Gökbilimciler, Jüpiter’den %50 daha büyük olan ancak pamuk şekeri benzeri bir yoğunluğa sahip olan WASP-193b adında devasa, düşük yoğunluklu bir gezegen keşfettiler. Bu bulgu mevcut gezegen oluşumu teorilerine meydan okuyor. (Sanatçının konsepti.) Kredi: SciTechDaily.com
Gökbilimciler, WASP-193b adında, kendisinden %50 daha büyük, devasa, düşük yoğunluklu bir gezegen keşfettiler. Jüpiter ancak pamuk şeker benzeri bir yoğunluğa sahiptir. Bilim insanları böyle bir gezegenin nasıl oluşabileceğini açıklayamadığından, bu bulgu mevcut gezegen oluşumu teorilerine meydan okuyor.
Gökbilimciler, bizden uzak bir yıldızın yörüngesinde dönen, devasa, yumuşak, tuhaf bir gezegen topu keşfettiler. Samanyolu gökada. 14 Mayıs’ta dergide bildirilen keşif Doğa Astronomi araştırmacıları tarafından MİTBelçika’daki Liège Üniversitesi ve diğer yerlerdeki araştırmalar, bu kadar dev, süper hafif gezegenlerin nasıl oluştuğuna dair gizemin umut verici bir anahtarıdır.
WASP-193b adı verilen yeni gezegenin boyutu Jüpiter’den küçük görünüyor, ancak yoğunluğu onun çok küçük bir kısmı. Bilim insanları, gaz devinin Jüpiter’den yüzde 50 daha büyük olduğunu ve yoğunluğunun yaklaşık onda biri kadar olduğunu buldu; bu, pamuk şekeriyle karşılaştırılabilecek kadar son derece düşük bir yoğunluk.
WASP-193b, daha küçük olandan sonra bugüne kadar keşfedilen en hafif ikinci gezegendir. Neptün-dünyaya benzer, Kepler 51d. Yeni gezegenin çok daha büyük boyutu, süper ışık yoğunluğuyla birleştiğinde, WASP-193b’yi bugüne kadar keşfedilen 5.400’den fazla gezegen arasında tuhaf bir duruma getiriyor.
Çalışmanın baş yazarı ve MIT doktora sonrası araştırmacısı Khalid Barkaoui, “Bu kadar küçük yoğunluğa sahip bu devasa nesneleri bulmak gerçekten çok nadir” diyor. “Kabarık Jüpiterler adı verilen bir gezegen sınıfı var ve bunların ne olduğu 15 yıldır bir gizem. Ve bu, o sınıfın aşırı bir örneğidir.”
Endülüs Astrofizik Enstitüsü’nde kıdemli araştırmacı olan eşbaşkan yazar Francisco Pozuelos, “Bu gezegeni şu anda sahip olduğumuz tüm oluşum teorileri arasında nereye koyacağımızı bilmiyoruz, çünkü bu hepsinin dışında bir değer” diye ekliyor: ispanyada. “Bu gezegenin nasıl oluştuğunu klasik evrim modellerine göre açıklayamayız. Atmosferine daha yakından bakmak, bu gezegenin evrimsel yolunu elde etmemizi sağlayacak.”
Çalışmanın MIT ortak yazarları arasında MIT Dünya, Atmosfer ve Gezegen Bilimleri Bölümü’nde yardımcı doçent olan Julien de Wit ve MIT doktora sonrası araştırmacısı Artem Burdanov’un yanı sıra Avrupa çapında birçok kurumdan işbirlikçileri yer alıyor.
Sanatçının WASP-193b sistemi hakkındaki izlenimi. Kredi bilgileri: Liege Üniversitesi
“İlginç Bir Dönüş”
Yeni gezegen ilk olarak, biri kuzey yarımkürede, diğeri güneyde olmak üzere iki robotik gözlemevini birlikte işleten akademik kurumların uluslararası işbirliği olan Geniş Açılı Gezegen Araştırması veya WASP tarafından tespit edildi. Her gözlemevi, tüm gökyüzündeki binlerce yıldızın parlaklığını ölçmek için bir dizi geniş açılı kamera kullanıyor.
