Bu çizim, ötegezegen WASP-39 b’yi ve yıldızını göstermektedir. Kredi: Melissa Weiss/Astrofizik Merkezi | Harvard ve Smithsonian
WASP-39 b’nin yeni Webb Uzay Teleskobu gözlemleri, diğer ayrıntıların yanı sıra bir gezegenin atmosferinde daha önce hiç görülmemiş bir molekülü – kükürt dioksit – ortaya koyuyor.
Teleskobun son derece hassas aletler dizisi, “sıcak” bir WASP-39 b atmosferi üzerinde eğitildi. Satürn” yaklaşık 700 ışıkyılı uzaklıkta yer almaktadır. Sıcak bir Satürn, yaklaşık olarak Satürn kadar büyük olan ve yüksek yüzey-atmosfer sıcaklıklarına sahip olacak şekilde bir yıldıza yakın yörüngede dönen bir ötegezegendir. Webb ve Hubble ve Spitzer dahil diğer uzay teleskopları daha önce bu kavurucu gezegenin atmosferinin izole edilmiş bileşenlerini ortaya çıkarmış olsa da, yeni okumalar tam bir atomlar, moleküller menüsü ve hatta aktif kimya ve bulutların belirtilerini sağlıyor.
Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian ve yeni sonuçlara katkıda bulunan bilim adamlarından biri.
López-Morales, “Bu sinyallerin çoğunu göreceğimizi tahmin etmiştik, ancak yine de verileri ilk gördüğümde hayretler içinde kaldım,” diye ekliyor.
En son veriler ayrıca dış gezegenlerdeki bu bulutların yakından nasıl görünebileceğine dair bir ipucu veriyor: gezegenin üzerinde tek tip bir örtü yerine parçalanmış.
Bulgular, Webb’in dış gezegenler (diğer yıldızların etrafındaki gezegenler) hakkında bilim adamlarının umduğu geniş çaplı araştırmaları yürütme kabiliyeti için iyiye işaret. Buna TRAPPIST-1 sistemindekiler gibi daha küçük, kayalık gezegenlerin atmosferlerinin araştırılması da dahildir.
“Gözlemledik ötegezegen Santa Cruz’daki California Üniversitesi’nden astronom Natalie Batalha, yeni araştırmaya katkıda bulunan ve yardımcı olan Natalie Batalha, “Birlikte, kızılötesi spektrumun geniş bir alanını ve Webb’e kadar erişilemeyen bir dizi kimyasal parmak izi sağlayan birden fazla enstrümanla” dedi. . “Bunlar gibi veriler oyunun kurallarını değiştirir.”
WASP-39 b’nin Webb Uzay Teleskobu gözlemleri, atmosferdeki kükürt dioksiti ortaya koyuyor. Bu, bir dış gezegenin atmosferinde ilk kez tespit edildi. Kredi: Melissa Weiss/Astrofizik Merkezi | Harvard ve Smithsonian
Keşif paketi, ön baskı sunucusu arXiv’de bulunan, sunulan beş yeni bilimsel makaleden oluşan bir sette detaylandırılmıştır. Benzeri görülmemiş keşifler arasında, gezegenin ana yıldızından gelen yüksek enerjili ışık tarafından tetiklenen kimyasal reaksiyonlardan üretilen bir molekül olan kükürt dioksitin bir ötegezegen atmosferindeki ilk tespiti yer alıyor. Dünya’da, üst atmosferdeki koruyucu ozon tabakası da benzer şekilde oluşturulur.
Diana Powell, “Kükürt dioksitin şaşırtıcı tespiti, sonunda fotokimyanın sıcak Satürnlerin iklimini şekillendirdiğini doğruladı” diyor. NASA Hubble üyesi, Astrofizik Merkezi’nde astronom ve kükürt dioksit keşfini yapan ekibin çekirdek üyesi. “Dünya’nın iklimi de fotokimya tarafından şekilleniyor, bu nedenle gezegenimizin ‘sıcak Satürnler’ ile daha önce bildiğimizden çok daha fazla ortak noktası var!”
