Bir sanatçının hazırladığı WASP-107 b konsepti, gezegenin gaz zarfı içindeki çalkantılı atmosferik karışımı gösteriyor. Kredi bilgileri: Roberto Molar Candanosa/Johns Hopkins Üniversitesi
James Webb Uzay Teleskobu Veriler, WASP-107 b’nin beklenenden önemli ölçüde daha az metana sahip olduğunu ve şaşırtıcı derecede büyük bir çekirdeğe sahip olduğunu, bunun da atmosferik kimyası ve iç dinamikleri hakkında önemli bilgiler sağladığını ortaya koyuyor.
Pamuk şeker benzeri gezegen WASP-107 b’nin içinde şaşırtıcı derecede düşük miktarda metan ve süper boyutlu bir çekirdek saklanıyor.
James Webb Uzay Teleskobu tarafından elde edilen verilere dayanan açıklamalar, bir gökadanın ilk ölçümlerine işaret ediyor. dış gezegen‘nin çekirdek kütlesidir ve muhtemelen güneş sistemimizin ötesinde yaşanabilir dünyalar arayışında önemli bir husus olan gezegen atmosferleri ve iç mekanlarına ilişkin gelecekteki çalışmalara temel oluşturacaktır.
“Yüzlerce ışıkyılı uzaklıktaki bir gezegenin iç kısmına bakmak neredeyse imkansız gibi gelebilir, ancak kütlesini, yarıçapını, atmosferik bileşimini ve iç kısmının sıcaklığını bildiğiniz zaman, hakkında fikir edinmek için ihtiyacınız olan tüm parçalara sahip olursunuz. Johns Hopkins Üniversitesi’nde Bloomberg Seçkin Dünya ve Gezegen Bilimleri Profesörü olan baş yazar David Sing, “İçinde ne var ve bu çekirdek ne kadar ağır” dedi. “Bu artık çeşitli sistemlerdeki birçok farklı gaz gezegeni için yapabileceğimiz bir şey.”
Yakın zamanda yayınlandı DoğaAraştırma, gezegenin beklenenden bin kat daha az metan gazına sahip olduğunu ve çekirdeğinin Dünya’nınkinden 12 kat daha büyük olduğunu gösteriyor.
Sanatçının WASP-107 b konsepti, yaklaşık 200 ışıkyılı uzaklıktaki sıcak bir Neptün ötegezegeni. Kredi bilgileri: Roberto Molar Candanosa/Johns Hopkins Üniversitesi
Gezegensel Bileşim ve Yaşanabilirlik Potansiyeli
Pamuk gibi yumuşak, kavurucu bir atmosferle sarılmış dev bir gezegen olan WASP-107 b, yaklaşık 200 ışıkyılı uzaklıktaki bir yıldızın yörüngesinde dönüyor. Yapısından dolayı kabarıktır: a Jüpiterbüyüklüğünde bir dünya, o gezegenin kütlesinin yalnızca onda biri kadar.
Gezegen, Dünya’daki yaşamın yapı taşı olan metan gazına sahip olmasına rağmen, ana yıldızına yakınlığı ve katı bir yüzeyin olmaması nedeniyle yaşanabilir olarak kabul edilmiyor. Ancak gezegensel evrimin son aşaması hakkında önemli ipuçları barındırabilir.
Metan Gizemleri ve Kimyasal Dinamikler
Yayınlanan ayrı bir çalışmada Doğadiğer bilim adamları da Webb teleskopuyla metanı tespit ettiler ve gezegenin boyutu ve yoğunluğu hakkında benzer bilgiler sağladılar.
Sing, “Atmosferlerinde çok fazla metan bulunan, kendi güneş sistemimizdeki gaz devlerine daha çok benzeyen gezegenlere bakmak istiyoruz” dedi. “WASP-107 b’nin hikayesi burada gerçekten ilginç hale geldi çünkü metan seviyelerinin neden bu kadar düşük olduğunu bilmiyorduk.”
Yeni metan ölçümleri, molekülün gezegenin iç kısmından yukarı doğru akarken diğer bileşiklere dönüştüğünü, üst atmosferdeki diğer kimyasalların ve yıldız ışığının karışımıyla etkileşime girdiğini gösteriyor. Ekip ayrıca kükürt dioksit, su buharı, karbon dioksit ve karbon monoksiti de ölçtü ve WASP-107 b’nin diğerlerine göre daha ağır elementler içerdiğini buldu. Uranüs Ve Neptün.
Gözlemsel Çalışmalar ve Gelecek Araştırmalar
Sing, gezegenin kimyasının profilinin, gezegen atmosferlerinin aşırı koşullarda nasıl davrandığına ilişkin bulmacanın önemli parçalarını ortaya çıkarmaya başladığını söyledi. Ekibi gelecek yıl Webb teleskobuyla 25 gezegende daha benzer gözlemler yapacak.
