WASP-107b ve ana yıldızının sanatçı izlenimi. Katkıda bulunanlar: İllüstrasyon: LUCA Sanat Okulu, Belçika/ Klaas Verpoest (görseller), Johan Van Looveren (tipografi). Bilim: Achrène Dyrek (CEA ve Université Paris Cité, Fransa), Michiel Min (SRON, Hollanda), Leen Decin (KU Leuven, Belçika) / Avrupa MIRI EXO GTO ekibi / ESA / NASA
Bir gökbilimci ekibi, gök cisimiyle yapılan son gözlemleri kullandı. James Webb Uzay Teleskobu yakındaki atmosferi incelemek için dış gezegen WASP-107 b. WASP-107b’nin kabarık atmosferinin derinliklerine baktıklarında sadece su buharı ve kükürt dioksiti değil, silikat kum bulutlarını bile keşfettiler. Bu parçacıklar, malzemenin güçlü bir şekilde taşınmasını sergileyen dinamik bir atmosfer içinde bulunur.
Dünya çapındaki gökbilimciler, kendi Güneşimiz dışındaki yıldızların etrafında dönen gezegenler olan dış gezegenlerin çığır açan gözlemlerini gerçekleştirmek için James Webb Uzay Teleskobu (JWST) üzerindeki Orta Kızılötesi Aygıtın (MIRI) gelişmiş yeteneklerinden yararlanıyor. Bu büyüleyici dünyalardan biri, KU Astronomi Enstitüsü’nden araştırmacıların ortak liderliğinde Avrupalı gökbilimcilerden oluşan bir ekip tarafından gözlemlenen, Güneşimizden biraz daha soğuk ve daha az kütleli bir yıldızın etrafında dönen benzersiz bir gazlı ötegezegen olan WASP-107 b’dir. Leuven.
Gezegenin kütlesi aynı Neptün ancak büyüklüğü Neptün’ünkinden çok daha büyük, neredeyse büyüklüğüne yaklaşıyor Jüpiter. Bu özellik WASP-107b’yi daha ziyade ‘kabarık‘ Güneş sistemimizdeki gaz devi gezegenlerle karşılaştırıldığında. Bu dış gezegenin kabarıklığı, gökbilimcilerin, Jüpiter gibi bir güneş sistemi devi için elde edilen keşif derinliğiyle karşılaştırıldığında, atmosferinin yaklaşık 50 katı daha derine bakmasına olanak tanıyor.
WASP-107b, Güneşimizden biraz daha soğuk ve daha az kütleli bir yıldızın yörüngesinde dönen, gaz halindeki benzersiz bir ötegezegendir.
Derinlemesine Atmosfer Analizi
Avrupalı gökbilimcilerden oluşan ekip, bu ötegezegenin dikkat çekici kabarıklığından tam anlamıyla yararlanarak, atmosferinin derinliklerine bakmalarına olanak sağladı. Bu fırsat, atmosferinin karmaşık kimyasal bileşiminin çözülmesine yönelik bir pencere açtı. Bunun arkasındaki sebep oldukça basittir: sinyaller veya spektral özellikler, daha az yoğun bir atmosferde, daha kompakt bir atmosfere kıyasla çok daha belirgindir. Son çalışmaları şu anda şu adreste yayınlandı: Doğasu buharı, kükürt dioksit (SO) varlığını ortaya çıkarır2) ve silikat bulutları, ancak özellikle sera gazı metanının (CH4).
Bu tespitler, bu büyüleyici ötegezegenin dinamikleri ve kimyası hakkında önemli bilgiler sağlıyor. Birincisi, metanın yokluğu, potansiyel olarak sıcak bir iç mekana işaret ediyor ve gezegendeki ısı enerjisinin hareketine dair cezbedici bir bakış sunuyor.‘atmosferi. İkincisi, kükürt dioksitin (yanmış kibrit kokusuyla bilinir) keşfi büyük bir sürprizdi. Önceki modeller onun yokluğunu öngörmüştü ancak WASP-107b’nin yeni iklim modelleri‘WASP-107 b’nin atmosferi artık WASP-107 b’nin yumuşaklığının, atmosferinde kükürt dioksit oluşumunu karşıladığını gösteriyor. Ev sahibi yıldız, soğuk doğası nedeniyle nispeten küçük bir oranda yüksek enerjili foton yayıyor olsa da, bu fotonlar gezegenin derinliklerine ulaşabilir.‘Kabarık doğası sayesinde atmosferi. Bu, kükürt dioksit üretmek için gereken kimyasal reaksiyonların gerçekleşmesini sağlar.
