Hubble Uzay Teleskobu’nun 25 sıcak Jüpiter’in arşiv gözlemleri, uluslararası bir gökbilimciler ekibi tarafından analiz edilerek, ötegezegen atmosferlerini anlamamız için önemli olan beş açık soruyu yanıtlamalarını sağladı. Ekip, diğer bulguların yanı sıra, en sıcak ötegezegen atmosferlerinde metal oksitlerin ve hidritlerin varlığının, atmosferlerin termal olarak ters çevrilmesiyle açık bir şekilde ilişkili olduğunu buldu. Kredi: ESA/Hubble, N. Bartmann; 4.0 TARAFINDAN CC
Dünya çapında bir gökbilimciler ekibi arşivcilik okudu Hubble uzay teleskobu 25 sıcak Jüpiter’in gözlemleri, anlamamız için önemli olan beş çözülmemiş soruyu cevaplamalarına izin veriyor. ötegezegen atmosferler. Araştırmacılar, diğer şeylerin yanı sıra, en sıcak ötegezegen atmosferlerinde metal oksitlerin ve hidritlerin varlığının, atmosferlerin termal olarak ters çevrilmesiyle açık bir şekilde bağlantılı olduğunu keşfettiler.
Dış gezegen bilimi alanı, karakterizasyon son derece zorlu olmaya devam etse de, odağını uzun zamandır sadece tespitten karakterizasyona kaydırdı. Şimdiye kadar, karakterizasyon üzerine yapılan araştırmaların çoğu, bir veya birkaç ötegezegenin modellenmesine veya incelenmesine odaklandı. University College London (UCL) merkezli araştırmacılar tarafından yürütülen bu yeni araştırma çalışması, 25 ötegezegenin atmosferlerini değerlendirmek için tek bir ötegezegen atmosferik araştırmasında şimdiye kadar incelenen en arşiv verilerini kullandı. Verilerin büyük bir kısmı, yapılan gözlemlerden elde edilmiştir. NASA/ESA Hubble Uzay Teleskobu.
Sıcak Jüpiterler fiziksel olarak benzer olduğu düşünülen bir gaz devi ötegezegen sınıfıdır. Jüpiter ancak çok kısa yörünge periyotları vardır (P < 10 gün). Yıldızlarına yakınlıkları ve yüksek yüzey-atmosfer sıcaklıkları nedeniyle halk dilinde "sıcak Jüpiterler" olarak bilinirler.
Baş yazar Quentin Changeat şöyle açıklıyor: “Hubble, 25 dış gezegenin derinlemesine karakterizasyonunu sağladı ve on yıllık yoğun gözlem kampanyaları sayesinde kimyaları ve oluşumları hakkında öğrendiğimiz bilgi miktarı inanılmaz.”
Bilim ekibi, ötegezegen atmosferleri hakkında beş açık soruya yanıt bulmaya çalıştı – ulaşmayı başardıkları iddialı bir hedef. Soruları, H- ve belirli metallerin bize ötegezegen atmosferlerinin kimyası ve dolaşımı ve gezegen oluşumu hakkında neler söyleyebileceğini araştırdı. Örnek popülasyonları içindeki eğilimleri daha genel olarak ötegezegen atmosferleri hakkında fikir verebilecek eğilimleri belirlemek amacıyla geniş bir yelpazede sıcak Jüpiter’i araştırmayı seçtiler.
Çalışmanın eş lideri, UCL’den Billy Edwards ve Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatifleri (CEA) şunları söyledi: atmosferik popülasyonların karakterizasyonu.”
Ekip, 25 ötegezegen örneğini araştırmak için, Spitzer Uzay Teleskobu’ndan 400 saatten fazla gözlemle tamamladıkları 600 saatlik Hubble gözlemlerinden oluşan muazzam miktarda arşiv verisini yeniden analiz etti. Verileri, 25 ötegezegenin tümü için tutulmalar ve bunların 17’si için geçişler içeriyordu. Bir dış gezegen, Dünya’dan görüldüğü gibi yıldızının arkasından geçtiğinde bir tutulma meydana gelir ve bir gezegen yıldızının önünden geçtiğinde bir geçiş meydana gelir. Tutulma ve geçiş verileri, bir dış gezegenin atmosferi hakkında önemli bilgiler sağlayabilir.
Büyük ölçekli araştırma, ekibin ötegezegenlerin atmosferik yapıları ve gözlemlenen davranışları arasındaki bazı net eğilimleri ve korelasyonları belirleyebildiği sonuçlar verdi. Bazı önemli bulguları, ötegezegen örneklerinin atmosferlerinde termal inversiyonların varlığı veya yokluğu ile ilgili. Termal olarak ters çevrilmiş bir atmosfere sahip neredeyse tüm dış gezegenlerin, 2000 Kelvin’in üzerinde sıcaklıklarla aşırı derecede sıcak olduğunu buldular. Önemli olarak, bu, TiO (titanyum oksit), VO (vanadyum oksit) ve FeH (demir hidrit) metalik türlerinin bir atmosferde kararlı olması için yeterince sıcaktır. Termal inversiyonlar sergileyen ötegezegenlerin hemen hemen hepsinin atmosferlerinde H–, TiO, VO veya FeH olduğu bulundu.
Bu tür sonuçlardan çıkarımlarda bulunmak her zaman zordur çünkü korelasyon mutlaka nedenselliğe eşit değildir. Bununla birlikte ekip, H-, TiO2, VO veya FeH’nin varlığının neden termal bir tersine dönüşe yol açabileceğine – yani tüm bu metalik türlerin yıldız ışığının çok verimli soğurucuları olduğuna dair ikna edici bir argüman sunmayı başardı. Bu türleri besleyecek kadar sıcak olan ötegezegen atmosferleri, termal olarak ters çevrilme eğiliminde olabilir, çünkü daha sonra o kadar çok yıldız ışığını emerler ki üst atmosferleri daha da fazla ısınır. Tersine, ekip ayrıca daha soğuk sıcak Jüpiterlerin (2000 Kelvin’den daha düşük sıcaklıklara sahip ve dolayısıyla atmosferlerinde H–, TiO2, VO veya FeH içermeyen) neredeyse hiçbir zaman termal olarak ters çevrilmiş atmosferlere sahip olmadığını buldu.
Bu araştırmanın önemli bir yönü, ekibin diğer ötegezegenlerdeki davranışları tahmin etmek için kullanılabilecek eğilimleri belirlemek için büyük bir dış gezegen örneği ve son derece büyük miktarda veri kullanabilmesiydi. Bu son derece yararlıdır, çünkü gezegenlerin nasıl oluşabileceğine dair fikir verir ve ayrıca diğer gökbilimcilerin gelecekteki gözlemleri daha etkili bir şekilde planlamalarına izin verir. Tersine, bir makale tek bir ötegezegeni çok ayrıntılı olarak incelerse, bu değerli olsa da, eğilimleri tahmin etmek çok daha zordur. Ötegezegen popülasyonlarının daha iyi anlaşılması, bizi kendi Güneş Sistemimizle ilgili açık gizemleri çözmeye daha da yaklaştırabilir.
Changeat’ın dediği gibi: “Suyun Dünya üzerindeki kökenleri, Ay’ın oluşumu, Dünya ve Dünya’nın farklı evrimsel tarihleri gibi birçok konu. Mars, yerinde ölçümler elde etme yeteneğimize rağmen hala çözülmedi. Burada sunduğumuz gibi büyük ötegezegen popülasyonu çalışmaları, bu genel süreçleri anlamayı amaçlıyor.”