Samanyolu’nun Yakın Bir Bölgesinde En Az 70 Serbest Yüzen Gezegen Keşfedildi

70’den fazla güneşsiz dünyanın her biri kabaca Jüpiter’in kütlesidir.

NSF’nin NOIRLab gözlemevlerinden elde edilen gözlemleri ve arşiv verilerini, dünyadaki ve yörüngedeki teleskoplardan yapılan gözlemlerle birlikte kullanan gökbilimciler, yakın bir bölgede en az 70 yeni serbest yüzen gezegen – bir ana yıldız olmadan uzayda dolaşan gezegenler – keşfettiler. arasında Samanyolu. Bu, tek bir grupta bulunan bu tür gezegenlerin en büyük örneğidir ve tüm gökyüzünde bilinen sayıyı neredeyse iki katına çıkarır.

Araştırmacılar, Samanyolu’nun Yukarı Akrep OB yıldız birliği olarak bilinen yakın bir bölgesinde, bir yıldızın etrafında dönmeyen bir grup serbest yüzen gezegen keşfettiler. Bunlardan en az 70 ve 170 kadarı Jüpiter20 yılı aşkın gözlemlerden elde edilen veriler incelenerek büyük boyutlu gezegenler bulundu.^[1] İlk serbest yüzen gezegenler 1990’larda keşfedildi, ancak en son bulgular bilinen toplam sayıyı neredeyse iki katına çıkardı.

Bu gezegenleri bulmak için, çalışmanın ilk yazarı, Fransa’daki Bordeaux Üniversitesi’ndeki Laboratoire d’Astrophisique de Bordeaux’dan Núria Miret-Roig, bir gökbilimciler ekibiyle birlikte, bir dizi büyük gözlemevinden gelen gözlemleri ve arşiv verilerini kullandı. NSF’nin NOIRLab’ından tesisler, Avrupa Güney Gözlemevi’nin teleskopları, Kanada-Fransa-Hawaii Teleskobu ve Subaru Teleskobu, 20 yıllık gözlemler boyunca 80.000 geniş alan görüntüsüne ulaştı.

Bordeaux Laboratuvarı’nda astronom ve araştırmanın proje lideri olan Hervé Bouy, NOIRLab’ın Astro Veri Arşivi ve Astro Veri Laboratuvarı Bilim Platformu’na erişim olmadan bu kadar çok serbest yüzen gezegenin keşfinin mümkün olmayacağını söylüyor. Toplum Bilim ve Veri Merkezi’nde (CSDC) işletilmektedir.

Bu görüntü, Yukarı Scorpius ve Ophiucus tarafından işgal edilen bölge yönünde gökyüzünün küçük bir alanını göstermektedir. Yakın zamanda keşfedilen haydut bir gezegene yakınlaşıyor, yani bir yıldızın yörüngesinde olmayan, bunun yerine kendi başına özgürce dolaşan bir gezegen. Hileli gezegen, görüntünün tam ortasındaki küçük, parlak kırmızı noktadır.
Görüntü, her ikisi de ESO’nun Şili’deki Paranal Gözlemevi’nde bulunan VLT Tarama Teleskobu (VST) üzerindeki OmegaCam cihazından ve Astronomi için Görünür ve Kızılötesi Tarama Teleskopu (VISTA) üzerindeki VIRCAM cihazından alınan verilerin birleştirilmesiyle oluşturulmuştur. Bu ve diğer araçlarla yapılan gözlemler, bilim adamlarının gezegenleri yıldızlardan, kahverengi cücelerden ve gökyüzünün bu bölgesindeki diğer nesnelerden ayırt etmelerine yardımcı oldu.
Onları aydınlatan herhangi bir yıldızdan çok uzakta gizlenen haydut gezegenlerin normalde görüntülenmesi imkansız olurdu, ancak oluştuktan kısa bir süre sonra, güçlü teleskoplardaki hassas kameralar tarafından algılanabilen hafif bir parıltı yayarlar. Kredi: ESO/Miret-Roig ve ark.

Veriler, Arizona’daki Kitt Peak Ulusal Gözlemevi’ndeki (KPNO) NEWFIRM aşırı geniş alanlı kızılötesi görüntüleyiciden alınan 247 görüntü, Şili’deki Cerro Tololo Amerika Kıtası Gözlemevi’ne (CTIO) taşındıktan sonra aynı NEWFIRM cihazından alınan 1348 görüntü, Daha önce CTIO’daki Víctor M. Blanco 4 metrelik Teleskopu üzerinde çalışan Kızılötesi Yan Port Görüntüleyiciden 2214 görüntü ve Karanlık Enerji Kamerasından 3744 görüntü.

