Webb, yıldız oluşumuna dair ipuçları sağlayan altı yeni ‘haydut dünya’ keşfetti

Serseri gezegenler veya serbest yüzen gezegen kütleli nesneler (FFPMO’lar), yıldızlar arası uzayda oluşan veya kütle çekimsel bozulmalar onları dışarı atmadan önce bir gezegen sisteminin parçası olan gezegen büyüklüğündeki nesnelerdir.

İlk kez 2000 yılında gözlemlendiklerinden beri, gökbilimciler herhangi bir yıldıza bağlı olmayan ve galaksimizin yıldızlararası ortamında (ISM) yüzen yüzlerce aday tespit ettiler. Aslında, bazı bilim insanları sadece Samanyolu’nda dolaşan 2 trilyon kadar başıboş gezegen (veya daha fazla) olabileceğini tahmin ediyor.

Son haberlerde, James Webb Uzay Teleskobu (JWST) ile çalışan bir gökbilimci ekibi, beklenmedik bir noktada altı haydut gezegen adayının keşfedildiğini duyurdu. Şimdiye kadar tanımlanmış en hafif haydut gezegeni (etrafında bir enkaz diski ile) de içeren gezegenler, Webb’in Perseus takımyıldızında yaklaşık bin ışık yılı uzaklıkta bulunan bir yıldız oluşum kümesi olan genç bulutsu NGC 1333’ün en derin araştırması sırasında tespit edildi. Bu gezegenler gökbilimcilere yıldızların ve gezegenlerin oluşum süreci hakkında çok şey öğretebilir.

Ekip, Johns Hopkins Üniversitesi (JHU) Fizik ve Astronomi Bölümü’nde Yardımcı Araştırma Bilim İnsanı olan Adam Langeveld tarafından yönetildi. Anketin bulgularını ayrıntılarıyla anlatan makale, yayınlanmak üzere kabul edildi Astronomi Dergisi ve şu anda mevcut üzerinde arXiv ön baskı sunucusu.

Bugüne kadar tespit edilen başıboş gezegenlerin çoğu kütle çekimsel mikro mercekleme kullanılarak keşfedildi, diğerleri ise Doğrudan Görüntüleme yoluyla tespit edildi. İlk yöntem, büyük nesnelerin kütle çekim kuvvetinin etraflarındaki uzay-zaman eğriliğini değiştirdiği ve daha uzak nesnelerden gelen ışığı yükselttiği “mercekleme olaylarına” dayanır. İkincisi, atmosferlerinde üretilen kızılötesi radyasyonu tespit ederek kahverengi cüceleri (gezegenler ve yıldızlar arasındaki çizgiyi aşan nesneler) ve büyük gezegenleri doğrudan tespit etmekten oluşur.

Makalelerinde ekip, keşfin NGC1333’ün son derece derin bir spektroskopik incelemesi sırasında nasıl gerçekleştiğini açıklıyor. Webb’in Yakın Kızılötesi Görüntüleyicisi ve Yarıksız Spektrografı’ndan (NIRISS) gelen verileri kullanarak ekip, yıldız kümesinin gözlenen kısmındaki her nesnenin spektrumunu ölçtü. Bu, daha önce gözlemlenen 19 kahverengi cücenin spektrumlarını yeniden analiz etmelerine olanak sağladı ve gezegen kütlesinde bir yoldaşı olan yeni bir kahverengi cücenin keşfine yol açtı.

Bu son gözlem, ikili sistemlerin nasıl oluştuğuna dair teorilere meydan okuyan nadir bir bulguydu. Ancak asıl olay, Jüpiter’in kütlesinin beş ila 10 katı olan altı gezegenin (yani süper-Jüpiter’lerin) keşfedilmesiydi.

Bu, bu altı adayın, kahverengi cüceler ve yıldızlarla aynı süreçte oluşan, şimdiye kadar bulunan en düşük kütleli haydut gezegenler arasında olduğu anlamına gelir. Genç Kahverengi Cüceler ve Serbest Yüzen Gezegenler için Derin Spektroskopik Araştırmanın amacı, yıldız olmak için yeterince büyük olmayan devasa nesneleri araştırmaktı.

