Bu çizim, NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’ndan elde edilen yeni kanıtlara dayanarak, ötegezegen LHS 475 b’nin kayalık olduğunu ve Dünya ile neredeyse tam olarak aynı boyutta olduğunu yansıtıyor. Gezegen, ana gezegenimizden yalnızca birkaç yüz derece daha sıcak. Gezegen, yıldızının etrafında sadece iki günde, güneş sistemindeki herhangi bir gezegenden çok daha hızlı döner, ancak kırmızı cüce yıldızı, Güneş’in sıcaklığının yarısından daha azdır. Araştırmacılar bu yaz, gezegenin bir atmosferi olup olmadığı konusunda kesin bir sonuca varmalarını sağlayacaklarını umdukları Webb ile başka bir gözlemle takip edecekler. LHS 475b, Octans takımyıldızında nispeten yakın, 41 ışıkyılı uzaklıkta. Kredi: NASA, ESA, CSA, Leah Hustak (STScI)
Gezegen kayalıktır ve neredeyse Dünya ile aynı boyuttadır, ancak yıldızının etrafında sadece iki günde döner.
kullanan araştırmacılar NASA‘s James Webb Uzay Teleskobu resmen yeni bir sınıra girdiler: Kırmızı cüce yıldızların yörüngesinde dönen kayalık ötegezegenleri belirleme ve analiz etme. Her ikisi de Laurel, Maryland’deki Johns Hopkins Üniversitesi Uygulamalı Fizik Laboratuvarı’ndan Kevin Stevenson ve Jacob Lustig-Yaeger liderliğindeki bir ekip, LHS 475 b’nin sadece var olmadığını, aynı zamanda neredeyse tamamen aynı boyutta küçük, kayalık bir gezegen olduğunu doğruladı. Dünya olarak. Webb’den önce, araştırmacılar genellikle daha büyük gezegenleri hedef aldılar. Jüpiter, Dünya’dan 11 kat daha geniştir. Bu, kaçınılmaz olarak, Webb verilerinin, gezegenimizin başka yerlerindeki gezegenleri keşfetmeye devam eden araştırmacılara yardımcı olacağı birçok keşfin ilki olacak. Samanyolu gökada.
NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’nu kullanan araştırmacılar, ilk kez başka bir yıldızın yörüngesinde dönen bir gezegen olan bir ötegezegeni doğruladılar. Resmi olarak LHS 475 b olarak sınıflandırılan gezegen, Dünya’nın çapının %99’unu oluşturan, bizimkiyle neredeyse tamamen aynı boyutta. Araştırma ekibi, her ikisi de Laurel, Maryland’deki Johns Hopkins Üniversitesi Uygulamalı Fizik Laboratuvarı’ndan Kevin Stevenson ve Jacob Lustig-Yaeger tarafından yönetiliyor.
Kırmızı Cüce Yıldız (M cüce) küçük, düşük kütleli, sönük ve soğuk bir yıldızdır. Birçoğunun yüzeyinde büyük işaret fişekleri ve kitlesel püskürmeler vardır. Kırmızı cüce yıldızların yaşanabilir bölgesi, yıldıza güneşimiz gibi yıldızlardan daha yakındır ve bu, potansiyel olarak yaşanabilir gezegenleri gözlemlemeyi kolaylaştırır.
Ekip, NASA’nın Transiting Exoplanet Survey Satellite (Geçiş Yapan Ötegezegen Araştırma Uydusu)’ndan ilgi alanlarını dikkatlice inceledikten sonra bu hedefi Webb ile gözlemlemeyi seçti (TESS), bu da gezegenin varlığını ima etti. Webb’in Yakın Kızılötesi Spektrografı (NIRSpec), yalnızca iki geçiş gözlemiyle gezegeni kolayca ve net bir şekilde yakaladı. “Gezegenin orada olduğuna şüphe yok. Webb’in el değmemiş verileri bunu doğruluyor,” dedi Lustig-Yaeger. Stevenson, “Aynı zamanda küçük, kayalık bir gezegen olması da gözlemevi için etkileyici,” diye ekledi.
Washington’daki NASA Genel Merkezi’nde Astrofizik Bölümü direktörü Mark Clampin, “Dünya büyüklüğünde, kayalık bir gezegenden elde edilen bu ilk gözlemsel sonuçlar, Webb ile kayalık gezegen atmosferlerini incelemek için gelecekteki birçok olasılığa kapı açıyor” dedi. “Webb, bizi güneş sistemimizin dışındaki Dünya benzeri dünyalara dair yeni bir anlayışa daha da yaklaştırıyor ve görev daha yeni başlıyor.”
Bunun gibi bir iletim spektrumundaki düz bir çizgi heyecan verici olabilir – bize gezegen hakkında çok şey söyleyebilir.
