Gökbilimciler Yok Edilmeye Doğru Dönen Bir Ötegezegen Keşfettiler

Yaşlanan yıldızının yörüngesinde dönen Kepler-1658b’nin yaklaşan ölümü, bilim adamlarına diğer gezegenlerin ve onların gelişen güneş sistemlerinin kaderi hakkında fikir edinme fırsatı sunuyor.

Gökbilimciler çığır açan bir keşif yaptılar. ötegezegen Yaşlanan bir yıldızın yörüngesinde dönerken yörüngesi bozulan. İlk olarak Kepler uzay teleskobu tarafından keşfedilen lanetli gezegen, genişleyen yıldızıyla çarpışma rotasında ve sonunda yok olmasına yol açıyor.

Yaşlanan bir yıldızın yörüngesinde dönerken yörüngesi bozulan bir ötegezegenin keşfi, son aşamalarındaki bir güneş sisteminin ilk görüntüsünü sunarak, gezegensel yörüngesel bozulmanın kademeli sürecine dair yeni bir anlayış sağlıyor. Bir yıldız tarafından tüketilmenin, yaklaşık 5 milyar yıl içinde Dünya da dahil olmak üzere birçok gezegenin nihai kaderi olduğuna inanılıyor. Bilim adamlarına göre, dış gezegen Kepler-1568b’nin yok olmasına 3 milyon yıldan az bir süre kaldı.

Princeton’ın Henry Norris Russell Astrofizik Doktora Sonrası Araştırmacısı Ashley Chontos, Kepler-1658b’nin yaşlanan yıldızının etrafında döndüğünü keşfeden ve güneş sistemleri geliştikçe diğer dünyaların kaderi hakkında daha fazla bilgi edinme şansı sağlayan bir ekibin parçasıydı. Kredi: Stephanie Reif, Princeton Üniversitesi Astrofizik Bilimler Bölümü

Princeton’da Henry Norris Russell Astrofizik Doktora Sonrası Araştırmacısı Ashley Chontos, “On yıllardır yıldızların ve gezegenlerinin kaderini tahmin eden teorisyenlerimiz var, ancak daha önce onları test edecek gözlemlerimiz olmadı,” dedi. “Bunu kendi güneş sistemimiz açısından da düşünebiliriz. Güneş tüm hidrojenini helyuma dönüştürdüğünde Dünya ne kadar süre hayatta kalacak? Bazı fikirlerimiz var, ama nihayetinde kesin olarak söylemek zor. Bu tek gezegen sistemleri, bu farklı teorileri demirlemeye yardımcı olmak için gerçekten önemli.”

Chontos, yeni bir çalışmanın ikinci yazarıdır. Astrofizik Dergi Mektupları araştırmacıların ölüme mahkum olan ötegezegen hakkındaki gözlemlerini anlatıyor.

İlk yazar, Harvard Üniversitesi ve Smithsonian Enstitüsü’nde 51 Pegasi b Fellow olan Shreyas Vissapragada’dır. “Daha önce yıldızlarına doğru spiral çizen ötegezegenlere dair kanıtlar tespit etmiştik, ancak daha önce evrimleşmiş bir yıldızın etrafında böyle bir gezegen görmemiştik” dedi.

Güneşe benzer yıldızlar için “evrimleşmiş”, tüm hidrojenlerini helyuma dönüştüren ve yaşamlarının bir sonraki aşamasına geçenleri ifade eder. Bu durumda, yıldız bir altdeve dönüşmeye başlamıştır. Vissapragada, “Teori, evrimleşmiş yıldızların gezegenlerinin yörüngelerinden enerji tüketmede çok etkili olduğunu tahmin ediyor ve şimdi bu teorileri gözlemlerle test edebiliriz” dedi.

Talihsiz ötegezegen Kepler-1658b olarak adlandırıldı. Adından da anlaşılacağı gibi, gökbilimciler onu 2009’da başlatılan öncü bir gezegen avlama görevi olan Kepler uzay teleskobu ile keşfettiler. Bu dünya, Kepler’in şimdiye kadar gözlemlediği ilk yeni ötegezegen adayıydı ve bu noktada KOI 4.01 – 4. Nesne olarak adlandırıldı. Kepler tarafından tanımlanan İlgi Alanı. (KOI 1, 2 ve 3, Kepler fırlatılmadan önce tanımlanmıştı.)

Daha önce, KOI 4.01 yanlış bir pozitif olarak reddedildi. Yıldızında hareket eden sismik dalgalara bakan Chontos, verilerin modele uymamasının nedeninin bilim adamlarının bir model oluşturduklarını düşünmeleri olduğunu fark edene kadar on yıl geçecekti. Neptünbüyüklüğündeki bir yıldızın etrafındaki 3 boyutlu nesne. Chontos ve meslektaşları, bu gezegenin ve yıldızının ilk tahmin edilenden çok daha büyük olduğunu gösterdiler ve bu sırada nesne, Kepler’in kataloğuna resmi olarak 1658. giriş olarak girdi.

Kepler-1658b sözde sıcak Jüpiter, Jüpiter’in kütlesi ve boyutuna eşit olan ancak ev sahibi yıldızları etrafında kavurucu derecede yakın yörüngelerde bulunan dış gezegenlere verilen takma ad. Kepler-1658b için bu mesafe, güneşimiz ile yörüngedeki en dar gezegeni Merkür arasındaki mesafenin yalnızca sekizde biri kadardır. Ve Merkür’ün 88 günlük yörüngesinin aksine, Kepler-1658b yıldızının etrafında sadece 3,8 günde döner.

