Sanatçının, Dünya’dan yaklaşık 670 ışıkyılı uzaklıkta bir yıldızın etrafında dönen sıcak bir Jüpiter gezegeni ve CUTE uzay aracının bilimsel hedefi olan KELT-9b’yi tasvir etmesi. Kredi: NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi
NASA‘nin CUTE uzay aracı, küçük boyutuna rağmen, “sıcak Jüpiterler” hakkındaki bilgimizi önemli ölçüde geliştirerek çeşitli atmosferik davranışları ortaya çıkardı ve gezegen evrimi anlayışımıza katkıda bulunurken aynı zamanda öğrencilere pratik deneyimler sunuyor.
Uzay aracı mısır gevreği kutusu büyüklüğünde “Sıcak Jüpiterler” olarak adlandırılan büyük ve kabarık gezegenlerin atmosferlerine ilişkin kesin ölçümler topladı. CU Boulder’dan bir ekibin liderliğindeki bulgular, bu dünyaların ve diğer birçok dünyanın etrafındaki atmosferlerin uzaya nasıl kaçtığını ortaya çıkarmaya yardımcı olabilir.
Gözlemler, Colorado Ultraviyole Geçiş Deneyi (CUTE) olarak bilinen çalışkan bir NASA uzay aracından gelen ilk sonuçlardır.
Misyonun baş araştırmacısı Kevin France, grubun sonuçlarını San Francisco’daki Amerikan Jeofizik Birliği’nin 2023 toplantısında sundu.
Sadece 14 inç uzunluğundaki küçücük uzay aracı sevimli olabilir, ancak bilimsel bulgular başka bir şey değil. Eylül 2021’deki lansmanından bu yana CUTE, tek ultraviyole teleskopunu Dünya’dan yüzlerce ışıkyılı uzaklıktaki bir dizi sıcak Jüpiter’e yöneltti.
Sıcak Jüpiterlerin Özellikleri
Sıcak Jüpiterler galaksideki en sıcak ve en kızgın gezegenler arasındadır. Adından da anlaşılacağı gibi onlar da bizim gibi gaz devleridir. Jüpiter. Ancak bu gezegenler kendi yıldızlarına çok daha yakın bir şekilde sarılırlar ve yörüngelerini kabaca birkaç Dünya gününde bir tamamlarlar. Bu süreçte yıldız radyasyonu sıcak Jüpiterleri binlerce dereceye kadar pişiriyor Fahrenhaytve atmosferleri, fırında kabaran ekmek gibi muazzam boyutlara kadar şişer.
Araştırmacılar uzun süredir, yıldız radyasyonundan kaynaklanan bu sürekli darbenin, bazı ötegezegenlerin etrafındaki atmosferleri milyonlarca ila milyarlarca yıl boyunca sıyırıp atabileceğinden şüpheleniyorlardı. CUTE’den elde edilen veriler sürecin bu kadar basit olmayabileceğini gösteriyor.
Çeşitli sıcak Jüpiter gezegenleri. Katkıda bulunanlar: ESA/Hubble ve NASA
Çok sayıda lisans ve yüksek lisans öğrencisinden oluşan CUTE ekibi şu ana kadar yedi sıcak Jüpiter gözlemledi ve yenileri de yolda. Bazıları atmosferlerini kaybediyor gibi görünüyor, ancak diğerleri öyle değil.
Atmosfer ve Uzay Fiziği Laboratuvarı (LASP) ve Astrofizik ve Gezegen Bilimleri Bölümü’nde doçent olan France, “Gezegenler her türlü şekilde geliyor gibi görünüyor” dedi.
CUTE’un bilim insanlarına Dünya’da var olan pek çok gezegen türüne ilişkin alan rehberlerini oluşturmalarında yardımcı olduğunu ekledi. Samanyolu Galaksi; Dünya’nın yakın komşularına hiç benzemeyenler de dahil.
Fransa, “Güneş sistemimizin evrendeki güneş sistemleri ailesine nasıl uyduğunu anlamak istiyoruz” dedi. “Bu, büyük gezegenleri, küçük gezegenleri, yaşama sahip olabilecekleri ve kesinlikle olmayanları ve bu gezegenlerde işleyen tüm önemli fiziksel süreçleri anlamak anlamına geliyor.”
CUTE sistem mühendisi Rick Kohnert ve eski LASP yüksek lisans öğrencisi Arika Egan, CU Boulder kampüsündeki küçük uyduyla poz veriyor. Kredi bilgileri: LASP
Burası Sıcaklaşıyor
CUTE’un bilimsel başarıya giden yolu kolay değildi.
Ne zaman uzay aracı ilk kez Dünya etrafındaki yörüngeye girdiFransa ve meslektaşları, birkaç aksaklık yaşandığını hemen fark ettiler; bu, daha önce uzaya hiç gönderilmemiş teknolojiyi sıklıkla test eden birçok küçük uydu veya CubeSats için normal bir sorundu. Bir durumda, CUTE’un teleskopunu koruyan deklanşör, olması gerekmediği halde aniden kapanıyordu.