WASP-Güney gözlemevi, 2006 ile 2008 ve 2011 ile 2012 yılları arasında yapılan araştırmalarda, Dünya’dan 1.232 ışıkyılı uzaklıkta bulunan parlak, yakın, güneş benzeri bir yıldız olan WASP-193’ten periyodik geçişler veya ışık düşüşleri tespit etti. Gökbilimciler, yıldızın parlaklığındaki periyodik düşüşlerin, yıldızın etrafında dönen ve her 6,25 günde bir ışığını engelleyen bir gezegenle tutarlı olduğunu belirledi. Bilim adamları, gezegenin her geçişte engellediği toplam ışık miktarını ölçtüler ve bu da onlara gezegenin dev süper Jüpiter boyutu hakkında bir tahmin sağladı.
Gökbilimciler daha sonra gezegenin kütlesini belirlemeye çalıştılar; bu, daha sonra yoğunluğunu ortaya çıkaracak ve potansiyel olarak bileşimine dair ipuçları da verecek bir ölçümdü. Bir kütle tahmini elde etmek için gökbilimciler genellikle bilim adamlarının bir yıldızın spektrumunu veya ışığın çeşitli dalga boylarını bir gezegen yıldızın etrafında dönerken analiz ettiği bir teknik olan radyal hızı kullanırlar. Bir yıldızın spektrumu, yörüngedeki bir gezegen gibi yıldızı çeken şeye bağlı olarak belirli şekillerde değişebilir. Bir gezegen ne kadar büyükse ve yıldızına ne kadar yakınsa, spektrumu da o kadar fazla kayabilir; bu, bilim adamlarına gezegenin kütlesi hakkında fikir verebilecek bir çarpıklıktır.
WASP-193 b için gökbilimciler, yıldızın yerdeki çeşitli teleskoplardan alınan ek yüksek çözünürlüklü spektrumlarını elde ettiler ve gezegenin kütlesini hesaplamak için radyal hızı kullanmaya çalıştılar. Ancak boş gelmeye devam ettiler; bunun nedeni, tam da ortaya çıktığı üzere, gezegenin, yıldızı üzerinde fark edilebilir bir çekim yaratamayacak kadar hafif olmasıydı.
De Wit şöyle açıklıyor: “Genellikle büyük gezegenleri tespit etmek oldukça kolaydır çünkü bunlar genellikle çok büyük kütlelidirler ve yıldızları üzerinde büyük bir çekime neden olurlar.” “Fakat bu gezegenin yanıltıcı yanı, büyük olmasına rağmen, kütlesinin ve yoğunluğunun o kadar düşük olmasıydı ki, sadece radyal hız tekniğiyle tespit edilmesi aslında çok zordu. İlginç bir değişimdi.”
“[WASP-193b] O kadar hafif ki veri toplamak ve toplu bir sinyal olduğunu göstermek dört yıl sürdü, ama gerçekten çok küçük” diyor Barkaoui.
Pozuelos, “Başlangıçta son derece düşük yoğunluklarla karşılaşıyorduk, buna başlangıçta inanılması çok zordu” diye ekliyor. “Bunun gezegenin gerçek yoğunluğu olduğundan emin olmak için tüm veri analizi sürecini birkaç kez tekrarladık çünkü bu çok nadirdi.”
Şişirilmiş Bir Dünya
Sonunda ekip gezegenin gerçekten de son derece hafif olduğunu doğruladı. Hesapladıkları kütle, Jüpiter’inkinin yaklaşık 0,14’ü kadardı. Kütlesinden elde edilen yoğunluğu ise santimetreküp başına yaklaşık 0,059 grama çıktı. Jüpiter ise tam tersine santimetreküp başına yaklaşık 1,33 gramdır; ve Dünya ise santimetreküp başına 5,51 gramdan daha önemli bir değere sahiptir. Belki de yeni, kabarık gezegene yoğunluk açısından en yakın malzeme santimetreküp başına yaklaşık 0,05 gram yoğunluğa sahip olan pamuk şekeridir.