Sıcak Neptün dış gezegeni WASP-107b’nin, JWST gemisindeki Orta Kızılötesi Enstrümanın (MIRI) Düşük Çözünürlüklü Spektrometresi (LRS) tarafından yakalanan bir iletim spektrumu, Neptün’deki su buharı, kükürt dioksit ve silikat (kum) bulutlarına dair kanıtları ortaya koyuyor. gezegenin atmosferi. Katkıda bulunanlar: Michiel Min / Avrupa MIRI EXO GTO ekibi / ESA / NASA
Bulut Bileşimi ve Dinamikleri
Ancak gözlemlediklerinin hepsi bu değil. Hem kükürt dioksitin hem de su buharının spektral özellikleri, bulutsuz bir senaryoya kıyasla önemli ölçüde azalmıştır. Yüksek irtifa bulutları atmosferdeki su buharını ve kükürt dioksiti kısmen gizler. Diğer ötegezegenlerde bulutların olduğu anlaşılsa da bu, gökbilimcilerin bu bulutların kimyasal bileşimini kesin olarak tanımlayabildiği ilk örneği işaret ediyor. Bu durumda bulutlar, kumun ana bileşeni olarak dünyanın birçok yerinde bulunan, insanlar için tanıdık bir madde olan küçük silikat parçacıklarından oluşur.
KU Leuven’den başyazar Prof. Leen Decin, “JWST, olağanüstü bir hızda benzeri görülmemiş bilgiler sunarak dış gezegen karakterizasyonunda devrim yaratıyor” diyor. “JWST’nin MIRI cihazı tarafından bu kabarık dış gezegende kum, su ve kükürt dioksit bulutlarının keşfi çok önemli bir kilometre taşıdır. Gezegensel oluşum ve evrim anlayışımızı yeniden şekillendiriyor ve kendi Güneş Sistemimize yeni bir ışık tutuyor.”
Avrupalı gökbilimcilerden oluşan bir ekip, WASP-107 ba’nın kabarık atmosferinin derinliklerine bakarken yalnızca su buharı ve kükürt dioksiti değil, silikat kum bulutlarını bile keşfetti. Katkıda bulunanlar: İllüstrasyon: LUCA Sanat Okulu, Belçika/ Klaas Verpoest (görseller), Johan Van Looveren (tipografi). Bilim: Achrène Dyrek (CEA ve Université Paris Cité, Fransa), Michiel Min (SRON, Hollanda), Leen Decin (KU Leuven, Belçika) / Avrupa MIRI EXO GTO ekibi / ESA / NASA
Sıcaklık ve Bulut Oluşumu
Dünya’nın aksine‘Suyun düşük sıcaklıklarda donduğu, sıcaklığı 1000 dereceye ulaşan gaz halindeki gezegenlerin bulunduğu atmosfer santigrat (~1800 derece Fahrenhayt), silikat parçacıkları donarak bulutlar oluşturabilir. Bununla birlikte, dış atmosferde yaklaşık 500 santigrat derece (~900 Fahrenheit derece) sıcaklığa sahip WASP-107 b durumunda, geleneksel modeller bu silikat bulutlarının, sıcaklıkların önemli ölçüde daha yüksek olduğu atmosferin derinliklerinde oluşması gerektiğini öngörüyordu. . Ayrıca atmosferin yüksek kesimlerinde kum bulutları da yağar. Peki bu kum bulutlarının yükseklerde var olması ve varlığını sürdürmesi nasıl mümkün olabiliyor?
Başyazar Dr. Michiel Min’e göre: “Bu kum bulutlarını atmosferin yükseklerinde görmemiz, kum yağmuru damlacıklarının daha derin, çok sıcak katmanlarda buharlaşması ve ortaya çıkan silikat buharının etkili bir şekilde yukarıya doğru hareket etmesi anlamına gelmelidir. bir kez daha silikat bulutları oluşturmak üzere yeniden yoğunlaşırlar. Bu, kendi Dünyamızdaki su buharı ve bulut döngüsüne çok benziyor ancak kumdan oluşan damlacıklar içeriyor.” Dikey taşıma yoluyla gerçekleşen bu sürekli süblimleşme ve yoğunlaşma döngüsü, WASP-107 b’nin atmosferindeki kum bulutlarının kalıcı varlığından sorumludur.