Bouy, “NOIRLab Astro Veri Arşivinde bulunan hazine hazinesi bu çalışmanın temelini oluşturdu” diyor. “Hem optik hem de yakın kızılötesinde çok derin ve geniş alanlı görüntülere ihtiyacımız vardı, bu da uzun bir temel çizgiyi kapsıyordu. Dolayısıyla Dark Energy Camera ve NEWFIRM, dünyanın en hassas geniş alan kameraları arasında yer aldığı için projemiz için çok çekiciydi.”

Bu görüntü, gökyüzünün Yukarı Scorpius ve Ophiucus tarafından işgal edilen bir bölgesinde bir gökbilimciler ekibi tarafından yakın zamanda keşfedilen, kırmızı dairelerle vurgulanan 115 potansiyel haydut gezegenin konumlarını göstermektedir. Hileli gezegenler, Güneş Sistemimizdeki gezegenlerinkiyle karşılaştırılabilir kütlelere sahiptir, ancak bir yıldızın etrafında dönmezler ve bunun yerine kendi başlarına serbestçe dolaşırlar.
Ekip tarafından bulunan haydut gezegenlerin kesin sayısı, çalışma bölgesi için varsayılan yaşa bağlı olarak 70 ile 170 arasındadır. Bu görüntü, bir ara yaş varsayılarak oluşturuldu ve çalışmanın iki ucu arasında bir dizi gezegen adayı ile sonuçlandı. Kredi: ESO/N. Yükselen (skysurvey.org)

Dünyanın en yüksek performanslı, geniş alanlı CCD görüntüleyicilerinden biri olan Karanlık Enerji Kamerası, Enerji Bakanlığı (DOE) tarafından finanse edilen Karanlık Enerji Araştırması için tasarlandı. DOE’nin Fermilab’ında inşa edilmiş ve test edilmiştir ve 2013 ile 2019 yılları arasında DOE ve Ulusal Bilim Vakfı (NSF) tarafından işletilmiştir. Şu anda, Karanlık Enerji Kamerası çok çeşitli bilimi kapsayan programlar için kullanılmaktadır. Karanlık Enerji Araştırmasından elde edilen verilerin analizi, DOE ve NSF tarafından desteklenmektedir.

NSF’nin NOIRLab Ulusal Bilim Vakfı’nda Program Görevlisi Chris Davis, “Bu proje, yalnızca ABD’de değil, tüm dünyada farklı teleskoplardan alınan arşiv verilerine erişim sağlamanın inanılmaz önemini gösteriyor” diyor. “Bu, NOIRLab ve özellikle CSDC’nin birkaç yıldır etkinleştirmek için çok çalıştığı bir şey ve bunu NSF’nin desteğiyle yapmaya devam ediyor.”

Serbest yüzen gezegenler, Dünya’dan 420 ışıkyılı uzaklıkta bulunan Üst Akrep OB birliğinde yer alır. Bu bölge, Rho Ophiuchi bulutu, Pipe Nebula, Barnard 68 ve Coalsack dahil olmak üzere en ünlü bulutsulardan bir dizi içerir.

Serbest yüzen gezegenler çoğunlukla, gökbilimcilerin bir gezegen arasında kısa bir şans hizalaması izlediği mikro mercekleme araştırmaları yoluyla keşfedildi. ötegezegen ve bir arka plan yıldızı. Bununla birlikte, mikro mercekleme olayları yalnızca bir kez gerçekleşir, bu da takip gözlemlerinin imkansız olduğu anlamına gelir.

Bu yeni gezegenler farklı bir yöntemle keşfedildi. Onları aydınlatan herhangi bir yıldızdan çok uzakta gizlenen bu gezegenlerin görüntülenmesi normalde imkansız olurdu. Bununla birlikte, Miret-Roig ve ekibi, oluşumlarından sonraki birkaç milyon yıl içinde, bu gezegenlerin hala parlayacak kadar sıcak olması gerçeğinden yararlandı ve bu da onları büyük teleskoplardaki hassas kameralar tarafından doğrudan tespit edilebilir hale getirdi. Miret-Roig’in ekibi, 80.000 gözlemi, birliğin tüm üyelerinin ışığını çok çeşitli optik ve yakın kızılötesi dalga boylarında ölçmek için kullandı ve bunları gökyüzünde nasıl hareket ediyor göründüklerine dair ölçümlerle birleştirdi.