Barkaoui, “Gezegen o kadar hafif ki benzer, katı halli bir malzemeyi düşünmek zor” diyor. “Pamuk şekerine yakın olmasının nedeni her ikisinin de çoğunlukla katı maddelerden ziyade hafif gazlardan oluşmasıdır. Gezegen temelde süper kabarıktır.
Araştırmacılar, yeni gezegenin galaksideki diğer gaz devlerinin çoğu gibi çoğunlukla hidrojen ve helyumdan oluştuğundan şüpheleniyorlar. WASP-193b için bu gazlar muhtemelen Jüpiter’in kendi atmosferinden onbinlerce kilometre daha uzağa uzanan oldukça şişkin bir atmosfer oluşturuyor. Bir gezegenin süper ışık yoğunluğunu korurken tam olarak nasıl bu kadar şişebildiği, mevcut hiçbir gezegen oluşumu teorisinin henüz cevaplayamadığı bir sorudur.
Yeni kabarık dünyanın daha iyi bir resmini elde etmek için ekip, önce gezegenin atmosferinin sıcaklığı, bileşimi ve çeşitli derinliklerdeki basınç gibi belirli özelliklerini elde etmek için de Wit’in daha önce geliştirdiği bir tekniği kullanmayı planlıyor. Bu özellikler daha sonra gezegenin kütlesini tam olarak hesaplamak için kullanılabilir. Ekip şimdilik WASP-193b’yi aşağıdaki gibi gözlemevlerinin takip çalışmaları için ideal bir aday olarak görüyor. James Webb Uzay Teleskobu.
De Wit, “Bir gezegenin atmosferi ne kadar büyükse, o kadar fazla ışık geçebilir” diyor. “Dolayısıyla bu gezegenin atmosferik etkileri incelemek için sahip olduğumuz en iyi hedeflerden biri olduğu açık. Kabarık Jüpiterlerin gizemini çözmeye çalışacak bir Rosetta Taşı olacak.”
Referans: Khalid Barkaoui, Francisco J. Pozuelos, Coel Hellier, Barry Smalley, Louise D. Nielsen, Prajwal Niraula, Michaël Gillon, Julien de Wit, “Jüpiter büyüklüğündeki gezegen WASP-193 b çevresinde genişletilmiş düşük yoğunluklu atmosfer”, Simon Müller, Caroline Dorn, Ravit Helled, Emmanuel Jehin, Brice-Olivier Demory, Valerie Van Grootel, Abderahmane Soubkiou, Mourad Ghachoui, David. R. Anderson, Zouhair Benkhaldoun, Francois Bouchy, Artem Burdanov, Laetitia Delrez, Elsa Ducrot, Lionel Garcia, Abdelhadi Jabiri, Monika Lendl, Pierre FL Maxted, Catriona A. Murray, Peter Pihlmann Pedersen, Didier Queloz, Daniel Sebastian, Oliver Turner, Stephane Udry, Mathilde Timmermans, Amaury HMJ Triaud ve Richard G. West, 14 Mayıs 2024, Doğa Astronomi.
DOI: 10.1038/s41550-024-02259-y
Bu araştırma kısmen üniversiteler konsorsiyumu ve Birleşik Krallık’ın WASP Bilim ve Teknoloji Tesisleri Konseyi tarafından finanse edildi; Avrupa Araştırma Konseyi; Wallonia-Brüksel Federasyonu; ve Artemis ile diğer SPECULOOS Teleskoplarını destekleyen Heising-Simons Vakfı, Colin ve Leslie Masson ve Peter A. Gilman.