Dünya dışı lav dünyalarının atmosferini nasıl tanırsınız?

Son 30 yılda, güneş sistemimizin dışında 5.000’den fazla gezegen keşfedildi. Yaygın bir ötegezegen, sıvı lav okyanusları olan sıcak bir süper Dünya olan lav dünyasıdır. Mantas Zilinskas, bu dünyaların olası atmosferlerini simüle etmek için modeller geliştirdi. Bu simülasyonlar, James Webb Uzay Teleskobu ile bu atmosferleri arayan gökbilimciler için rehberlik sağlıyor. Zilinskas doktora derecesini alacak. 24 Mayıs Çarşamba günü.

Gözlemlenen dış gezegenlerin çoğu, güneş sistemimizdeki sekiz bitkiye benzemiyor. Örneğin, sıcak Jüpiterler, ana yıldızlarına Merkür’ün güneşe olduğundan daha yakın olan gaz devleri ve Dünya’dan daha büyük olan ve ana yıldızlarının yörüngesinde lav okyanuslarının akmasına neden olacak kadar yakın olan rostral lav dünyaları vardır.

Mantas Zilinskas, bu uzak dünyalar hakkında çok az şey bildiğimizi söylüyor. Gökbilimciler, ana yıldızdan kütle, yarıçap ve mesafeye dayalı olarak bazı özellikleri tahmin edebilir. Ama bu tam bir resim vermiyor. Atmosferleri hakkında daha fazla bilgi edinmek için gökbilimciler bu nedenle spektroskopi kullanırlar. Burada, ötegezegenin atmosferinde parıldayan ve ardından Dünya’ya seyahat eden ana yıldızdan gelen ışığı ölçerler. Bir atmosferde bulunan moleküller ve atomlar benzersiz ışık renklerini emer. Bu, her ötegezegen için, atmosferinin hangi maddeleri içerdiğini söyleyebileceğiniz benzersiz bir parmak izi oluşturur.

Ancak özellikleri spektroskopi gözlemlerinden elde etmek kolay değildir. Bu nedenle Zilinskas gibi teorik astrofizikçiler, belirli özelliklerin nasıl gözlemlere dönüştüğünü tahmin eden matematiksel modeller yaratırlar. “Gökbilimcilerin gözlemleyebileceklerini hesaplıyorum” diye açıklıyor. “Simülasyonlarımın amacı, astronomlara ne arayacaklarını ve bunun onlara ötegezegenler hakkında ne söyleyebileceğini söylemek.”

Zilinskas doktorasına odaklandı. 2021’in sonlarında başlatılan James Webb Uzay Teleskobu ile lav dünyalarının atmosferleri ve gözlemleri üzerine araştırma. , zayıf bir atmosfer” diyor. “Bu atmosferlerin kimyasal bileşimini ve sıcaklık değişimleri gibi önemli özelliklerini tahmin etmek için modeller kullanmaya çalışıyoruz. Bunun ışık spektrumunu nasıl etkilediğine bakıyoruz.”

Bunu yapmak için Zilinskas, atmosferdeki en büyük kimyasal değişikliklerin yatay yönde değil dikey yönde (yukarıdan aşağıya) meydana geldiğini varsayan tek boyutlu modeller kullandı. Modeller her noktadaki kimyasal koşulları hesaplar. Zilinskas bunu, ana yıldızdan gelen ışığın o atmosferde nasıl hareket ettiğini ve bu süreçte tayfın nasıl değiştiğini hesaplayan ışınımsal aktarım modelleriyle birleştirdi.

Zilinskas, “İki ve üç boyutlu modeller de var, ancak bunlar çok fazla zaman ve hesaplama gücü gerektiriyor” diyor. “Ayrıca, lav dünyaları hakkında çok az şey biliyoruz ve daha hızlı ve daha esnek tek boyutlu modeller, bize birçok farklı, olası atmosferik bileşimi araştırma özgürlüğü veriyor.”

Simülasyonlar, James Webb Uzay Teleskobu’nun, eğer varsa, lav dünyalarının atmosferlerini gözlemleyebileceğini gösterdi. Zilinskas, “Bu uzay teleskobunun ileriye doğru ne kadar büyük bir adım olduğunu da gösterdi” diyor.

Şu anda, uzay teleskopu hala lav dünyaları da dahil olmak üzere ötegezegenleri gözlemliyor. Zilinskas, “Umarım doktora araştırmam, lav dünyalarının atmosferlerinin gelecekteki gözlemleri için bir rehber görevi görebilir.”