James Webb Uzay Teleskobu, dış gezegenlerin atmosferlerini incelemek için tasarlandı ve bu gezegenlerin yaşanabilir olup olmadığını veya biyolojik imzalar içerip içermediğini belirleyebildi. Kredi bilgileri: Northrop Grumman
Gezegen Dışı Araştırmalardaki Gelişmeler
Bu öncü araştırma, yalnızca WASP-107b’nin egzotik dünyasına ışık tutmakla kalmıyor, aynı zamanda dış gezegen atmosferlerine ilişkin anlayışımızın sınırlarını da zorluyor. Bu uzak dünyalardaki kimyasalların ve iklim koşullarının karmaşık etkileşimini ortaya çıkararak, ötegezegen araştırmalarında önemli bir dönüm noktasına işaret ediyor.
“JWST, Güneş Sistemimizde benzeri olmayan bir ötegezegenin derin atmosferik karakterizasyonunu mümkün kılıyor, yeni dünyaları ortaya çıkarıyoruz!” diyor CEA Paris’ten başyazar Dr. Achrène Dyrek.
MIRI Cihazının Tasarımı ve Geliştirilmesi
Belçika federal bilim politikası ofisi BELSPO’nun ESA PRODEX programı aracılığıyla sağladığı fon sayesinde, Belçikalı mühendisler ve bilim adamları, Centre Spatial de Liege (CSL), Thales Alenia Space (Charleroi) dahil olmak üzere MIRI cihazının tasarımında ve geliştirilmesinde önemli bir rol oynadılar. ) ve OIP Sensör Sistemleri (Oudenaarde). KU Leuven’deki Astronomi Enstitüsü’ndeki cihaz bilimcileri, MIRI cihazını Birleşik Krallık’taki laboratuvarlarda uzay ortamını simüle eden özel test odalarında kapsamlı bir şekilde test etti. NASA Goddard ve NASA Johnson Uzay merkezleri.
“Avrupa ve Amerika Birleşik Devletleri’ndeki meslektaşlarımızla neredeyse 20 yıldır MIRI cihazını geliştiriyor ve test ediyoruz. KU Leuven’den alet uzmanı Dr. Bart Vandenbussche, aletimizin bu ilgi çekici ötegezegenin atmosferini ortaya çıkardığını görmek çok ödüllendirici” diyor.
Bu çalışma, JWST gözlemlerinin çeşitli bağımsız analizlerinin sonuçlarını birleştiriyor ve yalnızca MIRI cihazının oluşturulmasına değil, aynı zamanda MIRI ile elde edilen gözlemsel verilere yönelik kalibrasyon ve analiz araçlarına da harcanan yılları temsil ediyor” diyor Dr. Jeroen Bouwman Almanya’daki Max-Planck-Institut für Astronomie’den.
Referans: “JWST MIRI ile sıcak Neptün’de SO2, silikat bulutları ancak CH4 tespit edilmedi” 15 Kasım 2023, Doğa.
DOI: 10.1038/s41586-023-06849-0
Finansman: KU Leuven, Marie Sklodowska-Curie Actions
Daha fazla bilgi
- Bu gözlemler Garantili Zaman Gözlem Programı 1280’in bir parçası olarak alınmıştır.
- James Webb Uzay Teleskobu dünyadır‘dünyanın önde gelen uzay bilimi gözlemevi. Webb, güneş sistemimizdeki gizemleri çözüyor, diğer yıldızların etrafındaki uzak dünyalara bakıyor ve evrenimizin gizemli yapılarını ve kökenlerini ve onun içindeki yerimizi araştırıyor. Webb, NASA’nın ortakları ESA ile birlikte yürüttüğü uluslararası bir programdır (Avrupa Uzay Ajansı) ve Kanada Uzay Ajansı.
- Avrupa konsorsiyum ekibi, 12 ülkedeki 29 araştırma kurumundan 46 gökbilimciden oluşuyor. KU Leuven’den ekipte Leen Decin, Thomas Konings, Bart Vandenbussche, Ioannis Argyriou ve Linus Heinke yer alıyor.