TRAPPIST-1 kırmızı cüce yıldızının bu sanatsal temsili, onun çok aktif doğasını sergiliyor. Yıldızın birçok yıldız lekesi (güneş lekelerine benzer şekilde yüzeyinin daha soğuk bölgeleri) ve parlamaları var gibi görünüyor. Sistemin merkez yıldızına en yakın gezegen olan TRAPPIST-1 b ötegezegeni, görünürde bir atmosfer olmadan ön planda görülebiliyor. Sistemin yaşanabilir bölgesindeki gezegenlerden biri olan TRAPPIST-1 g ötegezegeni, arka planda yıldızın sağında görülebiliyor. TRAPPIST-1 sistemi, Dünya boyutunda yedi ötegezegen içerir. Katkıda bulunanlar: Benoît Gougeon, Montréal Üniversitesi
Gökbilimciler, TRAPPIST-1 ötegezegen sisteminin incelenmesinde, yıldız kirliliğinin rolünün vurgulanması ve TRAPPIST-1 b’nin potansiyel atmosferlerinin keşfedilmesi konusunda çığır açıcı gelişmeler kaydettiler.
Université de Montréal’deki bir ekip tarafından yönetilen gökbilimciler, ilk kez 2016 yılında bir gün insanlara yaşayabilecek bir yer sağlayabileceği yönündeki spekülasyonların ortasında keşfedilen ilgi çekici TRAPPIST-1 dış gezegen sistemini anlamada önemli ilerleme kaydetti.
Yeni araştırma sadece TRAPPIST-1 b’nin doğasına ışık tutmakla kalmıyor, aynı zamanda dış gezegen Sistemin yıldızına en yakın yörüngede dolaşması, ötegezegenleri incelerken ana yıldızların önemini de gösterdi.
Yayınlanan Astrofizik Günlük MektuplarıUdeM’in Trottier Ötegezegen Araştırma Enstitüsü’ndeki (iREx) gökbilimciler ve Kanada, Birleşik Krallık ve ABD’deki meslektaşları tarafından elde edilen bulgular, yıldız faaliyetleri ile ötegezegen özellikleri arasındaki karmaşık etkileşime ışık tutuyor.
TRAPPIST-1 Sistemi
TRAPPIST-1, Dünya’dan yaklaşık 40 ışıkyılı uzaklıkta bulunan, güneşimizden çok daha küçük ve daha soğuk bir yıldızdır. Yedi yıl önce Dünya büyüklüğündeki yedi dış gezegenin keşfinden bu yana, hem bilim adamlarının hem de uzay meraklılarının dikkatini çekti. Yıldızlarının etrafında sıkı bir şekilde paketlenmiş ve üçü yaşanabilir bölge içinde olan bu dünyalar, güneş sistemimizin ötesinde potansiyel olarak yaşanabilir ortamlar bulma umutlarını ateşledi.
Bu çizim, gezegenlerin çapları, kütleleri ve ana yıldızdan uzaklıkları hakkındaki mevcut verilere dayanarak TRAPPIST-1 gezegen sisteminin nasıl görünebileceğini göstermektedir. Gökbilimciler onlara TRAPPIST-1a, TRAPPIST-1b ve benzeri gezegenler adını verdiler. Kredi bilgileri: NASA/JPL-Caltech
iREx doktora öğrencisi Olivia Lim liderliğindeki araştırmacılar, güçlü James Webb Uzay Teleskobu (JWST) TRAPPIST-1’i gözlemlemek için b. Gözlemleri, JWST’nin ilk faaliyet yılında Kanada liderliğindeki en büyük Genel Gözlemciler (GO) programının bir parçası olarak toplandı. (Bu program aynı zamanda sistemdeki diğer üç gezegenin, TRAPPIST-1 c, g ve h’nin gözlemlerini de içeriyordu.) TRAPPIST-1 b, Kanada uydusunu kullanarak iki geçiş sırasında (gezegenin yıldızının önünden geçtiği an) gözlemlendi. JWST’de yapılmış NIRISS cihazı.
Gözlem Teknikleri ve Ön Bulgular
GO programının baş Araştırmacısı Lim, “Bunlar herhangi bir TRAPPIST-1 gezegeninin JWST tarafından elde edilen ilk spektroskopik gözlemleridir ve biz bunları yıllardır bekliyorduk” dedi.
O ve meslektaşları uzak dünyaya daha derinlemesine bakmak için iletim spektroskopisi tekniğini kullandılar. Gökbilimciler, geçiş sırasında dış gezegenin atmosferinden geçtikten sonra merkezi yıldızın ışığını analiz ederek, o atmosferde bulunan moleküller ve atomlar tarafından geride bırakılan benzersiz parmak izini görebilirler.