Miret-Roig, “Göğün geniş bir alanındaki on milyonlarca kaynağın minik hareketlerini, renklerini ve parlaklıklarını ölçtük” diye açıklıyor. “Bu ölçümler, bu bölgedeki en silik nesneleri güvenli bir şekilde tanımlamamızı sağladı.”

Keşif aynı zamanda serbest yüzen gezegenlerin kökenine de ışık tutuyor. Bazı bilim adamları, bu gezegenlerin, bir yıldızın oluşumuna yol açamayacak kadar küçük bir gaz bulutunun çökmesiyle oluşabileceğine veya ana sistemlerinden atılmış olabileceklerine inanıyor. Ancak asıl mekanizmanın hangisi olduğu bilinmiyor.

Fırlatma modeli, Dünya boyutunda daha fazla sayıda serbest yüzen gezegen olabileceğini öne sürüyor. Miret-Roig, “Serbest yüzen Jüpiter kütleli gezegenler, çıkarılması en zor olanlardır, bu da galakside dolaşan daha fazla serbest yüzen Dünya kütlesi gezegenlerinin olabileceği anlamına geliyor” diyor.

Vera C. Rubin Gözlemevi’nin bu on yılda bilimsel operasyonlara başladığında çok daha fazla serbest yüzen gezegen bulması bekleniyor.

Bu keşif hakkında daha fazla bilgi için bkz. Gizemli Galaktik Göçebeler: Samanyolumuzda Bulunan En Az 70 Hileli Gezegen.

notlar

1. Serbest yüzen gezegenlerin sayısındaki aralık, bu çalışmada nesnelerin kütlesi doğrudan ölçülmediği için oluşur. 13 Jüpiter kütlesinden daha büyük nesnelerin gezegen olması muhtemel değildir. Nesnelerin kütlesine ilişkin bir üst sınır, yaşlarına bağlı olarak parlaklıklarından çıkarılmıştır. Bu gezegenlerin içinde bulunduğu yıldız birlikteliğinin yaşı yalnızca belirli bir kesinlikle bilindiğinden, gezegenlerin kesin sayısı da belirsizdir.

Referanslar

Núria Miret-Roig, Hervé Bouy, Sean N. Raymond, Motohide Tamura, Emmanuel Bertin, David Barrado, Javier Olivares, Phillip AB Galli, Jean-Charles tarafından “Yukarı Akrep genç yıldız derneğinde serbest yüzen gezegenlerden oluşan zengin bir popülasyon” Cuillandre, Luis Manuel Sarro, Angel Berihuete ve Nuria Huélamo, 22 Aralık 2021, Doğa Astronomi.
DOI: 10.1038/s41550-021-01513-x

Daha fazla bilgi

Bu araştırma, “Üst Akrep genç yıldız birlikteliğinde serbest yüzen gezegenlerin zengin bir popülasyonu” başlıklı bir makalede sunuldu. Doğa Astronomi.

Ekip, Núria Miret-Roig (Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux, Univ. Bordeaux, CNRS, Fransa (LAB); Viyana Üniversitesi, Astrofizik Departmanı, Avusturya), Hervé Bouy (LAB), Sean N. Raymond ( LAB), Motohide Tamura (Astronomi Bölümü, Fen Bilimleri Enstitüsü, Tokyo Üniversitesi, Japonya; Astrobiyoloji Merkezi, Ulusal Doğa Bilimleri Enstitüleri, Tokyo, Japonya [ABC-NINS]), Emmanuel Bertin (CNRS, UMR 7095, Institut d’Astrophysique de Paris, Fransa [IAP]; Sorbonne Üniversitesi, IAP, Fransa) David Barrado (Centro de Astrobiología) [CSIC-INTA], Depo. de Astrofísica, ESAC Kampüsü, İspanya), Javier Olivares (LAB), Phillip Galli (LAB), Jean-Charles Cuillandre (AIM, CEA, CNRS, Université Paris-Saclay, Université de Paris, Fransa), Luis Manuel Sarro (Depto. de Inteligencia Yapay, UNED, İspanya) Angel Berihuete (Depto. Estadística e Investigación Operativa, Universidad de Cádiz, İspanya) & Nuria Huélamo (CSIC-INTA)