Dünyanın (solda) ve dış gezegen Kepler-138 d’nin (sağda) kesiti. Dünya gibi, bu ötegezegen de metallerden ve kayalardan (kahverengi kısım) oluşan bir iç kısma sahiptir, ancak Kepler-138 d ayrıca çeşitli biçimlerde kalın bir yüksek basınçlı su tabakasına sahiptir: gezegenin derinliklerinde süperkritik ve potansiyel olarak sıvı su ve genişletilmiş bir yüzey. üzerinde su buharı zarfı (mavinin tonları). Bu su katmanları, hacminin %50’sinden fazlasını veya yaklaşık 2000 km derinliğini oluşturur. Buna karşılık Dünya, ortalama okyanus derinliği 4 km’den az olan ihmal edilebilir bir sıvı su oranına sahiptir. Kredi bilgileri: Benoit Gougeon, Montréal Üniversitesi
Montreal Üniversitesi (UdeM) liderliğindeki gökbilimciler ekibi, iki ötegezegenin çoğunlukla su olabileceğini keşfetti.
Gökbilimciler, kırmızı bir cüce yıldızın yörüngesinde dönen iki ötegezegenin, hacminin büyük bir kısmını suyun oluşturduğu gezegenler olan “su dünyaları” olduğuna dair kanıtlar keşfettiler. Lyra takımyıldızında 218 ışıkyılı uzaklıkta bir gezegen sisteminde yer alan bu dünyalar, güneş sistemimizde bulunan gezegenlerin hiçbirine benzemez.
Kepler-138 olarak bilinen bir gezegen sisteminin detaylı çalışması bugün (15 Aralık) dergide yayınlanacak. Doğa Astronomisi. Ekip, Université de Montréal’deki Trottier Dış Gezegenler Araştırma Enstitüsü’nden (iREx) doktora öğrencisi Caroline Piaulet tarafından yönetildi.
Björn Benneke’nin araştırma ekibinin bir parçası olan Piaulet, Kepler-138c ve Kepler-138d gezegenlerini gözlemledi. NASAHubble ve emekli Spitzer uzay teleskopları. Dünya’nın yaklaşık bir buçuk katı büyüklüğündeki gezegenlerin büyük ölçüde sudan oluşabileceğini buldu. Bu gezegenler ve yıldıza daha yakın bir gezegen arkadaşı olan Kepler-138b, daha önce NASA’nın Kepler Uzay Teleskobu tarafından keşfedilmişti.
Su doğrudan algılanmadı. Bununla birlikte, gezegenlerin boyutlarını ve kütlelerini modellerle karşılaştırarak, hacimlerinin önemli bir bölümünün – yarısına kadar – kayadan hafif, ancak hidrojen veya helyumdan (bunlar gezegeni oluşturur) daha ağır malzemelerden yapılmış olması gerektiği sonucuna varırlar. gibi gaz devi gezegenlerin kütlesi Jüpiter). Su, bu spesifikasyonlara uyan en yaygın aday malzemedir.
Benneke, “Daha önce Dünya’dan biraz daha büyük olan gezegenlerin, Dünya’nın ölçeklendirilmiş versiyonları gibi büyük metal ve kaya topları olduğunu düşündük ve bu yüzden onlara süper Dünyalar adını verdik” dedi. “Ancak, şimdi bu iki gezegenin, Kepler-138c ve d’nin doğaları gereği oldukça farklı olduklarını gösterdik: tüm hacimlerinin büyük bir kısmı muhtemelen sudan oluşuyor. Gökbilimciler tarafından uzun süredir var olduğu teorize edilen bir gezegen türü olan su dünyaları olarak güvenle tanımlanabilecek gezegenleri ilk kez gözlemliyoruz.”
Benneke, “Daha önce Dünya’dan biraz daha büyük olan gezegenlerin, Dünya’nın ölçeklendirilmiş versiyonları gibi büyük metal ve kaya topları olduğunu düşündük ve bu yüzden onlara süper Dünyalar adını verdik” dedi. “Ancak, şimdi bu iki gezegenin, Kepler-138c ve d’nin doğaları gereği oldukça farklı olduklarını gösterdik: tüm hacimlerinin büyük bir kısmı muhtemelen sudan oluşuyor. Gökbilimciler tarafından uzun süredir var olduğu teorize edilen bir gezegen türü olan su dünyaları olarak güvenle tanımlanabilecek gezegenleri ilk kez gözlemliyoruz.”
Hacimleri Dünya’nın üç katından fazla ve kütleleri iki katı büyük olan c ve d gezegenlerinin yoğunlukları Dünya’dan çok daha düşüktür. Bu şaşırtıcı çünkü şimdiye kadar ayrıntılı olarak incelenen Dünya’dan biraz daha büyük gezegenlerin çoğu bizimki gibi kayalık dünyalar gibi görünüyordu. Araştırmacılar, iki gezegene en yakın karşılaştırmanın, yine büyük ölçüde kayalık bir çekirdeği çevreleyen sudan oluşan, dış güneş sistemindeki buzlu aylardan bazıları olacağını söylüyor.
