Bu ötegezegen, yıldızının kutupları etrafında dönüyor

1992 yılında insanlığın evreni anlama çabası önemli bir adım attı. İşte o zaman astronomlar ilk ötegezegenleri keşfettiler. Poltergeist (Gürültülü Hayalet) ve Phobetor (Korkutucu) olarak adlandırılırlar ve yaklaşık 2300 ışıkyılı uzaklıkta bir atarcanın yörüngesinde dönerler.

Diğer yıldızların etrafında başka gezegenler olması gerektiğini düşünmemize ve tüm bilim kurgu serilerinin bu fikir üzerine inşa edilmesine rağmen, kesin olarak bilmiyorduk ve bunun doğru olduğunu varsayamadık. İnsanlık tarihine hızlı bir bakış, doğa hakkındaki varsayımlarımızın ne kadar yanlış olabileceğini gösterir.

O zamandan beri, büyük ölçüde NASA’nın Kepler ve TESS misyonları sayesinde, bir dış gezegen keşif seli, diğer güneş sistemlerindeki gezegenler hakkındaki varsayımlarımızı doğruladı. Ancak diğer güneş sistemlerinin bizimkine çok benzeyeceğini varsayarken – başka hiçbir şeyimiz yoktu – keşfettiğimiz 5000’den fazla ötegezegen bize varsayımlarımızın saçmalığını gösterdi.

Diğer güneş sistemlerinin bizimkine benzer olacağı varsayımından dolayı suçlanamayız. Kayalık gezegenlerin yıldıza en yakın olması ve gaz devleri ile buz devlerinin daha uzakta olması mantıklı. Ana asteroit kuşağının sağladığı güzel ve düzenli sınır bile mantıklı. Ayrıca gezegenlerin, tıpkı sistemimizdeki gezegenler gibi, ekliptik üzerindeki yıldızlarının yörüngesinde küçük bir değişiklikle dolanması da mantıklıdır.

Ancak bunun yerine gökbilimciler, sıcak Jüpiterler de dahil olmak üzere gaz devlerinin baskın olduğunu keşfettiler. Aslında, güneş benzeri bir yıldızın etrafında keşfedilen ilk ötegezegen, yıldızının etrafında sadece dört günde dönen sıcak bir Jüpiter’di. Bunların çoğu, gezegen tespitlerinin çoğunu oluşturan geçiş yöntemindeki tespit yanlılığına bağlanabilir.

Bizimkine benzer düzenli güneş sistemleri hakkındaki varsayımlarımız artık dikiz aynamızda, çünkü çılgınca eksantrik yörüngelerde ötegezegenler keşfettik, beyaz cücelerin yörüngesindeki gibi hiç beklemediğimiz yerlerde ötegezegenler ve o kadar tuhaf gezegenler keşfettik ki gökten erimiş demir yağmuru yağabilir.

Ancak dış gezegen bilim adamlarının daha fazla dikkatini çeken bir dış gezegen alt sınıfı var. Bu gezegenler yıldızlarının etrafında kutupsal yörüngelerdedir. Gökbilimcilerden oluşan bir ekip bir tane daha buldu ve keşif bir açıklama için yalvarıyor.

Gökbilimciler, bir yıldızın hangi yönde döndüğünü ve bir ötegezegenin kutup yörüngesinde olup olmadığını belirlemek için Rossiter-McLaughlin etkisini kullanır. Kırmızıya kayma ve maviye kaymaya dayalıdır. Bir yıldızın bize doğru dönen tarafı bize yaklaşıyor ve güneşin o kısmından gelen ışık maviye dönüşecek. Bizden uzaklaşan taraf ışığını kırmızıya kaydırır. Bir gezegen yıldızın önünden geçerken bu kaymayı etkiler ve astronomlar bu etkiyi ölçebilirler.

Araştırmacılar çalışmalarını dergide yayınlanacak yeni bir makalede sundular. Astronomi ve Astrofizik. “Kabarık bir kutup gezegeni: Düşük yoğunluklu, sıcak Jüpiter TOI-640 b kutupsal bir yörüngede.” Baş yazar, bir Ph.D. olan Emil Knudstrup’tur. Danimarka Aarhus Üniversitesi Fizik ve Astronomi Bölümü öğrencisi. Yazarlardan bir diğeri, Simon Albrecht, kutup yörüngelerindeki ötegezegenleri araştırmasıyla tanınır ve konuyla ilgili diğer makalelerin yazarı ve ortak yazarıdır.

TOI-640, ana dizi F tipi bir yıldızdır. Güneşten yaklaşık 1,5 kat daha büyük ve yarıçapının yaklaşık iki katı. Yıldız yaklaşık 2 milyar yaşında ve bizden yaklaşık 1115 ışıkyılı uzaklıkta. TOI-640 bir ikili yıldızdır ve onun arkadaşı bir kırmızı cücedir.

