Ilıman dış gezegen LHS 1140 b, Jüpiter’in uydusu Europa’ya benzer şekilde tamamen buzla kaplı bir dünya (sol) veya sıvı bir yıldız altı okyanusu ve bulutlu bir atmosfere sahip bir buz dünyası (orta) olabilir. LHS 1140 b, gezegenimiz Dünya’nın 1,7 katı büyüklüğündedir (sağ) ve Güneş Sistemi’nin ötesinde sıvı su arayışında şimdiye kadar bulunan en umut verici yaşanabilir bölge dış gezegenidir. Kaynak: Benoit Gougeon, Université de Montréal
Bir gökbilimciler ekibi ılıman iklim hakkında heyecan verici bir keşif yaptı dış gezegen LHS 1140 b: Buz veya suyla kaplı, umut vadeden bir “süper Dünya” olabilir.
Bir zamanlar mini bir gemi olduğu düşünülen LHS 1140 bNeptünartık azot bakımından zengin bir atmosfere sahip olası bir süper Dünya olarak kabul ediliyor, James Webb Uzay Teleskobu Veri. Yaşanabilir bir bölgede yer alan bu gezegen, sıvı su için uygun koşullara sahip olabilir ve bu da onu gelecekteki astrobiyolojik çalışmalar için önemli bir odak noktası haline getirebilir.
İlk keşfedildiğinde, gökbilimciler LHS 1140 b dış gezegeninin bir mini Neptün olabileceğini tahmin ettiler. Bu, esasen gazlı bir gezegen olacağı, ancak Neptün’e kıyasla çok küçük boyutta olacağı anlamına gelir. Ancak, Aralık 2023’te toplanan James Webb Uzay Teleskobu’ndan (JWST) alınan verileri analiz ettikten sonra – Spitzer, Hubble ve TESS — bilim insanları çok farklı bir sonuca ulaştılar.
Dünya’dan yaklaşık 48 ışık yılı uzaklıkta, Cetus takımyıldızında bulunan LHS 1140 b, yıldızının yaşanabilir bölgesindeki en umut verici dış gezegenlerden biri gibi görünüyor ve potansiyel olarak bir atmosfere ve hatta sıvı su okyanusuna ev sahipliği yapıyor. Université de Montréal gökbilimcileri tarafından yapılan bu keşfin sonuçları ArXiv’de mevcuttur ve yakında yayınlanacaktır. The Astrofizik Dergisi Mektupları.
Bugüne kadarki en gelişmiş uzay teleskopu olan James Webb Uzay Teleskobu, dış gezegenlerin incelenmesinde mükemmellik göstermektedir. Son teknoloji ürünü olan bu teleskop, gökbilimcilerin uzak dünyaların atmosferlerini incelemelerine, yapılarını analiz etmelerine ve yaşamı destekleme potansiyellerini değerlendirmelerine olanak tanır. Kaynak: Northrup Grumman
‘Altın Saçlı’ Bölgesinde Bir Gezegen
Güneş’in yaklaşık beşte biri büyüklüğündeki düşük kütleli bir kırmızı cüce yıldızının yörüngesinde dönen bir ötegezegen olan LHS 1140 b, Güneş Sistemimize en yakın ötegezegenlerden biri olması ve yıldızının yaşanabilir bölgesinde yer alması nedeniyle bilim insanlarını büyülemiştir. Bu “Altın Saçlı Kız Bölgesi”nde bulunan ötegezegenler, suyun üzerlerinde sıvı halde bulunmasına izin verecek sıcaklıklara sahiptir – sıvı su, Dünya’da bildiğimiz şekliyle yaşam için hayati bir unsurdur.
Bu yılın başlarında, UdeM’in Trottier Gezegen Araştırmaları Enstitüsü’nde (iREx) doktora öğrencisi olan ve Profesör René Doyon tarafından denetlenen Charles Cadieux liderliğindeki araştırmacılar, LHS 1140 b için olağanüstü kütle ve yarıçap tahminleri bildirdiler. kesinlikbilinen TRAPPIST-1 gezegenlerine benzer: Dünya’nın 1,7 katı büyüklüğünde ve 5,6 katı kütleye sahip.
