Gökbilimciler Yakınımızda Atmosferi Olmayan Dünya Boyutunda Bir Gezegen Keşfediyor

Gökbilimciler, soğuk bir yörüngede dönen, Dünya boyutunda yeni bir gezegen olan SPECULOOS-3b’yi keşfettiler. Jüpiter55 ışıkyılı uzaklıktaki büyüklükte bir yıldız. Dünya’dan farklı olarak bu gezegen, yıldıza yakınlığından kaynaklanan yoğun radyasyon nedeniyle muhtemelen bir atmosfere sahip değil ve yüzey bileşiminin ve tarihinin doğrudan jeolojik incelenmesi için benzersiz, engelsiz bir görünüm sunuyor.

MIT, Liège Üniversitesi ve diğer yerlerdeki gökbilimciler tarafından yalnızca 55 ışıkyılı uzaklıkta, küçük bir soğuk yıldızın yörüngesinde dönen yeni bir gezegen keşfedildi. Yakındaki dış gezegen, boyutu ve kayalık yapısı bakımından Dünya’ya benzese de benzerlikler burada bitiyor. Temel fark, bu yeni dünyanın muhtemelen bir atmosfere sahip olmamasıdır.

Dergide 15 Mayıs 2024’te yayınlanan bir makalede Doğa AstronomiAraştırmacılar, ekibin SPECULOOS (ULTRA-Soğuk Yıldızları Tutuşan Gezegenleri Arama) projesi kapsamında bir teleskop ağı kullanarak keşfettiği, Dünya büyüklüğünde, muhtemelen havasız bir gezegen olan SPECULOOS-3b’nin tespit edildiğini doğruladılar.

Yeni gezegen, güneşten daha küçük ve daha soğuk bir yıldız türü olan, yakındaki bir aşırı soğuk cücenin yörüngesinde dönüyor. Ultra soğuk cüce yıldızların galaksimizdeki en yaygın yıldız türü olduğu düşünülüyor, ancak aynı zamanda en sönük yıldızlar olmaları da gece gökyüzünde fark edilmelerini zorlaştırıyor.

Yeni gezegene ev sahipliği yapan aşırı soğuk cüce, Güneş’in yaklaşık onda biri büyüklüğünde ve güneşten 1000 kat daha sönük. Yıldızın boyutu Jüpiter’e daha çok benziyor ve güneşten iki kat daha soğuk. Bununla birlikte cüce yıldız, gezegene aşırı yakınlığı nedeniyle gezegenin yüzeyine muazzam miktarda enerji yayıyor: SPECULOOS-3b, yıldızının etrafını sadece 17 saatte çevreliyor. O halde yeni gezegendeki bir yıl, Dünya’daki bir günden daha kısa.

Yıldızına çok yakın olduğu için gezegen, Dünya’nın güneşten aldığı radyasyonun saniyede 16 katı kadar radyasyona maruz kalıyor. Ekip, bu kadar yoğun ve amansız bir maruz kalmanın, gezegenin bir zamanlar barındırdığı atmosferi muhtemelen buharlaştırdığına ve gezegeni havasız, açıkta, kabarcıklı bir kaya topuna bıraktığına inanıyor.

Eğer gezegende bir atmosfer yoksa, bilim insanları yakında yüzeyinde tam olarak ne tür kayaların bulunduğunu ve hatta gezegenin kabuğunun magma okyanusları, volkanik aktivite ve benzeri olaylarla karşılaşıp karşılaşmadığı gibi ne tür jeolojik süreçlerin gezegenin manzarasını şekillendirdiğini tam olarak belirleyebilecekler. Plaka tektoniği geçmişte kaldı.

Araştırmanın ortak yazarı, gezegen bilimleri doçenti Julien de Wit, “SPECULOOS-3b, güneş sisteminin ötesindeki gezegenlerin yüzey özelliklerini kısıtlamaya doğru ilerlemeyi düşünebileceğimiz ilk gezegendir” diyor. MİT. “Bu dünyayla temel olarak dış gezegen jeolojisi yapmaya başlayabiliriz. Ne kadar serin?”

Araştırmanın MIT ortak yazarları arasında araştırma bilimcileri Benjamin Rackham ve Artem Burdanov’un yanı sıra Liège Üniversitesi’nden baş yazar Michel Gillon ve dünya çapındaki işbirliği yapan kurum ve gözlemevlerinden meslektaşları yer alıyor.