Webb’in gözlemlerinde Jüpiter kütlesinden (ki bunu tespit edebilecek kadar hassastır) daha düşük hiçbir cismin ortaya çıkmamış olması, daha hafif olan yıldız cisimlerinin gezegenlerin oluştuğu şekilde oluşma olasılığının daha yüksek olduğuna dair güçlü bir işarettir.

JHU’nun yeni kaynağı (Hub) tarafından yayımlanan bir açıklamada baş yazar Langeveld şunları söyledi:

“Yıldız oluşum sürecinin sınırlarını araştırıyoruz. Genç bir Jüpiter’e benzeyen bir nesneniz varsa, doğru koşullar altında bir yıldıza dönüşmüş olması mümkün müdür? Bu, hem yıldız hem de gezegen oluşumunu anlamak için önemli bir bağlamdır.”

Haydut gezegenlerin en ilgi çekici olanı aynı zamanda en hafif olanıydı: tahmini beş Jüpiter kütlesi (yaklaşık 1.600 Dünya). Toz ve gaz genellikle yıldız oluşumunun erken aşamalarında bir diske düştüğünden, bu enkaz halkasının bir gezegenin etrafında bulunması, onun yıldızların yaptığı şekilde oluştuğunu güçlü bir şekilde düşündürmektedir.

Ancak gezegen sistemleri ayrıca enkaz disklerinden (diğer adıyla güneş çevresi diskleri) de oluşur, bu da bu nesnelerin kendi uydularını oluşturabileceğini düşündürmektedir. Bu, bu devasa gezegenlerin minyatür bir gezegen sistemi için bir fidanlık olabileceğini düşündürmektedir – tıpkı güneş sistemimiz gibi, ancak çok daha küçük ölçekte.

Johns Hopkins Provost’u ve çalışmanın kıdemli yazarı (aynı zamanda anket grubuna liderlik eden) olan Ray Jayawardhana şöyle diyor: “Yıldızlar gibi oluşan en küçük serbest yüzen nesnelerin kütle olarak yakındaki yıldızların etrafında dönen dev dış gezegenlerle örtüştüğü ortaya çıktı. Böyle bir çiftin, ikili yıldız sistemlerinin yaptığı gibi, büzülürken parçalanan bir buluttan oluşmuş olması muhtemeldir. Doğanın ürettiği sistemlerin çeşitliliği dikkat çekicidir ve bizi yıldız ve gezegen oluşumu modellerimizi geliştirmeye itmektedir…

“Gözlemlerimiz, doğanın gezegen kütlesindeki nesneleri en az iki farklı şekilde ürettiğini doğruluyor: gaz ve toz bulutunun büzülmesiyle, yıldızların oluşumuyla ve Jüpiter’in güneş sistemimizde yaptığı gibi genç yıldızların etrafındaki gaz ve toz diskleriyle.”

Önümüzdeki aylarda ekip, Webb’i kullanarak bu başıboş gezegenlerin atmosferlerinin takip çalışmalarını yürütmeyi ve bunları kahverengi cüceler ve gaz devleriyle karşılaştırmayı planlıyor. Ayrıca, mini gezegen sistemleri olasılığını araştırmak için yıldız oluşum bölgesinde enkaz diskleri olan diğer nesneleri aramayı planlıyorlar.

Elde ettikleri veriler ayrıca gökbilimcilerin galaksimizdeki başıboş gezegenlerin sayısına ilişkin tahminlerini iyileştirmelerine yardımcı olacak. Yeni Webb gözlemleri, bu tür cisimlerin hedeflenen kümedeki gök cisimlerinin yaklaşık %10’unu oluşturduğunu gösteriyor.

Güncel tahminler, galaksimizdeki yıldız sayısını 100 ila 400 milyar yıldız ve gezegen sayısını 800 milyar ila 3,2 trilyon arasında gösteriyor. %10’da, bu, orada yüzen 90 ila 360 milyar arasında başıboş dünya olduğu anlamına gelir. Önceki makalelerde incelediğimiz gibi, bir gün bunlardan bazılarını keşfedebilir ve hatta güneşimiz birkaçını yakalayabilir.