Süper Dünyaların oluşumunun metal açısından fakir yıldızların yakınında sınırlı olduğu kanıtlandı

Gökbilimciler, yeni bir çalışmada gezegen oluşumunun sınırlarına ilişkin yeni bulgular elde ettiklerini bildirerek, belirli bir noktadan sonra, Dünya’dan büyük gezegenlerin düşük metal içeriğine sahip yıldızların yakınında oluşmasının zorlaştığını tespit ettiler.

Güneşi bir temel olarak kullanarak, gökbilimciler bir yıldızın ne zaman oluştuğunu, onun metalliğini veya içindeki ağır elementlerin seviyesini belirleyerek ölçebilirler. Metal açısından zengin yıldızlar veya bulutsular nispeten yakın zamanda oluşmuşken, metal açısından fakir nesneler muhtemelen erken evrende mevcuttu.

Önceki araştırmalar, metallik oranları ile gezegen oluşumu arasında zayıf bir bağlantı olduğunu bulmuş ve bir yıldızın metalliği azaldıkça, Satürn altı veya Neptün altı gibi bazı gezegen popülasyonlarında gezegen oluşumunun da azaldığını belirtmişti.

Ancak bu çalışma, mevcut teorilere göre, metal bakımından fakir yıldızların yakınında süper-Dünyaların oluşumunun önemli ölçüde daha zor hale geldiğini gözlemleyen ilk çalışmadır ve bu, bir süper-Dünya’nın oluşması için gereken koşullar için katı bir sınır olduğunu göstermektedir, diyor yakın zamanda Ohio Eyalet Üniversitesi’nde astronomi alanında doktora yapan baş yazar Kiersten Boley.

“Yıldızlar yaşam döngüsünü tamamladığında, gezegenler oluşturmak için yeterli metal veya demire sahip olana kadar çevredeki alanı zenginleştirirler,” dedi Boley. “Ancak daha düşük metalliğe sahip yıldızlar için bile, oluşturabileceği gezegen sayısının asla sıfıra ulaşmayacağı yaygın olarak düşünülüyordu.”

Diğer araştırmalar, Samanyolu’nda gezegen oluşumunun yıldızların metalliklerinin -2,5 ile -0,5 arasına düştüğünde başlaması gerektiğini ileri sürmüştü; ancak şimdiye kadar bu teori kanıtlanmamıştı.

Bu tahmini test etmek için ekip, NASA’nın Geçişli Gezegen Araştırma Uydusu (TESS) görevi tarafından gözlemlenen en metal fakiri 10.000 yıldızdan oluşan bir katalog geliştirdi ve ardından aradı. Eğer doğruysa, bilinen eğilimleri 85.000 metal fakiri yıldızın bulunduğu bir bölgenin etrafında küçük, kısa dönemli gezegenler aramak için genellemek, onları yaklaşık 68 süper-Dünya keşfetmeye yönlendirmiş olurdu.

Şaşırtıcı bir şekilde, bu çalışmadaki araştırmacılar hiçbirini tespit etmedi, dedi Boley. “Esasında, yavaş veya kademeli bir eğim görmeyi beklediğimiz yerde bir uçurum bulduk,” dedi. “Beklenen oluşum oranları hiç uyuşmuyor.”

Çalışma şu şekildeydi: yayınlandı içinde Astronomi Dergisi.

Bilim insanlarına, metalliğin gezegenlerin oluşması için çok düşük olduğu bir zaman dilimi sunan bu uçurum, evrenin yaşının yaklaşık yarısına kadar uzanıyor; bu da süper Dünyaların evrenin erken dönemlerinde oluşmadığı anlamına geliyor.

Boley, “Muhtemelen yedi milyar yıl önce, süper Dünya oluşumunun önemli bir kısmını görmeye başladığımız en ideal zaman dilimidir.” dedi.

Dahası, bu dönemden önce oluşan yıldızların çoğunluğunun düşük metalliklere sahip olması ve gezegen oluşumu için doğru koşulların oluşması için Samanyolu’nun nesiller boyu ölen yıldızlar tarafından zenginleştirilmesinin beklenmesi gerekmesi nedeniyle, sonuçlar galaksimizdeki küçük gezegenlerin sayısı ve dağılımı konusunda başarılı bir şekilde üst sınır önermektedir.

“Örneğimizle benzer bir yıldız türünde, negatif 0,5 metallik bölgesini geçtiğinizde gezegen oluşumunun bol olmasını beklemememiz gerektiğini artık biliyoruz,” dedi Boley. “Bu oldukça çarpıcı çünkü artık bunu gösterecek verilerimiz var.”

Çalışmanın Dünya dışında yaşam arayanlar için de çarpıcı sonuçları var. Gezegen oluşumunun inceliklerini daha iyi kavramak, bilim insanlarına evrende yaşamın nerede gelişebileceği konusunda detaylı bilgi sağlayabilir.

“Yaşamın elverişli olmayacağı veya bir gezegen bulabileceğinizi bile düşünmediğiniz alanlarda arama yapmak istemezsiniz,” dedi Boley. “Bunları biliyorsanız sorabileceğiniz bir sürü soru var.”

Bu tür soruşturmalar, bu dış gezegenlerin su içerip içermediğini, çekirdeklerinin büyüklüğünü ve güçlü bir manyetik alan geliştirip geliştirmediklerini belirlemeyi içerebilir; bunların hepsi de yaşamın oluşması için elverişli koşullardır.

Çalışmalarını diğer gezegen oluşum süreçlerine uygulamak için ekibin muhtemelen bugün olduğundan daha uzun süreler boyunca farklı süper-Dünya türlerini incelemesi gerekecektir. Neyse ki, gelecekteki gözlemler NASA’nın Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu ve Avrupa Uzay Ajansı’nın PLATO görevi gibi yaklaşan projelerin yardımıyla elde edilebilir; her ikisi de bizimki gibi yaşanabilir bölgelerdeki karasal gezegenler için arayışı genişletecektir.

Boley, “Bu araçlar, orada kaç tane gezegen olduğunu bulma ve mümkün olduğunca çok sayıda takip gözlemi yapma açısından gerçekten hayati önem taşıyacak.” dedi.

Diğer ortak yazarlar arasında Ohio State’ten Ji Wang; California Teknoloji Enstitüsü’nden Jessie Christiansen, Philip Hopkins ve Jon Zink; Arizona Üniversitesi’nden Kevin Hardegree-Ullman ve Galen Bergsten; McGill Üniversitesi’nden Eve Lee; Pennsylvania Eyalet Üniversitesi’nden Rachel Fernandes ve Güney Queensland Üniversitesi’nden Sakhee Bhure yer alıyor.