Gökbilimciler, aynı zamanda şimdiye kadar keşfedilen en metalik gezegenlerden biri olan inanılmaz derecede sıcak bir ötegezegenin atmosferinde suyun varlığını keşfetmiş olabilirler.
Söz konusu dış gezegen, Gal kültüründe savaş tanrısı “Smertrios” olarak da bilinen HD 149026 b’dir. Deathrios, Dünya’dan yaklaşık 247 ışıkyılı uzaklıkta bulunan sarı alt dev yıldız HD 149026’nın (İrlanda ve İskoç mitolojisinden bir tanrı olan Ogma) yörüngesinde dönüyor. Dış gezegen, ana yıldızından yaklaşık 6,5 milyon kilometre uzakta olup, bir devrimini üç Dünya gününden daha kısa sürede tamamlıyor. Jüpiter’in yaklaşık dörtte üçü büyüklüğünde olan Smertrios, “sıcak Satürn” olarak sınıflandırılır.
Smertrios’un yıldızına yakınlığı nedeniyle, sıcaklığın 2.600 Fahrenheit’e (1.420 santigrat derece) ulaştığı HD 149026’ya doğru gelgit açısından sabit olan tek bir yüzü vardır. Nispeten daha serin olan “gece tarafı” her zaman uzaya dönüktür. Ancak 2005 yılında yıldızının önünden geçerken keşfedilen Smertrios’un yoğunluğu ve bileşimi, o zaman bile gökbilimciler için olağandışı görünüyordu.
“Sıcak gaz devleri, Jüpiter veya Satürn’e benzer boyutta olan ancak yıldızlarının yörüngesinde son derece yakın mesafelerde bulunan ötegezegenlerdir. Keşfin arkasındaki ekibin bir parçası ve Tokyo Üniversitesi’nden bir gökbilimci olan Syed Ali Rafi, “Genellikle on günden daha kısa bir yörünge periyoduna sahipler, bu da bu gezegenlerde bir yılın bir haftadan daha az süreceği anlamına geliyor” dedi.
James Webb Uzay Teleskobu (JWST) 2023’te Smertrios’u gözlemlediğinde, gezegenin metalikliğinin (metallerin hidrojene göre oranı) çoğu sıcak Satürn’den ve daha büyük sıcak Jüpiter’den çok daha yüksek olduğunu buldu. Bu oran Smertrios için Jüpiter ve Satürn’e göre çok daha yüksektir.
Gökbilimciler “metaller” derken, hidrojen ve helyumdan daha ağır elementleri kastediyorlar. Genel olarak metallerin gaz devlerinin kütlesiyle ters orantılı olduğuna inanılmaktadır. Bu, bir gaz devi ne kadar büyürse, o kadar az metale sahip olması gerektiği anlamına gelir. Smertrios bu eğilime meydan okuyor. Ayrıca gezegenin anormal derecede büyük bir katı çekirdeğe sahip olduğu ve gezegenin yoğunluğunun bu kadar yüksek olmasının nedeni olduğu da keşfedildi.
“Gezegenin bileşimi, sıcak gaz devleri için sahip olduğumuz mevcut ötegezegen oluşumu senaryolarıyla tutarsız görünüyor ve bu durum bugüne kadar bir gizem olarak kalıyor. Bu nedenle, bu gezegenin atmosferini incelemek bizim için önemlidir, çünkü bu, metaliklik ve karbon ve oksijen oranı gibi atmosferik özellikler aracılığıyla gezegenin oluşum tarihini ortaya çıkarmaya yardımcı olabilir” dedi Ali Rafi.
Smertrios’un atmosferini araştırmak ve gezegenin neden bu kadar metalik olduğunu öğrenmek için Ali Rafi ve meslektaşları İspanya’daki Calar Alto Gözlemevi’ndeki CARMENES spektrografına başvurdu.