Sing, “Bu karıştırma sürecini bir ötegezegenin atmosferinde hiçbir zaman ayrıntılı olarak inceleyemedik, dolayısıyla bu, bu dinamik kimyasal reaksiyonların nasıl çalıştığını anlamada uzun bir yol kat edecek” dedi. “Kayalık gezegenlere ve biyobelirteç imzalarına bakmaya başladığımızda bu kesinlikle ihtiyacımız olan bir şey.”
İç Isı Kaynakları ve Atmosfer Etkileri
Araştırmayı yöneten Johns Hopkins gezegen bilimi doktora öğrencisi Zafar Rustamkulov, bilim adamlarının gezegenin aşırı şişmiş yarıçapının içerideki bir ısı kaynağından kaynaklandığını öne sürdüğünü söyledi. Ekip, atmosferik ve iç fizik modellerini Webb’in WASP-107 b verileriyle birleştirerek gezegenin termodinamiğinin gözlemlenebilir atmosferini nasıl etkilediğini açıkladı.
Rustamkulov, “Gezegenin sıcak bir çekirdeği var ve bu ısı kaynağı, daha derinlerdeki gazların kimyasını değiştiriyor, ama aynı zamanda bu güçlü, konvektif karışımın iç kısımdan yukarıya doğru köpürmesine de neden oluyor” dedi. “Bu ısının gazların kimyasının değişmesine, özellikle metanın yok edilmesine ve yüksek miktarlarda karbondioksit ve karbon monoksit oluşmasına neden olduğunu düşünüyoruz.”
Devam Eden Araştırmalar ve Gelecek Deneyler
Rustamkulov, yeni bulguların aynı zamanda bilim adamlarının bir ötegezegenin iç kısmı ile atmosferinin tepesi arasında kurabildikleri en net bağlantıyı temsil ettiğini söyledi. Geçen yıl Webb teleskopu, yaklaşık 700 ışıkyılı uzaklıkta, WASP-39 adı verilen farklı bir dış gezegende kükürt dioksiti tespit etti ve bu, yıldız ışığının yönlendirdiği reaksiyonlarla oluşturulan atmosferik bir bileşiğin ilk kanıtını sağladı.
Johns Hopkins ekibi şu anda çekirdeği sıcak tutan şeyin ne olabileceğine odaklanıyor ve Dünya okyanuslarındaki yüksek ve alçak gelgitlere neden olan kuvvetlere benzer kuvvetlerin rol oynamasını bekliyor. Gezegenin yıldızı tarafından gerilip çekilip çekilmediğini ve bunun çekirdeğin yüksek ısısını nasıl açıklayabileceğini test etmeyi planlıyorlar.
Referanslar:
David K. Sing, Zafar Rustamkulov, Daniel P. Thorngren, Joanna K. Barstow, Pascal Tremblin, Catarina Alves de Oliveira, Tracy L. Beck, Stephan M. Birkmann, “Sıcak Neptün’ün metanı çekirdek kütlesini ve güçlü atmosferik karışımı ortaya koyuyor”, Ryan C. Challener, Nicolas Crouzet, Néstor Espinoza, Pierre Ferruit, Giovanna Giardino, Amélie Gressier, Elspeth KH Lee, Nikole K. Lewis, Roberto Maiolino, Elena Manjavacas, Bernard J. Rauscher, Marco Sirianni ve Jeff A. Valenti, 20 Mayıs 2024, Doğa.
DOI: 10.1038/s41586-024-07395-z
Luis Welbanks, Taylor J. Bell, Thomas G. Beatty, Michael R. Line, Kazumasa Ohno, Jonathan J. Fortney, Everett Schlawin, Thomas P. Greene, “Sıcak bir Neptün dış gezegeninde yüksek bir iç ısı akışı ve büyük çekirdek”, Emily Rauscher, Peter McGill, Matthew Murphy, Vivien Parmentier, Yao Tang, Isaac Edelman, Sagnick Mukherjee, Lindsey S. Wiser, Pierre-Olivier Lagage, Achrène Dyrek ve Kenneth E. Arnold, 20 Mayıs 2024, Doğa.
DOI: 10.1038/s41586-024-07514-w
Diğer çalışmanın yazarları Johns Hopkins Üniversitesi’nden Daniel P. Thorngren ve Elena Manjavacas; Açık Üniversite’den Joanna K. Barstow; Paris-Saclay Üniversitesi’nden Pascal Tremblin; Catarina Alves de Oliveira, Stephan M. Birkmann ve Pierre Ferruit Avrupa Uzay Ajansı; Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü’nden Tracy L. Beck, Néstor Espinoza, Amélie Gressier, Marco Sirianni ve Jeff A. Valenti; Cornell Üniversitesi’nden Ryan C. Challener; Leiden Üniversitesi’nden Nicolas Crouzet, Giovanna Giardino ve Nikole K. Lewis; Elspeth KH Lee; Cambridge Üniversitesi’nden Roberto Maiolino; ve Bernard J. Rauscher NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi.
Bu araştırma, NASA sözleşmesi NAS 5-03127 kapsamında Astronomi Araştırma Üniversiteleri Birliği tarafından işletilen Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü’nden elde edilen verilere dayanmaktadır.