinlikle büyüleyici ve bir araştırma için olgunlaşmış gezegenlerdir. İsminden de anlaşılacağı üzere, bu gezegenler Jüpiter’e benzeyen gaz devleridir ama aynı zamanda çok sıcaktırlar çünkü yıldızlarına son derece yakın bir yörüngededirler ve bunlardan bazıları bir günden daha kısa bir sürede yörüngelerini tamamlarlar.

Bünyelerinde ilgi çekici bir bilmece saklıyorlar: Şu anda bulundukları yörüngelerinde oluşmuş olamazlar, zira yerçekimi, radyasyon ve aşırı yoğun yıldız rüzgârları gazın bir araya gelmesini engellerdi. Bununla birlikte, şu ana dek 300’den fazla sıcak-Jüpiter keşfedildi; gökbilimciler, ev sahibi yıldızlarından daha uzak mesafelerde oluştuklarına ve iç kısımlara doğru göç ettiklerine inanıyorlar.

WASP-178b adlı gezegen, Jüpiter’in kütlesinin yaklaşık 1,4 ve büyüklüğünün yaklaşık 1,9 katı bir yapıya sahip. Yıldızının yaydığı ısıyla şişen ötegezegen, 2177 santigrat derece gibi aşırı sıcaklıklara maruz kalıyor. Bu sıcaklık, buharlaşmış haldeki silikatın tespit edilmesi için uygun bir düzeydir: Gerçekleştirilen teorik araştırmalar, 1727 santigrat derecenin üzerinde silikon monoksitin saptanabileceğini ortaya koyuyor.

Nasıl saptandığını da anlatalım... Bu ötegezegen, [yörüngesinde yol alırken] ev sahibi yıldızla bizim aramızdan geçer. Her geçişinde, yıldızdan yayılan ışığın bir kısmı ötegezegenin atmosferindeki atomlar tarafından emilir; atmosferdeki her element yıldızın ışığını farklı bir dalga boyunda emer veya yayar ve ardından, yıldızdan emilen ışık spektrumda bir sinyal biçiminde tanımlanabilir.

Tahmin edebileceğiniz üzere, sinyal kesinlikle çok kısa; buna karşın bu geçişleri toplayarak, gökbilimciler anlaşılabilir bir sinyal elde etmek için spektrumu yükseltebilirler. Bu yöntem kullanılarak sıcak-Jüpiterlerin atmosferlerinde bulunan titanyum, demir ve magnezyum gibi buharlaşmış metaller tespit edilebildi.

HUBBLE’DAN YENİ BİR ARMAĞAN

Sing ve ABD’deki Utah Valley Üniversitesi’nde görev yapan meslektaşı Josh Lothringer’in öncülüğünde çalışan bir araştırma ekibi, WASP-178b’nin spektrumunu elde etmek amacıyla Hubble Uzay Teleskobu’nu kullandı ve daha önce hiç görülmemiş bir şeyi andıran bir sinyale ulaştı. Yaptıkları incelemeler sonucunda, bu sinyallerin silikon ve magnezyumdan yayıldığı ortaya çıktı.

Yayınladıkları makalede, “Özellikle de SiO, bildiğimiz kadarıyla daha önce ötegezegenlerde saptanmıştı” diyorlar; “bununla birlikte, WASP-178b’de saptanan SiO’nun mevcudiyeti, yüksek düzeydeki sıcaklıklarda baskın biçimde Si barındıran türler olarak, teorik beklentilerle tutarlı.”

Bilinen bütün sıcak-Jüpiterler gibi, WASP-178b de yıldızına kütleçekim kilidiyle bağlanmış durumda. Bu durum, gezegenin bir yüzünün kalıcı biçimde yıldıza, yani kalıcı bir gündüze, diğerinin ise kalıcı biçimde geceye dönük olduğu anlamına gelir. Bu durum ise, ötegezegenin iki yarım küresi arasındaki sıcaklıkta, ikisi arasında dönen bir atmosfer ile büyük bir ısı farkı yaratır. Minerallerin bir kez daha buharlaşacağı gündüz tarafına geri gönderilmesinden önce, ötegezegenin gece tarafındaki hava, oluşan buharların atmosferin derinliklerine yağan bulutlar halinde yoğunlaşması için yeterince serin olabilir.

Araştırmacılar, gündüzü geceden ayıran sınır olan WASP-178b’nin araçizgisinde bu yoğunlaşmaya dair hiçbir ize rastlamadılar. Bununla birlikte elde edilen sonuçlar, ayrıntılı araçizgi gözlemlerinin daha görünür olduğu diğer ötegezegenlerde, yani WASP-76b’de silikon monoksitin mevcut olabileceğini ortaya koyuyor. Şayet bir ötegezegende kaya yağmuru varsa, onu bulacağınız yer burası olabilir.

Ekibin ulaştığı sonuçlar, ayrıca uzak dünyaların esrarengiz atmosferlerine bakmak hususunda daha iyi bir hale geldiğimizi gösteriyor. Bu durum, yıldızlarından daha küçük ve daha uzakta olan ötegezegenlere bakmak söz konusu olduğunda, iyiye işarettir. Lothringer, “Eğer güvenilir ve sağlam gözlemsel verilere sahip olduğumuz süper sıcak-Jüpiterlerde neler olup bittiğini anlayamazsak, karasal ötegezegenleri gözlemlerken daha zayıf spektrumlarda neler olduğunu anlama şansımız da olmaz” diyor: “Bu, bulutların oluşumu ve atmosferin yapısı gibi fiziksel özelliklere dair genel bir anlayış oluşturmamızı sağlayan tekniklerimizin geçtiği bir sınavdır.”

Araştırmanın ayrıntıları Nature dergisinde yayınlandı.

Yazının orijinali Science Alert sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)