Güneş benzeri yıldızların etrafında iki gezegen sisteminin keşfi

Dergide bugün (15 Aralık) yayınlanan bir çalışma Astronomi ve Astrofizik güneş analogları olarak da bilinen, güneşimize benzer yıldızların etrafında dönen iki yeni gezegen sisteminin keşfini ortaya koyuyor.

Çalışma, Laboratório Nacional de Astrofísica’da (LNA/MCTI) tam araştırmacı ve Institut d’astrophysique de Paris’te (IAP) yardımcı araştırmacı olan Dr. Eder Martioli ve Institut d’astrophysique de Paris (IAP).

TOI-1736 ve TOI-2141 olarak adlandırılan bu iki sistemin tespitinden sorumlu gözlemler, NASA’nın TESS uzay teleskobu ve güney Fransa’daki Haute-Provence Gözlemevi’ndeki (OHP) 1,93 m’lik teleskop üzerine kurulu SOPHIE spektrografı kullanılarak gerçekleştirildi; her ikisi de resimde gösterilmiştir. Şekil 1’de.

Bunun gibi gezegen sistemleri, yalnızca güneş benzeri yıldızların etrafındaki gezegenlerin oluşumu ve evrimi hakkındaki anlayışımızı genişletmekle kalmıyor, aynı zamanda ev sahibi yıldız ile güneşimiz arasındaki benzerlikten yararlanarak bu gezegenlerin fiziksel özelliklerinin daha hassas ölçümlerine olanak tanıyor.

Dış gezegenleri keşfetmek

Güneş benzeri bir yıldız olan 51 Pegasi b’nin etrafındaki ilk ötegezegenin 1995 yılında OHP’deki aynı 1,93 m’lik teleskop kullanılarak keşfedilmesi ve gökbilimciler Michel Mayor ve Didier Queloz’a Nobel Fizik Ödülü verilmesiyle sonuçlanan keşif, yeni bir devrimin başlangıcı oldu. evrendeki gezegen sistemleri anlayışımızda devrim.

Bugün 5.500’den fazla dış gezegen biliniyor ve bu sayı her geçen gün artıyor. Bu nesnelerin keşfi, yıldızların etrafındaki gezegenlerin oluşumunu ve farklı sistemlerde bulunan çeşitli fiziksel özellikleri inceleme fırsatı sunuyor.

İlk dış gezegenin keşfinden bu yana öğrenilen derslerden biri, güneş sisteminin benzersiz olmadığı ve olası tüm gezegen türlerini kapsamadığıdır. Örneğin, 51 Pegasi b gezegeni Jüpiter boyutundadır ancak yıldızına güneş sistemindeki diğer gezegenlerden çok daha yakın yörüngede olduğundan “sıcak Jüpiter” olarak adlandırılır. Dış gezegen sistemlerindeki diğer yaygın gezegen türleri arasında, her ikisi de güneş sistemimizde bulunmayan süper Dünyalar ve mini Neptünler bulunur.

Bir diğer önemli keşif ise, ister büyük ister küçük, ister sıcak ister soğuk olsun, çeşitli yıldız türlerinin gezegen oluşumunu engellememesidir. Ancak yıldız tipi belirli gezegen türlerinin frekansını etkileyebilir.

Dr. Eder Martioli’nin ekibinin çalışması, her biri bir mini Neptün’e ve biri de bir süper Jüpiter’e ev sahipliği yapan, güneşe çok benzeyen iki yıldızın incelenmesine odaklandı. Bu gezegenlerin hiçbirinin güneş sisteminde bir karşılığı yoktur. Bu, farklı özelliklere sahip gezegenlerin varlığının ve bu cisimlerin güneşimize benzer bir ortamda nasıl evrimleştiğinin daha derinlemesine anlaşılmasına olanak sağladı.

Gezegen sistemi TOI-2141

Bu keşifteki ilk sistem olan TOI-2141, bizden 250 ışıkyılı uzaklıkta bulunan, güneşimizle hemen hemen aynı büyüklükte ve biraz daha ileri yaşta bir yıldızdan oluşuyor. Kimyasal bileşimi ayrıca güneşe kıyasla daha ağır elementlerin az olduğunu ortaya koyuyor. Bu ağır elementlerin miktarı gezegen oluşum sürecinde önemli bir faktördür.