Sıcak Jüpiterler ve yıldızlarına çok yakın diğer gezegenler için yörüngesel bozulma ve çarpışma kaçınılmaz görünüyor. Ancak ötegezegenlerin ev sahibi yıldızlarının kanalizasyonlarında nasıl daire çizdiklerini ölçmek zorlayıcı oldu çünkü süreç dayanılmaz derecede kademeli. Kepler-1658b söz konusu olduğunda, yeni çalışma yörünge periyodunun yılda yaklaşık 131 milisaniye (saniyenin binde biri) azaldığını bildiriyor.

Bu düşüşü tespit etmek, uzun yıllar dikkatli gözlem yapmayı gerektirdi. Saat Kepler ile başladı ve ardından Palomar Gözlemevi’nin Güney Kaliforniya’daki Hale Teleskopu ve son olarak Geçiş Yapan Ötegezegen Tarama Teleskobu veya TESS2018’de lanse edildi. Üç enstrüman da, bir ötegezegenin yıldızının yüzünden geçtiği ve yıldızın parlaklığının çok hafif bir şekilde azalmasına neden olduğu terim olan geçişleri yakaladı. Son 13 yılda, Kepler-1658b’nin geçişleri arasındaki aralık biraz ama istikrarlı bir şekilde azaldı.

Neden? Niye? Aynı fenomen, Dünya okyanuslarının günlük yükselişinden ve düşüşünden sorumludur: gelgitler.

Gelgitler, ister Dünya ve ay, ister Kepler-1658b ve yıldızı olsun, yörüngedeki cisimlerin birbirini çekiştirmesiyle üretilir. Her iki cisim de birbirine yerçekimi kuvveti uygular, ancak daha büyük olan daima kazanır, bu da daha küçük olanın daha fazla esnediği anlamına gelir.

Çekme, her bir cismin şeklini bozar ve gezegen ve yıldız bu değişikliklere tepki verirken enerji açığa çıkar. Aralarındaki mesafelere, boyutlarına ve dönme hızlarına bağlı olarak, bu gelgit etkileşimleri cisimlerin birbirlerini uzağa itmesine neden olabilir – Dünya ve yavaşça dışa doğru spiral çizen Ay için durum – veya Kepler-1658b’de olduğu gibi içe doğru. yıldız.

Özellikle yıldız-gezegen senaryolarında bu dinamikleri anlamayan pek çok araştırmacı var, bu nedenle astrofizikçiler Kepler-1658 sisteminden daha fazla şey öğrenmeye hevesliler.

Princeton’a sadece birkaç ay önce gelen Chontos, bulgularını buradaki teorisyenler ve diğer astrofizikçilerle tartışmayı dört gözle beklediğini söyledi.

Chontos, “Ben birinci nesil, geleneksel olmayan bir öğrenciyim” dedi. “Lisans veya yüksek lisans için Princeton’a başvurmadım, çünkü kafamda insanların nasıl olacağına dair bir vizyon vardı – ve olabilecek en iyi şekilde, bundan daha fazla yanılmış olamazdım. Her şeyi doğru yapıyorlar. Bölümümüzün 60 postdoc gibi bir şeye sahip olmasının bir nedeni var. Ve kahve saatlerinde ve kolokyumda, bana ilham veren teori makalelerini yazan insanlarla konuşma fırsatı buluyorum.’”

Kepler-1658b’nin yıldızı, yıldız yaşam döngüsünde, tıpkı güneşimizin beklendiği gibi genişlemeye başladığı noktaya kadar evrildi ve gökbilimcilerin altdev olarak adlandırdıkları bir aşamaya girdi. Teorisyenler, evrimleşmiş yıldızların iç yapısının, Güneşimiz gibi hidrojen bakımından zengin yıldızlara kıyasla, ev sahibi gezegenlerin yörüngelerinden alınan gelgit enerjisinin dağılmasına daha kolay yol açacağını tahmin ettiler. Bu, yörünge bozulma sürecini hızlandıracak ve insan zaman ölçekleri üzerinde çalışmayı kolaylaştıracaktır.

Chontos, “Fiziksel olarak, bu ötegezegenin sistemi bizim güneş sistemimizden – evimiz – çok farklı olsa da, bu gelgit dağılma süreçlerinin verimliliği ve bu gezegenlerin ne kadar süre hayatta kalabileceği hakkında bize hala çok şey söyleyebilir” dedi.

Kepler-1658b yaklaşık 2 milyar yaşında ve ömrünün son %1’inde. O ve meslektaşları, gezegenin yaklaşık 3 milyon yıl içinde yıldızıyla çarpışacağını tahmin ediyor.

Bu araştırma hakkında daha fazla bilgi için, bkz. Exoplanet, Yaşlanan Bir Yıldızın Etrafında Nihai Yok Olmaya Doğru Sarmallaşarak Keşfedildi.

Referans: Shreyas Vissapragada, Ashley Chontos, Michael Greklek-McKeon, Heather A. Knutson, Fei Dai, Jorge Pérez González, Sam Grunblatt, Daniel Huber ve Nicholas Saunders tarafından yazılan “The Possible Tidal Demise of Kepler’s First Planetary System”, 19 Aralık 2022, Astrofizik Dergi Mektupları.
DOI: 10.3847/2041-8213/aca47e

Çalışma Bilim Misyonu Müdürlüğü tarafından finanse edildi ve NASA Bilim Misyon Müdürlüğü.