SPECULOOS-3b, atmosferi olmayan, Dünya büyüklüğünde bir gezegendir. SPECULOOS (ULTRA-Soğuk Yıldızları Tutuşan Gezegenlerin Araştırılması) projesi kapsamında bir teleskop ağı kullanılarak keşfedildi. Resimde SPECULOOS ağının bir parçası olan MIT Artemis teleskopu görülmektedir. Kredi bilgileri: D. Padrón

Sıraya

Gökbilimciler, 2021’de yeni gezegenin ilk işaretlerini, gökyüzünü sürekli olarak gözlemleyen altı robotik, 1 metrelik teleskoptan (Güney Yarımküre’de dördü ve Kuzey Yarımküre’de iki) oluşan bir ağ olan SPECULOOS tarafından alınan gözlemlerle gözlemlediler. aşırı soğuk cüce yıldızların etrafında dönen gezegenler. SPECULOOS, TRAPPIST-1 adlı küçük bir soğuk yıldızın etrafında, birçoğu potansiyel olarak yaşanabilir olan yedi karasal gezegeni keşfeden TRAPPIST (Geçiş Yapan Gezegenler ve PlanetesImals Küçük Teleskobu-Güney) araştırmasının ana projesidir.

SPECULOOS, yakınlardaki yaklaşık 1.600 aşırı soğuk cüce yıldızı gözlemlemeyi hedefliyor. Bu yıldızlar küçük olduğundan, önlerinde yörüngede dönen ve kesişen herhangi bir gezegen, daha büyük, daha parlak yıldızların etrafında dönen gezegenlere kıyasla, ışıklarını daha belirgin bir miktarda anlık olarak engellemelidir. O halde ultra soğuk cüce yıldızlar, gökbilimcilere barındırdıkları gezegenler hakkında daha iyi bir görüş sağlayabilir.

2021 yılında SPECULOOS ağındaki bir teleskop, yaklaşık 55 ışıkyılı uzaklıktaki aşırı soğuk bir cüce yıldızın önünde bir geçişe dair bazı kesin olmayan işaretler tespit etti. Daha sonra 2022’de MIT’nin Artemis teleskopuyla yapılan yakın gözlem, oyunun kurallarını değiştirdi.

SPECULOOS Kuzey Gözlemevi’ni yöneten MIT’den Artem Burdanov, “2021 verilerinde ikna edici görünmeyen yapılar olsa da, 2022 Artemis verileri gerçekten dikkatimizi çekti” diye anımsıyor. “Artemis verilerindeki geçiş benzeri net bir sinyali analiz etmeye başladık, hızla bu yıldızın etrafında bir kampanya başlatmaya karar verdik ve sonra işler sıraya girmeye başladı.”

2021 yılında, SPECULOOS ağındaki bir teleskop, yaklaşık 55 ışıkyılı uzaklıktaki aşırı soğuk bir cüce yıldızın önünde bir geçişe dair bazı kesin olmayan işaretler tespit etti. Daha sonra 2022’de, burada görülen MIT’nin Artemis teleskopuyla yapılan yakın izleme, oyunun kurallarını değiştirdi. Kredi bilgileri: D. Padrón

Ay Gibi Karanlık

Ekip, MIT’nin Artemis teleskopu, SPECULOOS ağının geri kalanı ve diğer birkaç gözlemeviyle yıldıza odaklandı. Çok yönlü gözlemler, yıldızın gerçekten de yörüngesinde her 17 saatte bir dönen bir gezegene ev sahipliği yaptığını doğruladı. Bilim insanları, her geçişte engellediği ışık miktarına bakarak gezegenin Dünya büyüklüğünde olduğunu tahmin ediyor.

Daha sonra, Şili’deki Magellan teleskoplarını kullanarak bir kampanya yürüten MIT’den Benjamin Rackham tarafından alınan yıldız ışığının analizine dayanarak yıldızın ve gezegenin belirli özelliklerini tahmin edebildiler. NASA Yakınlardaki aşırı soğuk cüce yıldızlardan gelen ışığı analiz etmek için Hawaii’deki Kızılötesi Teleskop Tesisi (IRTF).

Spektrumlarımızdan ve diğer gözlemlerimizden yıldızın yaklaşık 2.800 kelvin sıcaklığa sahip olduğunu, yaklaşık 7 milyar yaşında olduğunu (ne çok genç ne de çok yaşlı) ve orta derecede aktif olduğunu, yani oldukça fazla parladığını söyleyebiliriz. çok,” diyor Rackham. “Gezegenin artık bir atmosferinin olmaması gerektiğini düşünüyoruz çünkü bu gezegen, temelde sürekli olarak parıldayan ev sahibi yıldızın faaliyetleri nedeniyle kolayca aşınıp yok olmuş olabilir.”