Olivia Lim, Ph.D. Montréal Üniversitesi’ndeki Trottier Dış Gezegen Araştırma Enstitüsü öğrencisi, James Webb Uzay Teleskobu’ndan alınan TRAPPIST-1 sisteminin ilk spektroskopik verilerini kullanarak dış gezegen TRAPPIST-1 b ve yıldızını inceleyen ekibe liderlik etti. Kredi bilgileri: Amélie Philibert, Montréal Üniversitesi
‘Sadece Küçük Bir Alt Küme’
NIRISS cihazının Baş Araştırmacısı ve çalışmanın ortak yazarı René Doyon, “Bu, bu benzersiz gezegen sistemine ilişkin henüz gelmemiş ve analiz edilecek çok sayıda gözlemin sadece küçük bir alt kümesidir” diye ekliyor. “Bu ilk gözlemler, NIRISS ve JWST’nin genel olarak kayalık gezegenlerin etrafındaki ince atmosferleri araştırma gücünü vurguluyor.”
Gökbilimcilerin temel bulgusu, bir dış gezegenin doğasını belirlemeye çalışırken yıldız aktivitesinin ve kirlenmenin ne kadar önemli olduğuydu. Yıldız kirliliği, yıldızın karanlık noktalar ve parlak fakülalar gibi kendi özelliklerinin ötegezegenin atmosferinin ölçümleri üzerindeki etkisini ifade eder.
Ekip, yıldız kirliliğinin TRAPPIST-1 b’nin ve muhtemelen sistemdeki diğer gezegenlerin iletim spektrumunu şekillendirmede çok önemli bir rol oynadığına dair ikna edici kanıtlar buldu. Merkezdeki yıldızın faaliyeti, gözlemciyi ötegezegenin atmosferinde belirli bir molekül tespit ettiğine inandırabilecek “hayalet sinyaller” yaratabilir.
Bilim adamları, bu sonucun, tüm ötegezegen sistemlerine ilişkin gelecekteki gözlemleri planlarken yıldız kirliliğini dikkate almanın önemini vurguladığını söylüyor. Bu durum özellikle TRAPPIST-1 gibi sistemler için geçerlidir çünkü sistem, özellikle yıldız lekeleri ve sık görülen parlama olayları nedeniyle aktif olabilen bir kırmızı cüce yıldızın etrafında merkezlenmiştir.
Lim, “Yıldız noktalarından ve fakülalardan kaynaklanan kirlenmeye ek olarak, yıldızın birkaç dakika veya saat boyunca daha parlak göründüğü, öngörülemeyen bir olay olan bir yıldız parlaması gördük” dedi. “Bu parlama, gezegen tarafından engellenen ışık miktarına ilişkin ölçümümüzü etkiledi. Yıldız aktivitesinin bu tür imzalarını modellemek zordur ancak verileri doğru yorumladığımızdan emin olmak için bunları hesaba katmamız gerekir.”
Modelleme ve Analiz
Topladıkları JWST gözlemlerine dayanarak Lim ve ekibi, TRAPPIST-1 b için bir dizi atmosferik modeli araştırarak çeşitli olası bileşimleri ve senaryoları inceledi.
Bulutsuz, hidrojen açısından zengin atmosferlerin varlığını güvenle dışlayabileceklerini buldular; başka bir deyişle, TRAPPIST-1 b’nin çevresinde net, geniş bir atmosfer yok gibi görünüyor. Ancak veriler, saf su, karbon dioksit veya metandan oluşanlar gibi daha ince atmosferleri veya Titan’ın uydusu Titan’ınkine benzer bir atmosferi kesinlikle dışlayamıyordu. Satürn ve Güneş Sistemi’nde kendi atmosferine sahip tek ay.
Bu sonuçlar genel olarak MIRI cihazıyla TRAPPIST-1 b’nin önceki (fotometrik ve spektroskopik değil) JWST gözlemleriyle tutarlıdır. Yeni çalışma aynı zamanda Kanada’nın NIRISS cihazının, Dünya büyüklüğündeki ötegezegenlerin atmosferlerini etkileyici seviyelerde araştırabilen, yüksek performanslı, hassas bir araç olduğunu da kanıtlıyor.
Referans: Olivia Lim, Björn Benneke, René Doyon, Ryan J. MacDonald, Caroline Piaulet, Étienne Artigau, Louis-Philippe Coulombe tarafından yazılan “JWST/NIRISS ile TRAPPIST-1 b’nin Atmosfer Keşfi: İletim Spektrumunda Güçlü Yıldız Kirlenmesine İlişkin Kanıt” , Michael Radica, Alexandrine L’Heureux, Loïc Albert, Benjamin V. Rackham, Julien de Wit, Salma Salhi, Pierre-Alexis Roy, Laura Flagg, Marylou Fournier-Tondreau, Jake Taylor, Neil J. Cook, David Lafrenière, Nicolas B Cowan, Lisa Kaltenegger, Jason F. Rowe, Néstor Espinoza, Lisa Dang ve Antoine Darveau-Bernier, 22 Eylül 2023, Astrofizik Günlük Mektupları.
DOI: 10.3847/2041-8213/acf7c4