Trottier Gezegen Araştırmaları Enstitüsü ve Montréal Üniversitesi’nde doktora öğrencisi olan Charles Cadieux, makalenin baş yazarıdır. Kaynak: Courtesy
LHS 1140 b ile ilgili kritik sorulardan biri, mini-Neptün tipi bir dış gezegen (kalın hidrojen açısından zengin bir atmosfere sahip küçük bir gaz devi) mi yoksa bir süper-Dünya (Dünya’dan daha büyük kayalık bir gezegen) mi olduğuydu. Bu son senaryo, güçlü Webb Teleskobu kullanılarak gözlemlenebilecek belirgin bir atmosferik sinyal sergileyecek, hidrojen açısından zengin bir atmosferle çevrili küresel bir sıvı okyanusa sahip sözde bir “Hycean dünyası” olasılığını içeriyordu.
Webb Data’dan Yeni Görüşler
Son derece rekabetçi bir süreçle, gökbilimcilerden oluşan ekip geçen Aralık ayında Webb’de değerli “yönetmenin takdir yetkisi” (DDT) elde etti ve bu süre zarfında LHS 1140 b’nin iki geçişi Kanada yapımı NIRISS (Yakın Kızılötesi Görüntüleyici ve Yarıksız Spektrograf) cihazıyla gözlemlendi. Bu DDT programı, Webb’in yaklaşık iki yıllık faaliyetlerinde ötegezegenlerin incelenmesine ayrılmış yalnızca ikinci programdır ve bu bulguların önemini ve potansiyel etkisini vurgular.
Bu gözlemlerin analizi, mini-Neptün senaryosunu güçlü bir şekilde dışladı ve cezbedici kanıtlar, LHS 1140 b’nin azot açısından zengin bir atmosfere sahip olabilecek bir süper-Dünya olduğunu öne sürüyor. Bu sonuç doğrulanırsa, LHS 1140 b, gezegenin ilk oluşumundan sonra oluşan ikincil bir atmosferin kanıtını gösteren ilk ılıman gezegen olacaktır.
Toplanan tüm verilere dayanan tahminler, LHS 1140 b’nin Dünya benzeri bir bileşime sahip kayalık bir gezegen için beklenenden daha az yoğun olduğunu ortaya koyuyor ve kütlesinin %10 ila %20’sinin sudan oluşmuş olabileceğini gösteriyor. Bu keşif, LHS 1140 b’nin muhtemelen bir kartopu veya buz gezegenine benzeyen, gezegenin beklenen eşzamanlı dönüşü nedeniyle sistemin ana yıldızına her zaman bakacak olan gezegen yüzeyinin alanı olan yıldız altı noktasında potansiyel bir sıvı okyanusa sahip, ilgi çekici bir su dünyası olduğunu gösteriyor (tıpkı Dünya’nın Ay’ı gibi).
Rene Doyon. Kredi: Amélie Philibert, Université de Montréal
Yeni çalışmanın baş yazarı Cadieux, “Şu anda bilinen tüm ılıman dış gezegenler arasında LHS 1140 b, Güneş Sistemimizin ötesindeki yabancı bir dünyanın yüzeyinde sıvı suyu dolaylı olarak doğrulamak için en iyi şansımız olabilir,” dedi. “Bu, potansiyel olarak yaşanabilir dış gezegenler arayışında önemli bir dönüm noktası olacaktır.”
Bir Atmosfer ve Bir Okyanusun Olası Varlığı
Bu henüz sadece geçici bir sonuç olsa da, LHS 1140 b’de nitrojen açısından zengin bir atmosferin varlığı, gezegenin önemli bir atmosfere sahip olduğunu ve sıvı suyu destekleyebilecek koşullar yarattığını düşündürmektedir. Bu keşif, su dünyası/kartopu senaryosunu en makul senaryo olarak desteklemektedir.
Mevcut modeller, LHS 1140 b’nin Dünya benzeri bir atmosfere sahip olması durumunda, çapı yaklaşık 4.000 kilometre olan ve Atlantik Okyanusu’nun yüzey alanının yarısına eşit olan geniş bir “boğa gözü” okyanusuna sahip bir kartopu gezegeni olacağını gösteriyor. Bu yabancı okyanusun merkezindeki yüzey sıcaklığı rahat bir 20 derece bile olabilir Santigrat derece.