TOI-2141b gezegeni, yıldızın önünden geçtiği ve küçük periyodik tutulmalara neden olduğu geçiş yöntemi kullanılarak tespit edildi ve yıldızın parlaklığındaki değişiklikler izlenerek tespit edilmesi sağlandı. Mini Neptün olarak sınıflandırılan bu gezegenin çapı Dünya’nın üç katı, kütlesi ise Dünya’nın yaklaşık 24 katı kadardır. Yıldızın etrafındaki dönüşünü her 18,26 günde bir tamamlayarak, Dünya ile Güneş arasındaki mesafenin yalnızca %13’ü kadar bir mesafeyi korur.

Yıldıza yakınlığı nedeniyle gezegenin sıcaklığının yaklaşık 450°C olduğu tahmin ediliyor. Yoğunluğu, kayalık bir çekirdeğin ve yüksek sıcaklıklar nedeniyle yalnızca gaz halinde de olsa, büyük miktarda su içeren bir atmosferin varlığını akla getiriyor. Bu sistemde başka gezegen tanımlanmadı, ancak gözlem yöntemlerinin sınırlamaları nedeniyle daha küçük gezegenlerin bulunma olasılığı göz ardı edilemez.

Gezegen sistemi TOI-1736

Bu keşfin ikinci sistemi olan TOI-1736’nın biraz egzotik olduğu ortaya çıktı. Ana yıldız 290 ışıkyılı uzaklıkta yer alır ve özellikle sıcaklık ve yaş açısından güneşe çok benzer, güneşten yalnızca %15 daha büyüktür ve biraz daha yüksek ağır kimyasal element konsantrasyonuna sahiptir.

Bu çalışmada TOI-1736 sisteminin daha küçük ve daha soğuk bir eş yıldıza sahip olduğu, dolayısıyla onu ikili yıldız sistemi olarak nitelendirdiği keşfedildi. Bununla birlikte, daha soğuk olan yıldız, yalnızca birincil güneş benzeri yıldızın etrafında dönen gezegen sistemine müdahaleyi önleyecek kadar uzaktadır. Bu sistemde Şekil 2’de gösterildiği gibi en az iki gezegen tespit edilmiştir.

Bunlardan ilki olan TOI-1736b, aynı zamanda Dünya’dan 2,5 kat daha büyük çapa ve Dünya’nınkinden 13 kat daha büyük bir kütleye sahip bir mini Neptün’dür. Yıldızdan Dünya ile güneş arasındaki mesafenin yalnızca %7’sine eşdeğer bir mesafede geçişler ve yörüngeler sergiliyor ve her 7,1 günde bir yörüngeyi tamamlıyor. Bu yakınlık nedeniyle gezegen, yıldızdan çok daha fazla radyasyon alıyor ve bu da tahmini sıcaklığın 800°C olduğu anlamına geliyor.

İkinci gezegen TOI-1736c geçiş göstermiyor ve Dünya’nınkinden 2.800 kat daha büyük bir kütleye sahip, güneş sistemindeki en büyük gezegen olan Jüpiter’den neredeyse dokuz kat daha büyük. Bu boyutuyla TOI-1736c süper Jüpiter olarak sınıflandırılıyor ve yıldız olmayı kıl payı kaçırdı.

Her 570 günde bir yörüngesini tamamlar. Dünya’nın güneşe olan uzaklığından sadece %30 daha uzakta bulunan bu gezegen, TOI-1736 yıldızının sözde yaşanabilir bölgesinde yer alıyor. Bu bölge, yıldızın etrafında, gezegenin yüzeyinde sıvı haldeki suyun varlığına olanak sağlayacak uygun sıcaklıktaki bölge olarak tanımlanıyor.

TOI-1736c muhtemelen Jüpiter’e benzer bir gaz devidir, dolayısıyla Dünya’nınki gibi katı bir yüzeye sahip olması beklenmemektedir. Bununla birlikte, eğer TOI-1736c gezegeni tesadüfen bir aya ev sahipliği yapıyorsa, bu kadar katı bir cismin, potansiyel olarak sıvı suyun varlığına ve belki de yaşanabilir bir dünya olmasına olanak tanıyan bir atmosferi olabilir.

TOI-1736’nın gözlemleri, daha uzak bir mesafede yörüngede dönen olası bir üçüncü gezegenin işaretlerini ortaya çıkardı ve doğrulama için uzun vadeli izleme gerektiriyor. Bu nedenle ekip, güneşe çok benzeyen ancak çok çeşitli bir gezegen sistemine ev sahipliği yapan bu yıldız hakkında yakın zamanda daha fazla bilgi toplamayı umarak TOI-1736’yı OHP’deki SOPHIE spektrografı ile gözlemlemeye devam ediyor.