Çok sayıda lisans ve yüksek lisans öğrencisinin yer aldığı ekip pes etmedi. Araştırmacılar uzay aracına kapağını açmasını emrettiler, ardından onu besleyen pili boşaltarak cihazın tekrar kapanmasını engellediler.
SEVİMLİ görev logosu. Kredi bilgileri: LASP
Fransa, “CUTE bugün hala çalışıyor ve veri topluyor” dedi. “İlk gerçek bilimsel sonuçlarımızı aldığımızda gerçekten heyecan vericiydi.”
CUTE, uzaktaki gezegenleri kendi yıldızlarının önünden geçerken gözlemliyor ve bu süreçte bu yıldızlardan gelen ultraviyole ışığın azalmasına neden oluyor. Bazı durumlarda uzay aracı o kadar hassastır ki, yıldız ışığının yalnızca %1 oranında azaldığını tespit edebilir.
Eylül ayında yayınlanan bir makalede araştırmacılar, WASP-189b adı verilen bir dünyaya ilişkin gözlemlerini anlattılar. Bu gezegen, Dünya’dan 300 ışıkyılı veya binlerce trilyon mil uzakta, Terazi takımyıldızındaki bir yıldızın yörüngesinde dönüyor. Ekibin sonuçlarına göre, atmosferi yaklaşık 15.000 Fahrenheit dereceye ulaşan sıcaklıklarıyla aynı zamanda inanılmaz derecede sıcak. Bu, güneşin yüzeyinden binlerce derece daha sıcak.
CUTE’un gözlemleri ayrıca gazın WASP-189b çevresinden saniyede yaklaşık 400 milyon kilogramlık (yaklaşık 900 milyon pound) benzer şaşırtıcı bir hızla kaçtığını gösteriyor.
Gelişen Gezegenler
CUTE’un ilk iki yılında incelediği gezegenlerin hepsi bu kadar heyecan verici değildi. Yayınlanmamış sonuçlarda ekip, MASCARA-4b adı verilen ve pek fazla gaz kaybetmeyen ikinci bir gezegeni gözlemledi. KELT-9b gibi diğerleri ise ortada bir yere düştü.
Fransa ve meslektaşları, sonuçlarının neden bazı gezegenlerin atmosferlerinin büyük bir kısmını kaybederken diğerlerinin çoğunlukla değişmeden kaldığını ortaya çıkarmaya yardımcı olabileceğini umuyor. Bunun, gezegenlerin kendilerinin (daha büyük gezegenler daha güçlü bir çekim kuvveti oluşturur) ve yıldızlarının dinamiklerinin (daha aktif yıldızlar muhtemelen sakin yıldızlardan daha fazla gezegenlere daha fazla zarar verir) bir kombinasyonu ile ilgili olduğundan şüpheleniyor.
Aynı süreçler, zaman içinde Dünya’nın güneş sisteminin hem içindeki hem de dışındaki gezegenleri potansiyel olarak şekillendiriyor. Örneğin bilim insanları şunu teorileştiriyor: Mars bir zamanlar çok daha kalın bir atmosfere ev sahipliği yapıyordu ama güneş onu milyarlarca yıl boyunca aşındırdı.
Atmosferden kaçış aynı zamanda “süper Dünyalar” olarak bilinen ve bizim dünyamızdan biraz daha büyük olan bir gezegen sınıfının kökenini de açıklayabilir.
“Süper Dünyaların şu büyüklükte gezegenler olarak başladığını öne süren pek çok kanıt var: Neptün Fransa, “Büyük, kabarık atmosferleri var ve bunlar o kadar çok kütle kaybediyor ki, geriye sadece kayalık çekirdek ve muhtemelen ince bir atmosfer kalıyor” dedi.
CUTE’un en büyük mirasının öğrenciler üzerindeki etkisi olabileceğini söyledi. Misyonun yaklaşık 20 kişilik küçük ekibi, uyduyu inşa etmekten fırlatmaya, ona komutlar göndermeye, ardından bilimsel verileri indirip analiz etmeye kadar uzay aracının yaşamının neredeyse her aşamasına dahil oldu. CUTE şu anda Dünya yüzeyinin yaklaşık 326 mil (525 kilometre) üzerinde yörüngede dönüyor ve 2027 yılına kadar atmosfere yeniden girmesi bekleniyor.
Fransa, “Bütün bunlar büyük NASA görevlerinde, sadece çok daha büyük ölçekte olan şeyler” dedi. “Öğrencilerimiz ve kariyerinin başındaki bilim insanları, teklif aşamasından bilim ürününün ortaya çıkmasına kadar olan tüm süreçte tam deneyim elde ediyorlar.”
Referans: AG Sreejith, Kevin France, Luca Fossati, Tommi T. Koskinen, Arika Egan, P. Wilson Cauley, Patricio tarafından yazılan “CUTE, Ultra Sıcak Jüpiter WASP-189b’nin Üst Atmosferinde Kaçan Metalleri Ortaya Çıkarıyor”. E. Cubillos, S. Ambily, Chenliang Huang, Panayotis Lavvas, Brian T. Fleming, Jean-Michel Desert, Nicholas Nell, Pascal Petit ve Aline Vidotto, 31 Ağustos 2023, Astrofizik Günlük Mektupları.
DOI: 10.3847/2041-8213/acef1c