Araştırmacılar, ötegezegen LHS 475 b’yi gözlemlemek için NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’nun Yakın Kızılötesi Spektrografını (NIRSpec) kullandılar. Bu spektrumun gösterdiği gibi, Webb saptanabilir miktarda herhangi bir element veya molekül gözlemlemedi. Örneğin, hidrojen ağırlıklı bir atmosferdeki ortak imzalar, hafif, gazlı bir atmosfere işaret eder. Bu elementler LHS 475 b’nin spektrumunda tespit edilmedi.
Yeşil çizgi saf bir metan atmosferini temsil ediyor ve metan mevcut olsaydı 3,3 mikronda daha fazla yıldız ışığını engellemesi bekleneceği için bu pek tercih edilmiyor. Sarı çizgi, gezegenin atmosferine dair hiçbir kanıt içermeyen özelliksiz bir spektrum için en uygun modeli temsil ediyor. Bu model, atmosferi olmayan bir gezegeni temsil ediyor.
Mor çizgi, saf bir karbondioksit atmosferini temsil eder ve mevcut hassasiyet düzeyinde düz bir çizgiden ayırt edilemez. Saf karbondioksitten oluşan bir atmosferin saptanması, Webb’in gelişmiş cihazları için bile çok daha zordur. Johns Hopkins Üniversitesi Uygulamalı Fizik Laboratuvarı’ndan Jacob Lustig-Yaeger, “Saf bir karbondioksit atmosferini hiç atmosferden ayırt edebilmek için çok, çok kesin verilere ihtiyacımız var” dedi. “Saf bir karbondioksit atmosferi, Mars’taki gibi ince olabilir ve bu da tespit edilmesini zorlaştırabilir.”
LHS 475 b’yi inceleyen araştırmacılar, yaklaşmakta olan ek bir gözlemin, herhangi bir karbondioksit veya başka herhangi bir molekül varlığını tespit etmelerine veya her şeyi eleyip gezegenin atmosferi olmadığı sonucuna varmalarına olanak tanıyan bir “bağ bozucu” görevi görebileceğini öne sürüyorlar. Oldukça basit bir şekilde, bir sonuca varılmadan önce ek verilere ihtiyaç vardır.
Kayalık ötegezegen LHS 475 b’nin bu iletim spektrumu, 31 Ağustos 2022’de Webb’in NIRSpec cihazı tarafından yakalandı. gezegen yıldızın yanındadır. Bu grafikteki 56 veri noktasının her biri, gezegenin farklı bir ışık dalga boyunda yıldızdan engellediği ışık miktarını temsil eder. Veriler, gezegenin görünen boyutunu yalnızca belirli dalga boylarında artırdıklarını göstererek gezegenin atmosferindeki molekülleri ortaya çıkaracaktır. Bu spektrumda böyle atmosferik özellikler gözlenmez.
Her veri noktasının üstünde ve altında uzanan gri çizgiler, her ölçümün belirsizliğini veya gerçek olası değerlerin makul aralığını gösteren hata çubuklarıdır. Tek bir gözlem için, bu ölçümlerdeki hata son derece küçüktür (milyonda 30 ila 50 parça).
Gözlem, ışığı tek bir parlak nesneden (LHS 475 yıldızı gibi) yaymak için bir ızgara kullanan ve her dalga boyunun parlaklığını belirli zaman aralıklarında ölçen NIRSpec parlak nesne zaman serisi modu kullanılarak yapıldı.
Kredi: İllüstrasyon: NASA, ESA, CSA, Leah Hustak (STScI), Bilim: Kevin B. Stevenson (APL), Jacob A. Lustig-Yaeger (APL), Erin M. May (APL), Guangwei Fu (JHU), Sarah E. Moran (Arizona Üniversitesi)
Çalışan tüm teleskoplar arasında yalnızca Webb, Dünya büyüklüğündeki ötegezegenlerin atmosferlerini karakterize etme yeteneğine sahiptir. Ekip, iletim spektrumunu analiz ederek gezegenin atmosferinde ne olduğunu değerlendirmeye çalıştı. Veriler bunun Dünya büyüklüğünde bir karasal gezegen olduğunu gösterse de henüz atmosferi olup olmadığını bilmiyorlar. Johns Hopkins Üniversitesi Uygulamalı Fizik Laboratuvarı’ndan Erin May, “Gözlemevinin verileri çok güzel,” dedi. “Teleskop o kadar hassas ki, bir dizi molekülü kolayca tespit edebiliyor, ancak henüz gezegenin atmosferi hakkında kesin sonuçlara varamıyoruz.”
Ekip neyin var olduğu sonucuna varamasa da neyin olmadığını kesin olarak söyleyebilir. Lustig-Yaeger, “Ek sayabileceğimiz bazı karasal tip atmosferler var” diye açıkladı. “Kalın, metan ağırlıklı bir atmosfere sahip olamaz, buna benzer SatürnAy Titan.”
