Gökbilimciler, yıldızının etrafındaki sarmal kollardan sorumlu zor gezegen keşfetti

Samanyolu’nun tasvirleri, merkezden dışarıya doğru uzanan yıldızlarla dolu sarmal “kolların” kıvrımlı bir modelini gösterir. Yapım aşamasında olan bazı genç yıldızları çevreleyen dönen gaz ve toz bulutlarında da benzer modeller gözlemlendi.

Genç gezegenlerin doğum yerleri olan bu sözde protogezegen diskleri, bilim adamlarının ilgisini çekiyor çünkü güneş sisteminin emekleme döneminde nasıl göründüğüne ve genel olarak gezegenlerin nasıl oluşabileceğine dair bir fikir veriyorlar. Bilim adamları uzun zamandır bu disklerdeki sarmal kolların yeni oluşan gezegenlerden kaynaklanabileceğini düşündüler, ancak şimdiye kadar hiçbiri tespit edilmemişti.

yılında yayınlanan bir makalede Doğa Astronomisi, Arizona Üniversitesi araştırmacıları, MWC 758c olarak adlandırılan ve bebek gezegen sisteminde sarmal kolları oluşturabilecek dev bir ötegezegenin keşfini bildirdiler. Gökbilimciler ayrıca, bilim adamlarının geçmişte bu gezegeni bulmak için neden mücadele ettiklerine ve yöntemlerinin benzer durumlarda diğer gizli gezegenleri tespit etmek için nasıl uygulanabileceğine dair olasılıklar önermektedir.

Makalenin baş yazarı ve Arizona Üniversitesi Steward Gözlemevi’nde doktora sonrası araştırmacı olan Kevin Wagner, “Çalışmamız, bu sarmal kolların dev gezegenlerden kaynaklandığına dair sağlam bir kanıt ortaya koyuyor” dedi. “Ve yeni James Webb Uzay Teleskobu ile, MWC 758c gibi daha fazla gezegen arayarak bu fikri daha fazla test edebileceğiz ve destekleyebileceğiz.”

Gezegenin yıldızı Dünya’dan yaklaşık 500 ışıkyılı uzaklıkta bulunuyor ve sadece birkaç milyon yaşında – bizim 4,6 milyar yaşındaki güneşimize kıyasla bir embriyo. Bu nedenle, dönen enkazın sistemden dışarı atılması, yıldız tarafından yutulması veya gezegenlere, aylara, asteroitlere ve kuyruklu yıldızlara dönüşmesi yaklaşık 10 milyon yıl sürdüğü için, sistem hala bir ata-gezegen diskine sahiptir. Bu sistemin enkazındaki belirgin sarmal model, ilk keşfedilen 2013’te ve gökbilimciler, dev gezegenler oluşturmaya yönelik teorik simülasyonlarla bağlantıya dikkat çektiler.

Wagner, “Bu sistemi, kendi güneş sistemimizin ömrü boyunca nasıl %1’den daha az görüneceğine dair bir benzetme olarak düşünüyorum” dedi. “Dev bir gezegen olan Jüpiter, muhtemelen milyarlarca yıl önce kendi diskimizle etkileşime girdi ve yerçekimiyle şekillendirdi, bu da sonunda Dünya’nın oluşumuna yol açtı.”

Gökbilimciler, mevcut teleskoplar kullanılarak görülebilen yıldız sistemlerindeki protogezegen disklerinin çoğunu görüntülediler. Tanımlanan yaklaşık 30 diskten, yaklaşık üçte biri sarmal kollara sahiptir—diskin gaz ve toz parçacıkları içinde belirgin girdaplar.

Wagner, “Sarmal kollar, gezegen oluşum sürecinin kendisi hakkında geri bildirim sağlayabilir.” Dedi. “Bu yeni gezegene ilişkin gözlemimiz, dev gezegenlerin erken oluştuğu, doğum ortamlarından kütle biriktirdiği ve ardından diğer, daha küçük gezegenlerin oluşması için sonraki ortamı kütleçekimsel olarak değiştirdiği fikrini daha da destekliyor.”

Sarmal kollar, yörüngedeki yoldaşın yıldızın yörüngesindeki malzeme üzerindeki yerçekimi çekmesi nedeniyle üretilir. Başka bir deyişle, dev bir gezegen gibi devasa bir eşlikçinin varlığının diskteki sarmal deseni tetiklemesi bekleniyordu. Fakat, önceki denemeler sorumlu gezegeni tespit etmek için boş çıktı-şimdiye kadar.

Wagner, “Bu gezegenlerden hiçbirini neden henüz görmediğimize dair açık bir soruydu” dedi. “Gezegen oluşum modellerinin çoğu, dev gezegenlerin oluşumlarından kısa bir süre sonra çok parlak olması gerektiğini ve bu tür gezegenlerin zaten tespit edilmiş olması gerektiğini öne sürüyor.”

Araştırmacılar sonunda MWC 758c’yi Büyük Dürbün Teleskop Girişimölçerini veya UArizona yapımı bir alet olan LBTI’yi kullanarak tespit edebildiler. dış gezegenleri daha kısa veya daha mavi dalga boylarında gözlemlemek için kullanılan aletler. Makalenin ortak yazarlarından ve LBTI baş enstrüman bilimcisi Steve Ertel’e göre, enstrümanın kızılötesi ışığı NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu veya JWST’ye benzer şekilde algılayabilen bir kamerası var.

Ertel, ötegezegenin Jüpiter’in kütlesinin en az iki katı olduğu tahmin edilse de, beklenmedik kırmızı rengi nedeniyle diğer teleskoplar tarafından görülemiyordu – Ertel, şimdiye kadar keşfedilen “en kırmızı” gezegen olduğunu söyledi. Daha uzun, daha kırmızı dalga boylarını tespit etmek, Dünya atmosferinin ve teleskopun kendisinin termal parıltısı nedeniyle daha kısa dalga boylarına göre daha zordur. LBTI, şimdiye kadar yapılmış en hassas kızılötesi teleskoplardan biridir ve daha büyük boyutu nedeniyle, MWC 758c gibi yıldızlarına çok yakın gezegenleri tespit etmede JWST’den bile daha iyi performans gösterebilir.

Ertel, “Bu gezegenin neden daha uzun dalga boylarında daha parlak olduğuna dair iki farklı model öneriyoruz.” Dedi. “Ya bu, beklenenden daha soğuk bir sıcaklığa sahip bir gezegendir ya da oluşumundan bu yana hala sıcak olan ve tozla örtülmüş bir gezegendir.”

Bir UArizona teorik astrofizikçisi olan ortak yazar Kaitlin Kratter, “Bu gezegeni çevreleyen çok fazla toz varsa, toz daha kısa dalga boylarını veya daha mavi ışığı emerek gezegenin yalnızca daha uzun, daha kırmızı dalga boylarında parlak görünmesini sağlar” dedi. “Daha az tozla çevrili daha soğuk bir gezegenin diğer senaryosunda, gezegen daha soluktur ve ışığının daha fazlasını daha uzun dalga boylarında yayar.”

Wagner, gezegenin çevresindeki büyük miktardaki tozun, gezegenin hala oluşmaya devam ettiğini ve Jüpiter’in etrafındaki Jüpiter uyduları gibi bir ay sistemi oluşturma sürecinde olabileceğini söylüyor. Öte yandan, gezegen daha soğuk modeli takip ederse, bu erken yıldız sistemlerinde gezegenlerin beklenenden daha soğuk oluşmasına neden olan ve gezegen bilimcilerini gezegen oluşum modellerini ve ötegezegen algılama stratejilerini gözden geçirmeye sevk eden bir şeyler olabilir.

Wagner, “Her iki durumda da, sarmal kolları olan bu sistemlerde daha kırmızı öngezegenler aramaya başlamamız gerektiğini artık biliyoruz” dedi.

Gökbilimciler, dev ötegezegeni James Webb Uzay Teleskobu ile gözlemledikten sonra, bebek sisteminde iki senaryodan hangisinin oynadığına dair bir yargıya varabileceklerini tahmin ediyorlar. Ekibe, bu gözlemleri tamamlamak için 2024’ün başlarında JWST’yi kullanması için zaman verildi.

Wagner, “JWST gözlemlerinden elde edilen sonuçlara bağlı olarak, bu yeni keşfedilen bilgiyi diğer yıldız sistemlerine uygulamaya başlayabiliriz” dedi ve “bu, diğer gizli gezegenlerin nerede pusuya yatmış olabileceğine dair tahminler yapmamıza izin verecek ve bize onları tespit etmek için hangi özellikleri aramamız gerektiğine dair bir fikir.”