LHS 1140 b’nin potansiyel atmosferi ve sıvı su için elverişli koşulları onu gelecekteki yaşanabilirlik çalışmaları için olağanüstü bir aday haline getiriyor. Bu gezegen, yıldızının yaşanabilir bölgesindeki konumu ve ısıyı tutabilen ve istikrarlı bir iklimi destekleyebilen bir atmosfere sahip olma olasılığı göz önüne alındığında, yaşamı destekleyebilecek bir dünyayı incelemek için eşsiz bir fırsat sunuyor.
Önümüzdeki Birkaç Yıllık Gözlem
LHS 1140 b’nin atmosferinin varlığını ve bileşimini doğrulamak ve kartopu gezegeni ile boğa gözü okyanus gezegeni senaryoları arasında ayrım yapmak için daha fazla gözlem gerekiyor. Araştırma ekibi, karbondioksitin varlığını ortaya çıkarabilecek belirli bir sinyale odaklanarak Webb Teleskobu ile ek geçiş ve tutulma ölçümlerine ihtiyaç olduğunu vurguladı. Bu özellik, atmosfer bileşimini anlamak ve dış gezegende yaşanabilir koşulları gösterebilecek potansiyel sera gazlarını tespit etmek için çok önemlidir.
“Ilıman bir gezegende Dünya benzeri bir atmosfer tespit etmek Webb’in yeteneklerini sınırlarına kadar zorluyor – bu mümkün; sadece çok fazla gözlem süresine ihtiyacımız var,” dedi aynı zamanda NIRISS enstrümanının baş araştırmacısı olan Doyon. “Azot açısından zengin bir atmosfere dair mevcut ipucu daha fazla veriyle onaylanmayı gerektiriyor. LHS 1140 b’nin bir atmosfere sahip olduğunu doğrulamak için en az bir yıl daha gözleme ve karbondioksiti tespit etmek için muhtemelen iki veya üç yıl daha gözleme ihtiyacımız var.” Doyon’a göre, Webb Teleskobu’nun LHS 1140 b’nin yaşanabilir yüzey koşullarına sahip olup olmadığını belirlemek için muhtemelen bu sistemi birkaç yıl boyunca mümkün olan her fırsatta gözlemlemesi gerekecek.
LHS 1140 b’nin Webb ile sınırlı görünürlüğü göz önüne alındığında (yılda en fazla sekiz ziyaret mümkün), gökbilimcilerin karbondioksiti tespit edip gezegenin yüzeyinde sıvı su varlığını doğrulamak için birkaç yıllık gözlemlere ihtiyaçları olacak.
Referans: “JWST/NIRISS ile Yaşanabilir Bölge Gezegeni LHS 1140 b’nin İletim Spektroskopisi” Charles Cadieux, René Doyon, Ryan J. MacDonald, Martin Turbet, Étienne Artigau, Olivia Lim, Michael Radica, Thomas J. Fauchez, Salma Salhi, Lisa Dang, Loïc Albert, Louis-Philippe Coulombe, Nicolas B. Cowan, David Lafrenière, Alexandrine L’Heureux, Caroline Piaulet, Björn Benneke, Ryan Cloutier, Benjamin Charnay, Neil J. Cook, Marylou Fournier-Tondreau, Mykhaylo Plotnykov, Diana Valencia, Kabul edildi, Astrofizik Dergisi Mektupları.
arXiv:2406.15136
Cadieux, Montréal Üniversitesi’nin Trottier Gezegen Araştırmaları Enstitüsü’nde (iREx) doktora öğrencisidir.
Bu makaleye katkıda bulunan diğer iREx araştırmacıları şunlardır: René Doyon (UdeM), Étienne Artigau (UdeM), Olivia Lim (UdeM), Michael Radica (UdeM), Salma Salhi (UdeM), Lisa Dang (UdeM), Loïc Albert (UdeM), Louis-Philippe Coulombe (UdeM), Nicolas Cowan (McGill), David Lafrenière (UdeM), Alexandrine L’Heureux (UdeM), Caroline Piaulet-Ghorayeb (UdeM), Björn Benneke (UdeM), Neil Cook (UdeM) ve Marylou Fournier-Tondreau (UdeM ve Oxford Üniversitesi). Ek katkıda bulunanlar Michigan Üniversitesi’ndendir. Ulusal Bilimsel Araştırma Merkezi (Fransa), NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi, Amerikan Üniversitesi, McGill Üniversitesi, McMaster Üniversitesi ve Toronto Üniversitesi. Cadieux ve UdeM ekibi bu çalışma için Kanada Uzay Ajansı’ndan aldıkları mali desteği kabul ediyor.