Öyleyse atmosfer olmadan, gezegenin yüzeyinden yukarıya bakılsa ne görülebilir?

Rackham, “Atmosfer olmasaydı, mavi gökyüzü veya bulutlar da olmazdı; sadece ayın yüzeyi gibi karanlık olurdu” diyor. “Ve ‘Güneş’ büyük, morumsu-kırmızı, benekli ve parıldayan bir yıldız olurdu ve güneşin bize gökyüzünde göründüğünden yaklaşık 18 kat daha büyük görünürdü.”

Gezegenin atmosferi olmaması ve nispeten yakın olması nedeniyle ekip, SPECULOOS-3b’nin NASA’nın takip çalışmaları için ideal bir aday olduğunu söylüyor. James Webb Uzay Teleskobu (JWST), yıldızın ışığını ayrıştıracak ve hem yıldızın hem de gezegenin daha fazla ayrıntısını ayırt edecek kadar güçlü. JWST’nin gözlemleriyle ekip, dış gezegen çalışmaları alanında bir ilk olacak şekilde gezegenin yüzeyinin ayrıntılarını tanımlayabilmeyi umuyor.

“Gezegenin neredeyse aynı derecede sıcak olduğunu düşünüyoruz. VenüsRackham, “Yani yaşanabilir değil” diyor. “Lav yüzeyine sahip olacak kadar sıcak değil. Sağlam kaya olmalı. Ancak kayanın ne kadar parlak olduğuna bağlı olarak levha tektoniği veya volkanik aktivite nedeniyle yakın zamanda yeniden yüzeye çıkmış olabilir veya uzaydaki hava koşulları nedeniyle aşınmış ve çok daha koyu bir yüzeye sahip bir gezegen olabilir. İleriye dönük olarak gezegenin yüzeyine ilişkin bazı ilginç senaryoları ayırt edebilmeliyiz.”

Bu keşif hakkında daha fazla bilgi için:

Referans: “Dünya büyüklüğünde bir nesnenin tespiti dış gezegen Yakındaki ultra soğuk cüce yıldız SPECULOOS-3’ün yörüngesinde dönen” Yazan: Michaël Gillon, Peter P. Pedersen, Benjamin V. Rackham, Georgina Dransfield, Elsa Ducrot, Khalid Barkaoui, Artem Y. Burdanov, Urs Schroffenegger, Yilen Gómez Maqueo Chew, Susan M. Lederer , Roi Alonso, Adam J. Burgasser, Steve B. Howell, Norio Narita, Julien de Wit, Brice-Olivier Demory, Didier Queloz, Amaury HMJ Triaud, Laetitia Delrez, Emmanuël Jehin, Matthew J. Hooton, Lionel J. Garcia, Clàudia Jano Muñoz, Catriona A. Murray, Francisco J. Pozuelos, Daniel Sebastian, Mathilde Timmermans, Samantha J. Thompson, Sebastián Zúñiga-Fernández, Jesús Aceituno, Christian Aganze, Pedro J. Amado, Thomas Baycroft, Zouhair Benkhaldoun, David Berardo, Emeline Bolmont, Catherine A. Clark, Yasmin T. Davis, Fatemeh Davoudi, Zoë L. de Beurs, Jerome P. de Leon, Masahiro Ikoma, Kai Ikuta, Keisuke Isogai, Izuru Fukuda, Akihiko Fukui, Roman Gerasimov, Mourad Ghachoui, Maximilian N Günther, Samantha Hasler, Yuya Hayashi, Kevin Heng, Renyu Hu, Taiki Kagetani, Yugo Kawai, Kiyoe Kawauchi, Daniel Kitzmann, Daniel DB Koll, Monika Lendl, John H. Livingston, Xintong Lyu, Erik A. Meier Valdés, Mayuko Mori. , James J. McCormac, Felipe Murgas, Prajwal Niraula, Enric Pallé, Ilse Plauchu-Frayn, Rafael Rebolo, Laurence Sabin, Yannick Schackey, Nicole Schanche, Franck Selsis, Alfredo Sota, Manu Stalport, Matthew R. Standing, Keivan G. Stassun , Motohide Tamura, Yuka Terada, Christopher A. Theissen, Martin Turbet, Valérie Van Grootel, Roberto Varas, Noriharu Watanabe ve Francis Zong Lang, 15 Mayıs 2024, Doğa Astronomi.
DOI: 10.1038/s41550-024-02271-2

Bu araştırma kısmen Avrupa Araştırma Konseyi, Simons Vakfı ve Heising-Simons Vakfı tarafından desteklenmiştir.