Çalışmadan alınan bu görüntü, bulutsuz Dünya modeli ile çalışmalarını göstermektedir. Buna oyuncak bulutsuz Dünya denir ve çalışmanın temelinin bir parçasını oluşturdu. Kredi: Kuwata ve ark.
Dış gezegenlerin doğrudan görüntüleri nadirdir ve ayrıntıdan yoksundur. Gelecekteki gözlemevleri bunu değiştirebilir, ancak şimdilik ötegezegen görüntüleri araştırmacılara pek bir şey anlatmıyor. Sadece ışık damlaları olarak gezegenlerin varlığını gösterirler.
Ancak yeni bir çalışma, yalnızca birkaç pikselin bir ötegezegenin yüzey özelliklerini anlamamıza yardımcı olabileceğini gösteriyor.
Gökbilimciler, dış gezegenleri doğrudan görüntüleyebilir, ancak yalnızca belirli durumlarda. Genellikle, bir yıldızdan gelen ışık, yörüngesindeki herhangi bir ötegezegenden gelen çok daha sönük ışığı yok eder. Çok büyük, yıldızlarından çok uzak veya çok genç olan ötegezegenler istisnadır. Gökbilimciler, termal çıktıları yüksek olduğu için genç gezegenleri kızılötesinde görüntüleyebilirken, yıldızlarından uzaktaki devasa ötegezegenlerden veya ötegezegenlerden gelen ışık, ışıklarını o kadar çok yıkamaz.
AB Aur b dış gezegeninin belirsiz görüntüleri, bir araştırma ekibinin gezegen oluşumu konusundaki anlayışımızı genişletmesi için yeterliydi. Ve çoğu ötegezegen geçiş ışık eğrileri incelenerek bulunduğundan, ötegezegenlerin gerçek görüntüleri heyecan vericidir. Yeni bir çalışmanın yazarları haklıysa, o zaman bir ötegezegenin yüzeyindeki birkaç piksel bile, tıpkı transit ışık eğrilerinin sahip olduğu gibi, anlayışımızı ileriye taşıyabilir.
Yeni çalışma, “Serek Modelleme Kullanarak Exo-Earth’te Yüzey Kompozisyonunun Küresel Haritalaması” başlıklı, baskı öncesi site arxiv.org’da çevrimiçi olarak mevcut. Baş yazar, Tokyo Üniversitesi Astronomi Bölümü’nden Atsuki Kuwata’dır.
Çalışma, ötegezegenlerin doğrudan görüntülenmesinin uygulanabilir hale geldiği geleceğe odaklanıyor. İlk başta, bu doğrudan görüntüler bir ötegezegenin yüzeyinin yalnızca birkaç pikselini sağlayabilir. Soru şu ki, birkaç yetersiz pikselden mümkün olduğunca çok şeyi nasıl öğrenebiliriz? Bu araştırmaya göre, ilk başta düşündüğünüzden daha fazla.
Ekip, makalelerinde, “gelecekteki doğrudan görüntüleme ile ötegezegenlerden yansıyan ışık zaman serilerinin, gezegen yüzeyine göre uzamsal bilgi sağlayabileceğini” açıklıyor. Doğrudan ötegezegen görüntülerinden bilgi çıkarmak için “seyrek modelleme” kullandılar. Seyrek modelleme, veriler seyrek veya zayıf olduğunda bile verilerdeki tahmine dayalı kalıpları keşfedebilen bir makine öğrenimi aracıdır.
Araştırmacılar seyrek modellemelerini “oyuncak Dünya” dedikleri şey üzerinde kullandılar. Ötegezegen çalışmasında faydalı olan yüzey özelliklerini belirlediler. “Tekniğimizi bulutsuz bir Dünya’nın oyuncak modeline uygulayarak, yöntemimizin gezegenin yüzeyi hakkında önceden bilgi sahibi olmadan seyrek ve sürekli yüzey dağılımları ve ayrıca karışmamış spektrumlar çıkarabileceğini gösteriyoruz” diye yazıyorlar.
Ayrıca tekniklerini DSCOVR/EPIC’den gelen gerçek Dünya verilerine de uyguladılar. DSCOVR, bir NOAA Dünya gözlem uydusudur ve EPIC, DSCOVR uydusundaki polikromatik bir kameradır. EPIC, Dünya yüzeyinde ozon, aerosoller, bulut yansıtıcılığı, bulut yüksekliği, bitki örtüsü özellikleri ve UV radyasyon tahminlerinin ayrıntılı ölçümlerini sağlayan güçlü bir araçtır. Araştırmacılar, Dünya’nın yüzeyindeki tüm bu ayrıntılı verileri, sanki baktıkları uzak bir ötegezegenmiş gibi “aptallaştırdı”.