Harvard’da yüksek lisans öğrencisi ve Astrofizik Merkezi’nde araştırmacı olan Jea Adams, kükürt dioksit sinyalini doğrulayan verileri analiz etti.
Adams, “Ötegezegen atmosferleri alanında erken kariyer araştırmacısı olarak, böyle bir tespitin parçası olmak çok heyecan verici,” diyor. “Bu verileri analiz etme süreci büyülü hissettirdi. Erken verilerde bu özelliğin ipuçlarını gördük, ancak bu daha yüksek hassasiyetli alet, SO2’nin imzasını net bir şekilde ortaya çıkardı ve bulmacayı çözmemize yardımcı oldu.”
Sıcak gaz devi ötegezegen WASP-39 b’nin atmosferik bileşimi NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu tarafından ortaya çıkarıldı. Bu grafik, Webb’in dört alet modunda çalıştırılan üç aletinden dört iletim spektrumunu göstermektedir. Sol üstte, NIRISS’ten alınan veriler potasyum (K), su (H2O) ve karbon monoksit (CO) parmak izlerini gösterir. Sağ üstte, NIRCam’dan alınan veriler belirgin bir su imzası gösteriyor. Sol altta, NIRSpec’ten alınan veriler su, kükürt dioksit (SO2), karbon dioksit (CO2) ve karbon monoksiti (CO) gösterir. Sağ altta, ek NIRSpec verileri tüm bu moleküllerin yanı sıra sodyum (Na) gösterir. Kredi: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)
Tahmini 1.600 derece sıcaklıkta fahrenhayt ve çoğunlukla hidrojenden oluşan bir atmosfere sahip olan WASP-39b’nin yaşanabilir olduğuna inanılmamaktadır. Ötegezegen hem Satürn’le hem de Jüpiter, Satürn’e benzer bir kütleye sahip, ancak genel olarak Jüpiter kadar büyük. Ancak yeni çalışma, yaşanabilir bir gezegende potansiyel yaşamın kanıtlarını bulmanın yolunu gösteriyor.
Gezegenin ev sahibi yıldızına yakınlığı (Merkür’ün Güneşimize olan uzaklığından sekiz kat daha yakın) aynı zamanda onu, ev sahibi yıldızlardan gelen radyasyonun ötegezegenler üzerindeki etkilerini incelemek için bir laboratuvar haline getiriyor. Yıldız-gezegen bağlantısı hakkında daha iyi bilgi, bu süreçlerin galakside gözlemlenen gezegenlerin çeşitliliğini nasıl yarattığına dair daha derin bir anlayış getirmelidir.
Webb tarafından tespit edilen diğer atmosferik bileşenler arasında, önceki uzay ve yer tabanlı teleskop gözlemlerini doğrulamanın yanı sıra, daha önce görülmemiş daha uzun dalga boylarında ek su özellikleri bulan sodyum, potasyum ve su buharı yer alır.
Webb ayrıca karbondioksiti daha yüksek çözünürlükte gördü ve önceki gözlemlerinden bildirilenden iki kat daha fazla veri sağladı. Bu arada, karbon monoksit tespit edildi, ancak verilerde hem metan hem de hidrojen sülfitin bariz imzaları yoktu. Varsa, bu moleküller çok düşük seviyelerde bulunur; bu, bu uzak dünyaların oluşumunu ve gelişimini daha iyi anlamak için ötegezegen kimyasının envanterini çıkaran bilim adamları için önemli bir bulgudur.
WASP-39 b’nin atmosferinin böylesine geniş bir yelpazesini yakalamak, bilimsel bir güç gösterisiydi, çünkü yüzlerce kişiden oluşan uluslararası bir ekip, Webb’in hassas şekilde kalibre edilmiş dört enstrüman modundan gelen verileri bağımsız olarak analiz etti. Daha sonra bulgularının ayrıntılı karşılaştırmalarını yaptılar ve bilimsel olarak daha incelikli sonuçlar verdiler.