Elementler ve kimyasal moleküller karakteristik dalga boylarında ışığı emer ve yayar. Smertrios gibi bir gezegen, bir gözlemci ile yıldızının arasından geçtiğinde, atmosferindeki elementler, atmosferden geçen yıldız ışığında “izler” bırakır. Spektrograflar, bir gezegenin atmosferinin nelerden oluştuğunu bulmak için bu “izleri” okuyabilir. Smertrios’un CARMENES ile yaptığı çalışma su buharının kanıtlarını ortaya çıkardı. Bu, gezegenin atmosferindeki diğer elementlerin bolluğunun daha iyi sınırlandırılmasına yardımcı olabilir.
Ali Rafi, Smertrios gibi sıcak gaz devlerinin atmosferinde oksijenin karbondan daha bol olduğunu varsayarsak bunun, su ve karbon monoksitin en bol bulunan iki “gösterge” molekül olduğu anlamına geldiğini açıkladı. “Dolayısıyla, eğer her iki molekülün de bolluğunu sınırlayabilirsek, o zaman atmosferdeki karbonun oksijene oranını sınırlayabiliriz ki bu çok önemlidir, çünkü bu, gaz devlerinin oluşumu ve evrimi tarihinde önemli bir özellik olabilir. HD 149026 b olarak. Atmosferdeki suyun tespit edilmesi bu karakterizasyona yönelik ilk adımdır” diye ekledi Ali Rafi. Ancak ekibin Smertrios hakkında öğrendiği tek şey bu değildi. Dış gezegen araştırmacılara gerçek bir sürpriz yaşattı.
Tipik olarak sıcak, gelgit kilitli gaz devlerinde, sıcak gündüz tarafı ile daha serin gece tarafı arasındaki büyük sıcaklık farkı, saatte 8.046 kilometreye kadar hızlara ulaşabilen son derece hızlı atmosferik rüzgarlar yaratır. Kural olarak, rüzgarlar gündüz tarafından gece tarafına – yüksek sıcaklıktan düşük sıcaklığa doğru – esiyor. Ancak Smertrios’un rüzgarları gezegenin gece tarafından gündüz tarafına doğru ters yönde esiyor gibi görünüyor.
“Çünkü bir gezegenin yıldızının önünden geçtiğini görüyoruz, gece tarafından esen rüzgarlar gözlemci yönünde estiği anlamına geliyor ve bu da spektrumun maviye kaymasına neden olacak. Ancak kırmızıya kaydığını gördük ki bu büyük bir sürprizdi. Ali Rafi, ötegezegenlerde rüzgarların gece tarafından gündüz tarafına doğru esebildiği gerçeğini açıklayabilecek çeşitli senaryolar üretebiliriz” dedi.
Senaryolardan biri, bu rüzgarların atmosferin derinliklerinde oluşması ve spektrumun kırmızıya kaymasına neden olmasıdır. Diğer bir senaryo ise Smertrios’un yörüngesinin “eksantrik” olması ve bunun spektrumda ekibin hesaba katmadığı bir değişime neden olabilmesidir.
Ali Rafi, “Bu senaryolardan herhangi birini doğrulamak ve hatta başka alternatiflerin olup olmadığını bilmek için daha fazla gözlem yapılması gerekiyor” diye ekledi.
Gökbilimciler, su buharının tespitini doğrulamak için bu olağandışı sıcak Satürn’ü incelemeye devam edecekler. “Sonuçlarımızı doğrulamak için bu dış gezegenin geçişlerinden elde edilen daha fazla gözlemsel veriye ihtiyaç var. Şimdi suyu doğrulamak, diğer atmosferik molekülleri aramak ve metalliği ve karbon-oksijen oranlarını daha iyi tahmin etmek için bunların bolluğunu sınırlamak için çalışıyoruz. Bunun Smertrios’un oluşum ve evrim tarihini netleştirmemize yardımcı olacağını umuyorum” diye sözlerini tamamladı Ali Rafi.