(a) uzak bir mesafeden görülebileceği gibi, “aptal” bir Dünya’dan çıkarılan yüzey dağılımıdır ve (b) spektrumdur. (c, d ve e) ekibin seyrek modellemesinin bu spektrumdan ortaya çıkardığı şeylerdir. (c) çöl alanlarını dışarıda bırakırken kıtaların bitki örtüsü olan kısımlarını net bir şekilde izler. (d) Sahra çölünün belirgin olduğu, bitki örtüsü olmayan araziyi ve (e) okyanusları gösterir. Kredi: Kuwata ve ark. 2022
Seyrek modelleme tekniklerini DSCOVR/EPIC verilerine uygulayarak, okyanuslar ve bulut örtüsü olarak tanımladıkları desenler buldular. Ayrıca arazi olarak tanımladıkları iki bileşen buldular. “Ayrıca, arazi dağılımına benzeyen iki bileşen bulduk. Bileşenlerden biri Sahra Çölü’nü ele geçiriyor, diğeri ise kabaca bitki örtüsüne karşılık geliyor, ancak spektrumları hala bulutlarla kirlenmiş durumda.”
Bilim adamları, ötegezegen görüntülerindeki seyrek verilerden olabildiğince fazla bilgi çıkarmak için çalışıyorlar. Yöntemlerden biri Tikhonov düzenlileştirmesi olarak adlandırılır. Aşağıdaki resim, ekibin seyrek modellemesini Tikhonov düzenlileştirmesiyle karşılaştırıyor. Yazarlar, “Nadir modellemenin, Tikhonov düzenlemesine dayalı yönteme göre yüzey dağılımı ve karıştırılmamış spektrumlar hakkında daha iyi çıkarımlar sağladığı sonucuna vardık” diye yazıyor.
Bu çalışma, önceki bazı çalışmaların geliştirilmiş halidir ve sonuçlar ilgi çekicidir. Bu tür çalışmalarda engellerden biri gezegenlerin dönmesidir. Herhangi bir sonucun geçerli olması için bilim adamlarının ötegezegenin dönüşünü aşırı doğrulukla hesaba katmaları gerekiyor. Ama biz onların portrelerini onlarca ya da yüzlerce ışıkyılı uzaklıktan çekerken bulutlar yerinde durmuyor. Çalışma bunun için konaklama yapmak zorunda kaldı. Ekip, sonuçlarında “Ayrıca, son üyenin yüzey dağılımının statik olduğunu varsaydık, ancak yüzeylerin, özellikle bulutlar için dinamik hareketini de dikkate almalıyız” diye yazıyor.
Çalışmadan elde edilen bu rakam, ekibin seyrek modelleme sonuçlarını Tikhonov düzenlemesinden elde edilen sonuçlarla karşılaştırıyor. Kredi: Kuwata ve ark.
Bu çalışma yeni bir önem kazanıyor çünkü yaklaşan teleskoplar doğrudan ötegezegenleri görüntülemeye başlayacak. Bu, yakında çıkacak olan Avrupa Aşırı Büyük Teleskopu (E-ELT) ve Dev Magellan Teleskobu (GMT) gibi güçlü yeni yer tabanlı teleskoplarımızın alanıdır. Bu teleskoplar dikkate değer ölçüde güçlüdür ve uzay teleskoplarından daha keskin görüntüler üretecektir. Keskinlik, ötegezegenlerden gelen doğrudan ışığı tespit etmek ve onları görüntüleyebilmek için gereklidir.
Şu anda, ötegezegenlerin doğrudan görüntüleri çok fazla ayrıntı içermiyor. Bazı yönlerden hala büyüleyici ve bilimsel olarak değerliler, ancak yüzey ayrıntılarını ortaya çıkarmıyorlar.
Beta Pictoris-b, Beta Pictoris yıldızının enkaz diskinin etrafında yörüngede. Büyüleyici bir görüntü ama bize yüzeyi hakkında hiçbir şey söylemiyor. Kredi: ESA/AM LeGrange et. al.
Sanatçılar, ötegezegen görüntülerinde başka bir kaynaktır. ESA’dan Martin Kornmesser gibi yetenekli illüstratörler, uzak dünyaların veriye dayalı tasvirleriyle merakımızı ve heyecanımızı tetikliyor. Kornmesser ve diğerleri dış gezegen heyecanını daha geniş bir kitleye yaymasaydı, farklı bir yerde olurduk.
2015 yılında, GMT Proje Direktörü Patrick McCarthy, Forbes Magazine’e şunları söyledi: [also] Samanyolu’nun Orion ve Toros yıldız oluşum komplekslerindeki yıldızların etrafında oluşan Jüpiter ve Satürn benzeri gezegenleri göreli kolaylıkla görebileceksiniz.”
Ancak bu görüntüler kristal berraklığında olmayacak ve bir gezegenin tüm yüzey detaylarını ortaya çıkarmayacak. Bilim insanlarının yine de makine öğrenimi, modelleme, simülasyonlar ve diğer araçları kullanarak bu görüntülerden olabildiğince fazla ayrıntı çıkarması gerekecek.
Daha küçük, yer tabanlı teleskoplar da ötegezegen atmosferlerini inceleyebilir
Atsuki Kuwata ve diğerleri, Seyrek Modelleme Kullanarak Exo-Dünyada Yüzey Bileşiminin Küresel Haritalanması. arXiv:2204.01996v1 [astro-ph.EP], arxiv.org/abs/2204.01996
Alıntı: Yalnızca birkaç piksel, astronomların bir ötegezegende (2022, 13 Nisan) okyanuslar ve çöller gibi yüzey özelliklerini haritalandırmasına olanak tanır. -okyanuslar.html
Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amaçlı herhangi bir adil işlem dışında, yazılı izin alınmadan hiçbir bölüm çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgi amaçlı sağlanmıştır.