Ekip ayrıca, gezegenin atmosferi olmaması mümkün olsa da, saf karbondioksit atmosferi gibi göz ardı edilmeyen bazı atmosferik bileşimler olduğunu belirtiyor. Lustig-Yaeger, “Sezgilerin tersine, %100 karbondioksit atmosferi o kadar kompakttır ki, tespit edilmesi çok zor hale gelir” dedi. Ekibin saf bir karbondioksit atmosferini hiç atmosferden ayırt etmesi için daha da hassas ölçümler gerekiyor. Araştırmacıların bu yaz yaklaşan gözlemlerle ek spektrumlar elde etmesi planlanıyor.
Araştırmacılar uzak bir gezegeni nasıl tespit eder? Yıldızının yörüngesinde dönerken ışıktaki değişiklikleri gözlemleyerek.
NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’nun Yakın Kızılötesi Spektrografından (NIRSpec) alınan bir ışık eğrisi, 31 Ağustos 2022’de gezegen yıldızdan geçerken LHS 475 yıldız sisteminin parlaklığında zaman içinde meydana gelen değişimi gösteriyor. Bu gözlem, NIRSpec’in parlak nesne zamanı kullanılarak yapıldı. tek bir parlak nesneden (LHS 475 yıldızı gibi) ışık yaymak için bir ızgara kullanan ve belirli zaman aralıklarında her bir ışık dalga boyunun parlaklığını ölçen seri modu. Veriler, LHS 475 b’nin Dünya’nın %99 çapında olduğunu ve dolayısıyla kayalık olduğunu gösteriyor.
Bu verileri yakalamak için Webb, geçişten yaklaşık 1,5 saat önce başlayıp geçişten yaklaşık 30 dakika sonra biten yaklaşık 3 saat boyunca LHS 475 yıldız sistemine baktı. Geçişin kendisi yaklaşık 40 dakika sürdü. Burada gösterilen eğri, yaklaşık her dokuz saniyede bir olmak üzere toplam 1.158 ayrı parlaklık ölçümü içerir.
Kredi: İllüstrasyon: NASA, ESA, CSA, Leah Hustak (STScI), Bilim: Kevin B. Stevenson (APL), Jacob A. Lustig-Yaeger (APL), Erin M. May (APL), Guangwei Fu (JHU), Sarah E. Moran (Arizona Üniversitesi)
Webb ayrıca gezegenin Dünya’dan birkaç yüz derece daha sıcak olduğunu ortaya çıkardı, bu nedenle bulutlar tespit edilirse, araştırmacıların gezegenin Dünya’ya daha çok benzediği sonucuna varmasına yol açabilir. Venüs, bir karbondioksit atmosferine sahiptir ve sürekli olarak kalın bulutlarla örtülüdür. Lustig-Yaeger, “Küçük, kayalık dış gezegenleri incelemede ön saflardayız” dedi. “Atmosferlerinin nasıl olabileceğinin yüzeyini zar zor çizmeye başladık.”
Araştırmacılar ayrıca gezegenin bir yörüngeyi sadece iki günde tamamladığını doğruladılar, bu bilgi Webb’in hassas ışık eğrisi tarafından neredeyse anında ortaya çıktı. LHS 475 b, yıldızına güneş sistemimizdeki herhangi bir gezegenden daha yakın olmasına rağmen, kırmızı cüce yıldızı Güneş’in sıcaklığının yarısından daha azdır, bu nedenle araştırmacılar onun hala bir atmosferi olabileceğini tahmin ediyor.
Araştırmacıların bulguları, daha küçük kırmızı cüce yıldızların yörüngesinde dönen Dünya büyüklüğündeki gezegenleri belirleme olasılıklarını ortaya çıkardı. Stevenson, “Bu kayalık gezegen onayı, görevin araçlarının kesinliğini vurguluyor,” dedi. “Ve yapacağı birçok keşfin yalnızca ilki.” Lustig-Yaeger kabul etti. “Bu teleskopla, kayalık ötegezegenler yeni sınır.”
LHS 475b, yalnızca 41 ışıkyılı uzaklıkta, Octans takımyıldızında nispeten yakındır.
Ekibin sonuçları, 11 Ocak 2023’te Amerikan Astronomi Derneği’nin (AAS) düzenlediği basın toplantısında sunuldu.
James Webb Uzay Teleskobu, dünyanın önde gelen uzay bilimi gözlemevidir. Webb, güneş sistemimizdeki gizemleri çözecek, diğer yıldızların etrafındaki uzak dünyaların ötesine bakacak ve evrenimizin gizemli yapılarını ve kökenlerini ve içindeki yerimizi araştıracak. Webb, ortakları ESA (Avrupa Uzay Ajansı) ve CSA (Kanada Uzay Ajansı) ile NASA tarafından yürütülen uluslararası bir programdır.