TOI-640 b, sıcak, kabarık bir Jüpiter’dir. Jüpiter’in kütlesinin yaklaşık %60’ına ve Jüpiter’in yaklaşık 1,7’si kadar bir yarıçapa sahiptir. Ancak gezegeni öne çıkaran şey, yıldız eğikliğidir. Yıldız eğikliği, bir yıldızın dönme ekseni ile gezegenlerinin yörüngesi arasındaki farktır. TOI-640, 184 ± 3°’lik bir yıldız eğikliğine sahiptir. Bu, TOI-640b gezegeninin yıldızın etrafında kutupsal bir yörüngede olduğu anlamına gelir.

Ve TOI-640 b tek değil.

Bunun gibi düzensizlikler olarak görmezden gelinemeyecek kadar çok gezegen var. Araştırmalar, çoğu sıcak Jüpiter’in yıldızlarıyla aynı hizada olan yörüngeleri takip ederken, önemli bir kısmının yanlış hizalanmış yörüngelere sahip olduğunu gösteriyor. Yanlış hizalanmış yörüngelere sahip olanlar kutupsal yörüngelere sahip olma eğilimindedir.

Yanlış hizalanmış yörüngelerin eğiklik aralığını kapsamaması ilginçtir. Bunun yerine, bir tesadüf olamayacak olan kutupsal yörüngelerde kümelenme eğilimindedirler. Yazarlar, “A Preponderance of Perpendicular Planets” başlıklı 2021 tarihli bir makalede, “kutup yörüngelerinin yığılmasının, eğiklik uyarımı ve evriminin bilinmeyen süreçleri hakkında bir ipucu olduğunu” yazdılar.

Aynı 2021 makalesinde araştırmacılar, kutup yörüngelerindeki gezegenlerin dört olası nedenini ve neden yanlış hizalanmış gezegenlerin kutup yörüngelerine girme eğilimi olduğunu özetledi.

Gelgit Dağılımı: Gökbilimciler, TD’nin genellikle eğikliği azaltacağını düşünür, ancak bazı durumlarda eğikliğin 90°’de kalmasına neden olabilir. Bu, sönümlemeye Coriolis kuvvetleri tarafından konvektif bölgede sürülen atalet dalgalarının dağılmasının hakim olduğu zaman olur. Ancak gezegenleri kutupsal yörüngelerde olan bazı yıldızların konvektif bölgeleri yoktur ve diğerlerinin kendileriyle gezegenleri arasında o kadar geniş ayrımları vardır ki, TD’nin etkisi önemsizdir.

Kozai Mekanizması: Bunlar, bir yıldız ve gezegeni ile perturber adı verilen üçüncü bir cisim arasındaki etkileşimlerdir. Eğimi ve eksantrikliği etkileyebilir ve hatta gezegenleri geriye veya ileriye dönük yörüngelere çevirebilir. TOI-640, tedirgin edici olarak hareket edebilecek bir kırmızı cüce ortak yıldıza sahiptir.

Seküler Rezonans Geçişi: Bu, güneş sistemi tarihinin başlarında, disk hala belirginken gerçekleşir. Geçiş yapan gezegen ile bir dış yoldaş arasındaki rezonans, disk kütlesini azaltır. İç gezegenin eğimini harekete geçirir ve onu 90°’ye iter.

Manyetik Eğilme: Bu, tüm protoplanet diski dikey bir yönelime doğru eğebilir. Ancak manyetik frenleme ve disk rüzgarları gibi başka şeyler buna karşı koyabilir.

Yazarlar, bu mekanizmaların gördükleri bazı kutupsal yörüngeleri açıklayabildiğini ancak hepsini açıklayamadığına dikkat çekiyor. “Bu mekanizmalar gözlemlenen dağılımın bazı kısımlarını açıklayabilirken, gözlemleri tek tek tam olarak yeniden üretemiyor gibi görünüyorlar” diye yazıyorlar.

Ancak tüm bu mekanizmalar, kutup yörüngelerindeki gezegenleri açıklayabilir. Doğanın bunlardan sadece birine güvenmesine gerek yok. “Bu mekanizmaların, farklı gezegen türlerini barındıran farklı sistem türlerinde birlikte çalışıp çalışmadığını deşifre etmeye çalışmak için örneklem boyutunu artırmak ve parametre alanını genişletmek ilginç olurdu” diye yazıyorlar.

Gökbilimciler diğer güneş sistemleri hakkında bilgi edindikçe, hangi mekanizmaların hangi zamanlarda ve hangi koşullarda hakim olduğunun detayları netleşecek. Belki keşifleri, diğer güneş sistemleri hakkındaki varsayımlarımızı daha fazla test edecektir.