İçeriğe geçmek için "Enter"a basın

Bir ötegezegenin atmosferinin ‘yeniden oluştuğu’ keşfedildi

Arwen Rimmer

GJ 1132 b, bir vakitler küçük bir gaz devi gezegendi. Vakit geçtikçe ana yıldızından gelen güçlü radyasyon, gezegenin devasa gaz örtüsünü kavurdu ve geride yalnızca kuraklaşmış bir kayalık çekirdek -gezegenimizin kütlesinin yaklaşık 1.6 katı bir muhteşem dünya- bıraktı.

Artık, NASA’nın Pasadena’da bulunan Jet İtiş Laboratuvarı’nda (JPL) çalışan araştırmacılar tarafından öncülük edilen bir araştırma kümesi, GJ 1132 b üzerinde Hubble Uzay Teleskobu’nca gerçekleştirilen müşahedelerini tahlil etti ve ziyadesiyle tuhaf bir şeye rastladı: Gezegen, yeni baştan bir atmosfer oluşturmuş üzere görünüyordu. Dahası, gazların bileşimi, volkanik bir kaynağa işaret ediyordu.

Kendi güneş sistemimiz hakkında bildiklerimizi temel alırsak, kayalık gezegenlerde görülen tam atmosferik değişimler az değildir. Dünya’daki atmosfer evvel volkanik aktivite ve meteor çarpmaları, sonra da ömrün ortaya çıkmasıyla iki kere sıfırdan yine inşa edildi. Mars ise ikinci ya da üçüncü atmosferini yarattı. Lakin bir ötegezegende ikinci defa oluşan bir atmosfer birinci kez kayıtlara geçti.

Birtakım araştırmacılar, bu tespitin takımın öne sürdüğünden daha belgisiz olduğunu düşünüyorlar. Ancak tespit kanıtlanırsa, gezegen oluşumu teorileri bağlamında daha geniş tesirleri olabilir ve ötegezegen atmosferlerini incelemenin, birebir vakitte yüzeyin altında neler bulunduğuna ait bir fikir verebileceğini de ortaya koyabilir.

TAZELENEN HAVA

GJ 1132 b, Vela Takımyıldızı’nda bulunur ve Dünya’dan sırf 40 ışık yılı uzaklıktaki bir kırmızı cücenin yörüngesinde dönüyor. 2015 yılında Harvard Üniversitesi liderliğindeki bir takım tarafından yaptığı geçişleri gözlemlemek için bir küme küçük ve yer tabanlı teleskop kullanılarak, konut sahibi yıldızının önünden geçip yavaşça ışığını kararttığında keşfedildi.

Gökbilimciler, geçişler esnasında, konut sahibi yıldızından yayılan ışığın içinden geçerken atmosferin hangi dalga uzunluklarını emdiğini gözlemleyerek bir ötegezegenin atmosferini de inceleyebilirler. 2017’de Avrupa’dan bir takım bu yolu kullanarak, su bakımından güçlü bir atmosfer bulduğunu açıkladı. Lakin birtakım gezegen kaşiflerinin takip eden müşahedeleri bu bulguları sorgulamayı gerektirdi; takım, bilgilerinin hiçbir atmosferle uyumlu olmadığını savundu. Bir atmosferinin olmaması, konut sahibi yıldızına bu kadar yakın kayalık bir dünyanın ilkel atmosferini koruyamayacağını, süratle buharlaşarak uzaya kaçacağını öngören teoriyle de uyumlu.

Öte yandan Astronomical Journal mecmuasında yayımlanmak üzere kabul edilen ve 10 Mart’ta arXiv isimli sitede ön baskı olarak yayınlanan yeni araştırma, GJ 1132 b’nin bir atmosfere sahip olduğu fikrine bir defa daha yük kazandırdı. Araştırmacılar, Hubble’ın 2016 yılında topladığı bilgileri kullanarak hidrojen siyanür ve metan dahil olmak üzere çeşitli gazların varlığını tespit ettiler. Çalışmaya öncülük eden JPL’den Mark Swain, “Bu gezegen nitekim göze çarpıyordu; zira küçük ve açık bir spektral imzaya sahipti” diyor.

Tekrar de bu durum teoriyi büsbütün geçersiz kılmıyor. Takım, gezegenin evrimini modelledi ve -sıcaklığı 227 santigrat dereceye ulaşan- GJ 1132 b’nin evriminin birinci 100 milyon yılında birinci hidrojen ve helyum karışımı atmosferini kaybettiği sonucuna vardı. Bu, tespit ettikleri şeyin, aslında gezegenin ikinci atmosferi olduğu manasına geliyor.

Çalışmanın ortak muharriri olan ve JPL’de misyon yapan Raissa Estrela, “Büyük olasılıkla gezegen en başta her şeyini kaybetmişti” diyor: “Bununla birlikte, geçiş müşahedeleri spektral özellikler sergiliyor ve bu durum katiyen bir atmosfere sahip olduğu manasına geliyor.”

Ve bu özellikler, gazların hidrojen bakımından güçlü ve oksijen içeriğinin düşük olduğunu düşündürüyor; bu bulgu ise volkanik gaz çıkışıyla açıklanabileceklerini gösteriyor.