“European veya Enceladus’un daha büyük versiyonlarını hayal edin, Jüpiter’in yörüngesinde dönen su açısından zengin uydular ve Satürn, ancak yıldızlarına çok daha yaklaştırdı,” diye açıkladı Piaulet. “Buzlu bir yüzey yerine Kepler-138 c ve d, büyük su buharı zarflarını barındırabilir.”
Araştırmacılara göre, gezegenlerin Dünya’da sahip olduğumuz gibi doğrudan gezegenin yüzeyinde okyanusları olmayabilir. “Kepler-138c ve Kepler-138d’nin atmosferlerindeki sıcaklık muhtemelen suyun kaynama noktasının üzerinde ve bu gezegenlerde buhardan oluşan kalın, yoğun bir atmosfer bekliyoruz. Piaulet, yalnızca bu buhar atmosferi altında potansiyel olarak yüksek basınçta sıvı su veya hatta yüksek basınçlarda meydana gelen ve süperkritik sıvı olarak adlandırılan başka bir fazda su olabilir” dedi.
Son zamanlarda, Montreal Üniversitesi’ndeki başka bir ekip, TOI-1452 b adında, potansiyel olarak bir sıvı su okyanusuyla kaplanmış olabilecek başka bir gezegen buldu, ancak atmosferini incelemek ve varlığını doğrulamak için NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’na ihtiyaç duyulacak. okyanus.
Sistemde yeni bir ötegezegen
2014 yılında gökbilimciler, NASA’nın Kepler Uzay Teleskobu’ndan alınan verileri kullanarak Lyra takımyıldızındaki kırmızı bir cüce yıldız olan Kepler-138’in yörüngesinde dönen üç gezegenin tespit edildiğini duyurdular. Bu, bir geçişe dayanıyordu – gezegen bir an için yıldızının önünden geçerken yıldız ışığındaki ölçülebilir düşüş.
New Mexico Üniversitesi’nden Benneke ve meslektaşı Diana Dragomir, üçüncü gezegen olan Kepler-138d’nin daha fazla geçişini yakalamak için 2014 ve 2016 yılları arasında Hubble ve Spitzer uzay teleskoplarıyla gezegen sistemini yeniden gözlemleme fikrini ortaya attı. sistem, atmosferini incelemek için.
Daha önceki NASA Kepler uzay teleskobu gözlemleri, Kepler-138 etrafındaki yalnızca üç küçük gezegenin geçişlerini gösterirken, Piaulet ve ekibi, Hubble ve Spitzer gözlemlerinin, sistemdeki dördüncü bir gezegen olan Kepler-138e’nin varlığını öne sürdüğünü görünce şaşırdılar.
Bu yeni bulunan gezegen küçüktür ve yıldızından diğer üçüne göre daha uzaktır ve bir yörüngeyi tamamlaması 38 gün sürer. Gezegen, yıldızının yaşanabilir bölgesinde, bir gezegenin soğuk yıldızından sıvı suyun varlığına izin verecek kadar ne çok sıcak ne de çok soğuk olması için doğru miktarda ısı aldığı ılıman bir bölgede.
Bununla birlikte, yeni bulunan bu ek gezegenin doğası açık bir soru olmaya devam ediyor çünkü ev sahibi yıldızından geçmiyor gibi görünüyor. gözlemlemek ötegezegengeçişi, astronomların boyutunu belirlemesine izin verirdi.
Resimde Kepler-138e ile daha önce bilinen gezegenlerin kütleleri, gezegenlerin yıldızlarının önünden geçişlerinin kesin anlarındaki küçük değişimlerin izlenmesinden oluşan geçiş zamanlaması-değiştirme yöntemiyle yeniden ölçüldü. yakınlardaki diğer gezegenlerin çekim kuvveti.
Araştırmacıların başka bir sürprizi daha vardı: İki su dünyası Kepler-138c ve d’nin, daha önce büyük ölçüde farklı olduğu düşünülürken, hemen hemen aynı boyut ve kütleye sahip “ikiz” gezegenler olduğunu keşfettiler. Öte yandan, daha yakın gezegen Kepler-138b’nin küçük olduğu doğrulandı. Mars-kütle gezegeni, bugüne kadar bilinen en küçük ötegezegenlerden biridir.
Benneke, “Cihazlarımız ve tekniklerimiz, yıldızlarından daha uzaktaki gezegenleri bulup inceleyecek kadar hassas hale geldikçe, Kepler-138 c ve d gibi çok daha fazla su dünyası bulmaya başlayabiliriz,” diye sözlerini tamamladı Benneke.
Referans: “1,5 Dünya yarıçaplı bir gezegenin uçucu madde bakımından zengin bileşimine dair kanıt” 15 Aralık 2022, Doğa Astronomisi.
DOI: 10.1038/s41550-022-01835-4
Dergide bugün (15 Aralık 2022) “1.5 Dünya yarıçaplı bir gezegenin uçucu bakımından zengin bileşiminin kanıtı” makalesi yayınlanacak. Doğa Astronomisi. Ekipte Caroline Piaulet ve Björn Benneke (iREx, UdeM, Kanada) ve Diana Dragomir’in (New Mexico Üniversitesi) yanı sıra Fransa, ABD ve Avusturya’dan ortak yazarlar yer alıyor.