Webb, evreni kızılötesi ışıkta, ışık tayfının insan gözünün görebildiğinin ötesindeki kırmızı ucunda görüyor; Bu, teleskopun görünür ışıkta tespit edilemeyen kimyasal parmak izlerini almasına izin verir.
Hatta üç enstrümanın her birinin adında kızılötesinin bir “IR” versiyonu vardır: NIRSpec, NIRCam ve NIRISS.
Webb, WASP-39 b’den gelen ışığı görmek için gezegeni yıldızının önünden geçerken izledi ve yıldızın ışığının bir kısmının gezegenin atmosferinden süzülmesine izin verdi. Atmosferdeki farklı kimyasal türleri, yıldız ışığı spektrumunun farklı renklerini emer, bu nedenle eksik olan renkler gökbilimcilere hangi moleküllerin var olduğunu söyler.
Bir ötegezegen atmosferini bu kadar hassas bir şekilde ayrıştıran Webb cihazları, bilim insanlarının beklentilerinin çok ötesinde bir performans sergiledi ve galaksideki çok çeşitli dış gezegenler arasında yeni bir keşif aşaması vaat ediyor.
López-Morales, “Küçük, karasal gezegenlerin atmosferlerinde ne bulduğumuzu görmek için sabırsızlanıyorum” diyor.
Bu konu hakkında daha fazla bilgi için, bkz. NASA’nın Webb’i Güneş Sistemimizdeki Herhangi Birinden Farklı Bir Ötegezegen Ortaya Çıkarıyor.
Referans: “Direct Evidence of Photochemistry in an Exoplanet Atmosphere”, yazan Shang-Min Tsai, Elspeth KH Lee, Diana Powell, Peter Gao, Xi Zhang, Julianne Moses, Eric Hébrard, Olivia Venot, Vivien Parmentier, Sean Jordan, Renyu Hu, Munazza K. Alam, Lili Alderson, Natalie M. Batalha, Jacob L. Bean, Björn Benneke, Carver J. Bierson, Ryan P. Brady, Ludmila Carone, Aarynn L. Carter, Katy L. Chubb, Julie Inglis, Jérémy Leconte, Mercedes Lopez-Morales, Yamila Miguel, Karan Molaverdikhani, Zafar Rustamkulov, David K. Sing, Kevin B. Stevenson, Hannah R Wakeford, Jeehyun Yang, Keshav Aggarwal, Robin Baeyens, Saugata Barat, Miguel de Val Borro, Tansu Daylan, Jonathan J. Fortney, Kevin France, Jayesh M Goyal, David Grant, James Kirk, Laura Kreidberg, Amy Louca, Sarah E. Moran, Sagnick Mukherjee, Evert Nasedkin, Kazumasa Ohno, Benjamin V. Rackham, Seth Redfield, Jake Taylor, Pascal Tremblin, Channon Visscher, Nicole L. Wallack, Luis Welbanks, Allison Youngblood, Eva-Maria Ahrer, Natasha E. Batalha, Patrick Behr, Zachory K. Berta-Thompson, Jasmina Blecic, SL Casewell, Ian JM Crossfield, Nicolas Crouzet, Patricio E. Cubillos, Leen Decin, Jean-Michel Désert, Adina D. Feinstein, Neale P. Gibson, Joseph Harrington, Keivn Heng, Thomas Henning, Eliza M.-R. Kempton, Jessica Krick, Pierre-Olivier Lagage, Monika Lendl, Michael Line, Joshua D. Lothringer, Megan Mansfield, NJ Mayne, Thomas Mikal-Evans, Enric Palle, Everett Schlawin, Oliver Shorttle, Peter J. Wheatley ve Sergei N. Yurchenko , 18 Kasım 2022, Astrofizik > Dünya ve Gezegen Astrofiziği.
arXiv:2211.10490