VOLKANİK KÖKENLER

Volkanik aktivite sonucu oluşan ikinci atmosferin tespit edilmesi, ötegezegen çalışmaları bağlamında bir birinci olacak.

GJ 1132 b’den evvel, şimdiye kadar bulunan tüm ötegezegen atmosferlerinin birebir halde oluştuğu düşünülmekteydi: Mahallî sistemin birinci oluşumu esnasında, öngezegenler*, konut sahibi yıldızlarının etrafındaki gaz diskinden materyal toplayarak gelişir ve atmosferleri arta kalan gaz örtüsünden meydana gelirdi.

Swain ve meslektaşlarının yaptığı modellemeler, bu ilkel atmosferin GJ 1132 b’de varlığını sürdürme ihtimalini dışladığı için, hidrojenden oluşan atmosferi bir ortaya getiren yeni bir gezegenin bu hidrojeni erimiş mantosunda soğurabileceği bir evreyi öngören 2019 tarihli bir makaleye dayanıyordu. Takımın savunduğuna nazaran, bu hidrojen birikimi daha sonra volkanik aktivite yoluyla açığa çıkabilirdi.

Grup, bu döngünün ilkel Dünya’da gerçekleştiğine dair kimi ispatların mevcut olduğunu ve günümüzdekinden çok farklı bir hava bileşimine sahip olduğunu lisana getiriyor. Swain, “Dünya’da manto katmanından gelen ve oksijen içeriğinin çok düşük olduğu görülen birtakım kayalar var” diyor. Birçok jeolog, bu kayaların Dünya’nın ilkel ve hidrojen bakımından varlıklı bir atmosfere sahip olduğu devirde oluştuğunu ve en nihayetinde yeryüzünün derinliklerine indiğini düşünüyor.

Takım, bu ihtimali GJ 1132 b bağlamında modelledi ve hidrojen bakımından varlıklı bu magmanın içerdiği gazı yerin üstüne salması durumunda atmosferde gözlemledikleri şeyleri üretebileceğini gördü. Bu, gezegenin toplam atmosferinin neredeyse yüzde 0.5’ini meydana getiren alışılmadık seviyedeki yüksek hidrojen siyanür düzeyleri üzere özellikleri de içeriyordu.

Çalışma, öngezegen oluşumunu incelemek hedefiyle atmosfer üzerinde yapılan müşahedeleri bir gezegenin manto katmanının oluşumuyla ilgili teorilere bağlayan ve daha geniş tesirlere sahip olan birinci araştırma. Bir fikir dizisine nazaran, birçok harika Dünya aslında ilkel gaz katmanlarını kaybeden bir alt Neptün’ün -Neptün boyutuna erişmeden evvel büyümesi duran bir gaz gezegeni sınıfı- arta kalan çekirdekleridir. Bu çalışma, bu gezegenler konut sahibi yıldızlarına çok yakın olsalar bile, bu dünyaların gökbilimcilerin inceleyebileceği atmosferlere mesken sahipliği yapma mümkünlüğünü gündeme getiriyor.

Swain, “Ulaştığımız sonuçların bize sağladığı şey, en azından kimi durumlarda bu gezegen sınıfının bir atmosferi tekrar yaratabileceğine dair gözlemsel ispatlar oldu” diyor.

UMUT VAAT EDEN BİR TAKİP GAYESİ

Bu araştırmada yer almayan Chicago Üniversitesi’nden astrofizikçi Leslie Rogers, ikincil bir atmosfer oluşumu hakkındaki delillerin şimdi kesin olmadığını düşünüyor: “Bence, ulaştıkları sonuçların istatistiksel manasını daha yeterli ölçebilirlerdi.”

Tekrar de rastgele bir kayalık gezegen için, yeterli bir sinyal-gürültü oranına** sahip atmosferik müşahedeler gerçekleştirmenin sıkıntı bir iş olduğunu kabul ediyor. Bu sebeple, gökbilimciler, 31 Ekim 2021’de uzaya gönderilmesi planlanan James Webb Uzay Teleskobu’nun (JWST) fırlatılmasını büyük bir heyecanla bekliyorlar. Teleskop, ötegezegenlerin atmosferlerini tanımlamak için var olan araçlardan çok daha yüksek bir mutlaklığa ve gözlemsel hassasiyete sahip olacak.

Rogers, yeni araştırma şimdilik kesin olmasa bile, ‘bu müşahedenin, elbet biçimde bakmaya paha olan diğer bir sıradışı dünyaya işaret ettiğini’ düşünüyor. JWST’de geçirilecek vakit için hararetli bir rekabet yaşanacağını da kelamlarına ekliyor ve “Ancak Hubble’dan elde edilen bu yeni sonuçlar da bir önermeyi destekleyebilir” diyor.

*Öngezegen (ing. protoplanet) şimdi oluşum evresinde olan gezegen adaylarına verilen isimdir. (ç.n.)

**Sinyal-gürültü oranı (kısaltılmış olarak SNR yahut S/N) bilim ve mühendislikte kullanılan, istenen bir sinyalin düzeyini art plandaki gürültü düzeyiyle karşılaştıran bir ölçüdür. SNR, sinyal gücünün gürültü gücüne oranı olarak tanımlanır ve çoklukla desibel cinsinden söz edilir. (ç.n.)


Yazının özgünü Astronomy sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)

İlk yorum yapan siz olun

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir