NASA’nın Webb Uzay Teleskobu, Kayalık Gezegen Oluşum Bölgesinde Su Buharını Tespit Etti

Bulgu, orada birleşebilecek karasal gezegenler için bir su rezervuarının mevcut olduğunu gösteriyor.

Su, su, her yerde – damlalar halinde değil, buhar olarak. Bilim adamları kullanıyor NASA‘S James Webb Uzay Teleskobu PDS 70 sistemindeki susuz gezegenlerin bir su rezervuarına erişimi olduğunu keşfettiler. Daha da önemlisi, su buharı yıldızın 100 milyon mil yakınında bulundu – Dünya gibi karasal gezegenlerin oluşabileceği bölge. (Dünya, Güneşimizden 93 milyon mil uzakta yörüngede döner.)

PDS 70, Güneşimizden daha soğuktur ve 5,4 milyon yaşında olduğu tahmin edilmektedir. Bilinen iki gaz devi gezegene ev sahipliği yapıyor ve bunlardan en az biri hala malzeme topluyor ve büyüyor. Bu, halihazırda iki veya daha fazla protogezegene ev sahipliği yaptığı bilinen bir diskin karasal bölgesinde suyun ilk tespitidir.

Webb’in MIRI (Orta Kızılötesi Enstrüman) ile elde edilen PDS 70’in protogezegen diskinin bir spektrumu, su buharından kaynaklanan bir dizi emisyon çizgisini gösterir. Bilim adamları, suyun sistemin iç diskinde, yıldızdan 100 milyon milden daha kısa mesafelerde – kayalık, karasal gezegenlerin oluşabileceği bölge – olduğunu belirlediler. Kredi: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

Webb Uzay Teleskobu Kayalık Gezegen Oluşum Bölgesinde Su Buharını Tespit Etti

Su, bildiğimiz şekliyle yaşam için gereklidir. Bununla birlikte, suyun Dünya’ya nasıl ulaştığı ve aynı süreçlerin uzak yıldızların yörüngesinde dönen kayalık ötegezegenlerin tohumlanıp ekilemeyeceği bilimsel tartışma konuları olmaya devam ediyor. Bu tartışmalar, 370 ışıkyılı uzaklıkta yer alan PDS 70 gezegen sisteminden elde edilen yeni içgörülerden yararlanabilir. Bu yıldız sistemi, 5 milyar mile (veya 8 milyar kilometreye) yayılan bir boşlukla ayrılmış hem iç hem de dış gaz ve toz diski içerir. Bilinen iki gaz devi gezegen bu boşlukta bulunur.

NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’nun MIRI (Orta Kızılötesi Enstrüman) tarafından toplanan yeni veriler, sistemin iç diskinde, yıldızdan 100 milyon milden (160 milyon kilometre) daha yakın mesafelerde – kayalık, karasal gezegenlerin oluşabileceği bölge – su buharı tespit etti. (Dünya, Güneşimizden 93 milyon mil uzakta yörüngede dönüyor.) Özellikle, bu, iki veya daha fazla protogezegene ev sahipliği yaptığı zaten onaylanmış bir diskin karasal bölgesinde ilk kez su tespit ediliyor.

“Diğer disklerde su gördük, ancak çok yakın değil ve şu anda gezegenlerin bir araya geldiği bir sistemde. Almanya, Heidelberg’deki Max Planck Astronomi Enstitüsü’nden (MPIA) baş yazar Giulia Perotti, “Webb’den önce bu tür bir ölçüm yapamıyorduk” dedi.

Makalenin ortak yazarlarından MPIA direktörü Thomas Henning, “Bu keşif, Dünya’ya benzer kayalık gezegenlerin tipik olarak oluştuğu bölgeyi araştırdığı için son derece heyecan verici” dedi. Henning, tespiti yapan Webb’in MIRI (Orta Kızılötesi Enstrüman) eş-baş araştırmacısı ve verileri alan MINDS (MIRI Orta Kızılötesi Disk Araştırması) programının baş araştırmacısıdır.

Gezegen Oluşturmak İçin Buharlı Bir Ortam

PDS 70, tahmini yaşı 5,4 milyon yıl olan, Güneşimizden daha soğuk olan K-tipi bir yıldızdır. Bu, su buharının keşfini şaşırtıcı kılan, gezegen oluşturan disklere sahip yıldızlar açısından nispeten eskidir.

Zamanla, gezegen oluşturan disklerin gaz ve toz içeriği azalır. Ya merkezdeki yıldızın radyasyonu ve rüzgarları bu tür malzemeleri savurur ya da toz büyüyerek sonunda gezegenleri oluşturan daha büyük nesnelere dönüşür. Daha önceki çalışmalar, benzer şekilde yaşlanmış disklerin merkezi bölgelerindeki suyu tespit edemediğinden, gökbilimciler sert yıldız radyasyonuna dayanamayacağından şüpheleniyorlardı ve bu da herhangi bir kayalık gezegenin oluşumu için kuru bir ortama yol açıyordu.

Gökbilimciler henüz PDS 70’in iç diskinde oluşan herhangi bir gezegen tespit etmediler. Ancak, kayalık dünyalar inşa etmek için hammaddeleri silikat formunda görüyorlar. Su buharının saptanması, orada kayalık gezegenler oluşuyorsa, en başından itibaren kendilerine uygun suya sahip olacakları anlamına gelir.

“Nispeten yüksek miktarda küçük toz tanecikleri buluyoruz. Hollanda’daki Radboud Üniversitesi’nden ortak yazar Rens Waters, “Su buharı tespitimizle birleştiğinde, iç disk çok heyecan verici bir yer” dedi.

Suyun Kökeni Nedir?

Keşif, suyun nereden geldiği sorusunu gündeme getiriyor. MINDS ekibi bulgularını açıklamak için iki farklı senaryoyu değerlendirdi.

Bir olasılık, su moleküllerinin, hidrojen ve oksijen atomları birleşirken onları tespit ettiğimiz yerde oluşmasıdır. İkinci bir olasılık, buzla kaplı toz parçacıklarının soğuk dış diskten sıcak iç diske taşınmasıdır, burada su buzu süblimleşir ve buhara dönüşür. Böyle bir taşıma sistemi, tozun iki dev gezegen tarafından oyulmuş büyük bir boşluktan geçmesi gerekeceği için şaşırtıcı olacaktır.

Keşfin ortaya çıkardığı bir başka soru da, yıldızın ultraviyole ışığı herhangi bir su molekülünü parçaladığında, suyun yıldıza bu kadar yakın bir yerde nasıl hayatta kalabildiğidir. Büyük olasılıkla, toz ve diğer su molekülleri gibi çevreleyen maddeler koruyucu bir kalkan görevi görür. Sonuç olarak, PDS 70’in iç diskinde tespit edilen su, yok edilmeden hayatta kalabilir.

Nihayetinde ekip, daha da büyük bir anlayış elde etmek amacıyla PDS 70 sistemini incelemek için Webb’in iki aracını daha kullanacak: NIRCam (Yakın Kızılötesi Kamera) ve NIRSpec (Yakın Kızılötesi Spektrograf).

Bu gözlemler, Garantili Zamanlı Gözlem programı 1282 kapsamında alınmıştır. Bu bulgu dergide yayınlanmıştır. Doğa.

Referans: “PDS 70 diskinin karasal gezegen oluşturma bölgesindeki su”, G. Perotti, V. Christiaens, Th. Henning, B. Tabone, LBFM Waters, I. Kamp, G. Olofsson, SL Grant, D. Gasman, J. Bouwman, M. Samland, R. Franceschi, EF van Dishoeck, K. Schwarz, M. Güdel, P.-O. Lagage, TP Ray, B. Vandenbussche, A. Abergel, O. Absil, AM Arabhavi, I. Argyriou, D. Barrado, A. Boccaletti, A. Caratti o Garatti, V. Geers, AM Glauser, K. Justannont, F. Lahuis, M. Mueller, C. Nehmé, E. Pantin, S. Scheithauer, C. Waelkens, R. Guadarrama, H Jang, J. Kanwar, M. Morales-Calderón, N. Pawellek, D. Rodgers-Lee, J. Schreiber, L. Colina, TR Greve, G. Östlin ve G. Wright, 24 Temmuz 2023, Doğa.
DOI: 10.1038/s41586-023-06317-9

James Webb Uzay Teleskobu, dünyanın önde gelen uzay bilimi gözlemevidir. Webb, güneş sistemimizdeki gizemleri çözüyor, diğer yıldızların etrafındaki uzak dünyalara bakıyor ve evrenimizin gizemli yapılarını ve kökenlerini ve bizim evrendeki yerimizi araştırıyor. Webb, NASA tarafından ortakları ESA ile yürütülen uluslararası bir programdır (Avrupa Uzay Ajansı) ve Kanada Uzay Ajansı.