Gezegen XO-3b, eksantrik bir yörüngede sıcak bir Jüpiter. Kredi: NASA/JPL-Caltech
Sıcak bir Jüpiter’in gözlemleri, gezegen kökenleri ve evrimi konusundaki anlayışımızı da geliştirebilir.
Rüzgarların çok güçlü olduğu ve ses hızında hareket ettiği bir yerde olduğunuzu hayal edin. Bu, sıcak Jüpiterler olarak bilinen bir dış gezegen sınıfından (güneş sistemimizin dışındaki gezegenler) biri olan XO-3b’deki atmosferin sadece bir yönü. Gezegenin eksantrik yörüngesi, Dünya’da deneyimlediklerimizden yüzlerce kat daha güçlü mevsimsel değişikliklere de yol açar. Yakın tarihli bir makalede, McGill liderliğindeki bir araştırma ekibi, güneş sistemimizin dışındaki bir gezegende mevsimlerin nasıl göründüğüne dair yeni bilgiler sağlıyor. Araştırmacılar ayrıca XO-3b’nin oval yörüngesinin, aşırı yüksek yüzey sıcaklıklarının (kayayı buharlaştıracak kadar sıcak 2.000 derece) ve “şişkinliğinin” gezegenin tarihinin izlerini ortaya çıkardığını öne sürüyorlar. Bulgular potansiyel olarak hem ötegezegenlerin nasıl oluştuğuna ve evrimleştiğine dair bilimsel anlayışı ilerletecek hem de kendi güneş sistemimizdeki gezegenler için bir bağlam sağlayacaktır.
Sıcak Jüpiterler, ana yıldızlarına Merkür’ün Güneş’e olduğundan daha yakın yörüngede dönen Jüpiter gibi büyük, gazlı dünyalardır. Kendi güneş sistemimizde bulunmasalar da, tüm galakside yaygın gibi görünüyorlar. En çok çalışılan ötegezegen türü olmasına rağmen, nasıl oluştuklarına dair büyük sorular var. Sıcak Jüpiterlerin farklı oluşum hikayelerine sahip alt sınıfları olabilir mi? Örneğin, bu gezegenler ana yıldızlarından uzakta mı – su gibi moleküllerin katı hale gelmesi için yeterince soğuk olduğu bir mesafede – veya daha yakın bir mesafede mi şekilleniyor? İlk senaryo, kendi güneş sistemimizdeki gezegenlerin nasıl doğduğuna dair teorilerle daha iyi uyuyor, ancak bu tür gezegenleri ana yıldızlarına bu kadar yakın göç etmeye neyin iteceği belirsizliğini koruyor.
Bu fikirleri test etmek için, McGill liderliğindeki yakın tarihli bir çalışmanın yazarları, dış gezegen XO-3b’nin atmosferine bakmak için NASA’nın emekli Spitzer Uzay Teleskobu’ndan gelen verileri kullandı. Ev sahibi yıldızı etrafında tam bir devrimi tamamlayan gezegenin bir faz eğrisini elde ederek gezegendeki eksantrik mevsimleri gözlemlediler ve rüzgar hızlarını ölçtüler.
Atmosferik dinamiklere ve iç evrime bakmak
İlk yazarı Lisa Dang, “Bu gezegen, atmosferik dinamikler ve iç evrim için son derece ilginç bir vaka çalışmasıdır, çünkü normalde daha az kütleli sıcak Jüpiterler için ihmal edilen süreçlerin devreye girebileceği bir gezegen kütlesi rejiminde yatmaktadır” diyor. yakın zamanda yayınlanan makale Astronomi Dergisi, McGill Üniversitesi Fizik Bölümü’nde doktora öğrencisi. “XO-3b, bilinen hemen hemen tüm diğer sıcak Jüpiterlerin dairesel yörüngesinden ziyade oval bir yörüngeye sahiptir. Bu, yakın zamanda ana yıldızına doğru göç ettiğini gösteriyor; eğer durum buysa, sonunda daha dairesel bir yörüngeye yerleşecek.”
Gezegenin eksantrik yörüngesi, Dünya’da deneyimlediklerimizden yüzlerce kat daha güçlü mevsimsel değişikliklere de yol açar. Bir McGill profesörü olan Nicolas Cowan şöyle açıklıyor: “Tüm gezegen, kısa bir yaz mevsiminde yıldızına yakın olduğunda, yıldızdan uzakta olduğu zamana göre üç kat daha fazla enerji alır.”
Araştırmacılar ayrıca gezegenin kütlesini ve yarıçapını yeniden tahmin ettiler ve gezegenin şaşırtıcı bir şekilde beklenenden daha kabarık olduğunu buldular. Bu ısınmanın olası kaynağının artık nükleer füzyondan kaynaklanabileceğini öne sürüyorlar.
Gelgit ısınması nedeniyle aşırı sıcaklık ve şişlik?
Bir ESA (Avrupa Uzay Ajansı) misyonu olan Gaia tarafından yapılan gözlemler, gezegenin beklenenden daha kabarık olduğunu ve bu da içinin özellikle enerjik olabileceğini gösterdi. Spitzer gözlemleri, XO-3b’nin aşırı termal emisyonu mevsimsel olmadığı için gezegenin kendi ısısının çoğunu ürettiğine de işaret ediyor – XO-3b’de yıl boyunca gözlemleniyor. Aşırı sıcaklığın, gelgit ısınması adı verilen bir süreçle gezegenin içinden geliyor olması mümkündür. Dikdörtgen yörünge gezegeni daha uzağa ve sonra yıldıza yaklaştırdıkça, yıldızın gezegendeki yerçekimi sıkışması salınım yapar. İç basınçta ortaya çıkan değişiklikler ısı üretir.
Dang için bu olağandışı sıcak Jüpiter, bu ötegezegenlerde hangi oluşum süreçlerinin belirli özellikleri üretebileceğine dair fikirleri test etme fırsatı sunuyor. Örneğin, diğer sıcak Jüpiterlerdeki gelgit ısınması da son zamanlardaki göçün bir işareti olabilir mi? XO-3b tek başına gizemi çözmeyecek, ancak bu kavurucu devler hakkında ortaya çıkan fikirler için önemli bir test görevi görüyor.
Bu araştırma hakkında daha fazla bilgi için bkz. NASA’nın Spitzer Uzay Teleskobu, Ötegezegenleri Aydınlatıyor.
Referans: Lisa Dang, Taylor J. Bell, Nicolas B. Cowan, Daniel Thorngren, Tiffany Kataria, Heather A. Knutson, Nikole K. Lewis tarafından “XO-3b’nin Termal Faz Eğrileri: Deuterium Yanma Limitinde Eksantrik Sıcak Jüpiter” , Keivan G. Stassun, Jonathan J. Fortney, Eric Agol, Gregory P. Laughlin, Adam Burrows, Karen A. Collins, Drake Deming, Diana Jovmir, Jonathan Langton, Sara Rastegar ve Adam P. Showman, 22 Aralık 2021, Astronomi Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-3881/ac365f