Gaz devi gezegenler, küçük kırmızı yıldızların etrafında görünmüyor

Gökbilimciler, kırmızı cüceler olarak adlandırılan evrendeki en küçük ve en yaygın yıldız türlerinin çok nadiren Jüpiter benzeri büyük gezegenlere ev sahipliği yaptığını ortaya çıkardılar. Jüpiter benzerlerinin bu yokluğunun, kırmızı cücelerin etrafındaki Dünya benzeri gezegenlerin gelişimi üzerinde ve uzaylı yaşamını destekleyebilecek dünyalar arayışında büyük etkileri olabilir.

Jüpiter, yerel olarak en büyük gezegen olma özelliğini yakışır şekilde, güneş sistemimizin evriminde baskın bir rol oynamıştır. Bilim adamları, Jüpiter’in nihayetinde Dünya’nın yaşanabilir hale gelmesi için zemin hazırladığını ve dünyamızın oluşumunu, boyutunu ve kompozisyonunu etkilediğini düşünüyor. Bu nedenle, kırmızı cüce gezegen sistemlerinde hantal gaz devlerinin olmaması, yerleşik kayalık dünyaların özellikle Dünya’ya özgü, yaşam dostu yerlere evrilmemiş olabileceğini düşündürür.

Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA) ve üzerinde yayınlanan yeni bir çalışmanın baş yazarı arXiv ön baskı sunucusu ve yayınlanmak üzere ayarlanmış Astronomi Dergisi, sonuçları iletmek. “Bu keşif, kırmızı cücelerin çevresinde gerçekten Dünya benzeri gezegenlerin bulunabileceğini düşündürse de, bu sistemler hakkında henüz bilmediğimiz çok şey var, bu yüzden zihnimizi açık tutmalıyız.”

Bulgular ek bir öneme sahip çünkü birçok kırmızı cüce en yakın kozmik komşularımız arasında. Bu yakınlık, soğuk, sönük kırmızı cücelerin göz kamaştırıcı parlaklıkta gezegenlerini boğmadığı gerçeğiyle birleştiğinde, onları dış gezegenlerin atmosferlerini araştırmak için en uygun hedefler haline getirdi – şimdi ve önümüzdeki birkaç on yıl için önemli bir araştırma önceliği.

Harvard’da profesör olan çalışmanın ortak yazarı David Charbonneau, “Bu çalışma için incelediğimiz cıvıl cıvıl kırmızı cüce yıldızlar, en yakın kozmik komşularımızdır, bu da gezegenlerinin James Webb Uzay Teleskobu tarafından ayrıntılı inceleme için ideal adaylar olduğu anlamına gelir” diyor. Üniversitesi ve Astrofizik Merkezi üyesi | Harvard ve Smithsonian. “Fakat şimdi, Jüpiter ve Satürn gibi soğuk gaz devlerinin bu yıldızların çevresinde son derece nadir olduğuna dair çok güçlü kanıtlarımız olduğuna göre, sonunda inceleyeceğimiz ılıman kayalık gezegenler, karasal beklentilerimizden büyük ölçüde farklı olabilir.”

Jüpiter gezegenlerinin frekansını ölçmek için Pass ve meslektaşları, her biri güneş kütlesinin yalnızca %10 ila %30’u kadar olan 200 küçük kırmızı cüceden oluşan, eşi görülmemiş büyüklükte bir popülasyonu incelediler. Bu tür küçük kırmızı cüceler, galaksimizdeki güneş büyüklüğündeki yıldızlardan çok daha fazla olan kozmik normlardır. Gözlemler, 2016 ve 2022 yılları arasında, öncelikle Arizona’da bulunan Fred Lawrence Whipple Gözlemevi’nden ve Şili’deki Cerro Tololo Amerikalılar Arası Gözlemevi’nden toplandı.

Araştırmacılar, yıldız veri kümelerindeki herhangi bir büyük ötegezegeni çözmek için radyal hız tekniğine güvendiler. Gezegenler, ev sahibi yıldızlarının yörüngesinde dönerken, cisimlerin etkileşimli yerçekimleri, yıldızların çok hafif bir şekilde “sallanmasına” neden olur; bu, ayrıntılı yıldız ışığı okumalarında fark edilebilen bir etkidir.

Tüm yıldız örnekleminde, araştırmacılar tek bir Jüpiter eşdeğeri gezegen tespit etmediler. Doğasında var olan istatistiksel belirsizliklere dayanarak, araştırmacılar güvenle Jüpiterlerin düşük kütleli kırmızı cüce gezegen sistemlerinin %2’sinden daha azında meydana geldiğini söyleyebilirler.

Bulgular, genellikle Jüpiter benzeri mesafelerde büyük gezegenlere sahip olan güneşimiz gibi orta büyüklükteki yıldızların benzer araştırmalarıyla taban tabana zıttır. Bu dünyaların muazzam kütleleri -tek başına Jüpiter, diğer tüm gezegenlerin toplamından daha fazla kütleye sahiptir- muazzam yerçekimi anlamına gelir ve muazzam yerçekimi, diğer gök cisimleri üzerinde geniş kapsamlı etki anlamına gelir.

Charbonneau, “Güneş sisteminde, Jüpiter zorbadır” diyor. “Dünya’yı olduğu gibi yapan şeylerin çoğu, Jüpiter’in güneş sistemi tarihinin ilk aşamalarında yaptıklarına kadar uzanıyor.”

En önemli olaylar arasında, güneş sisteminin varlığının ilk birkaç yüz milyon yılında Jüpiter’in göçü var. Güneş sisteminin uzak noktalarında oluştuktan sonra, Jüpiter’in diğer dış gezegenlerle birlikte güneşe doğru içe doğru hareket ettiği teorileştirilir. Bu süreçte, ağır Jüpiter’in yerçekimi, buz bakımından zengin kuyruklu yıldız cisimlerini iç güneş sistemindeki dört kayalık dünyayla çarpışma rotalarına dağıttı.

Bu buzlu cisimlerin büyük bir kısmı genç gezegenimize çarptığında, potansiyel olarak organik (karbon içeren) moleküllerle birlikte bol miktarda su sağladılar. Dünyamızın yüzeyinde biriken sular, içinde organik moleküllerin milyonlarca yıl boyunca birbirine karıştığı düşünülen okyanusları yarattı. Sonunda, moleküller karmaşıklık geliştirdi ve yaşam dediğimiz şeye geçerek kendi kendini kopyalamaya başladı.

Jüpiter olmadan, bu koşullar gerçekleşmemiş ve hayata yolculuk hiç başlamamış olabilir.

Yeni bulgular, güneş sistemimizdeki en az bir dünyanın yaşanabilir hale gelmesine yol açan koşulların, küçük kırmızı yıldızların barındırdığı güneş sistemlerinde eşleşmesinin muhtemel olmadığını gösterse de, dünya dışı yaşam söz konusu olduğunda kapı kapalı olmaktan çok uzaktır. bu sistemler.

Charbonneau, “Jüpiterlerin yokluğunun, kırmızı cücelerin etrafındaki kayalık gezegenlerin yaşanmaz olduğu anlamına gelmediğini düşünüyoruz” diyor.

Jüpiter benzeri mega gezegenlerin göze çarpan yokluğu, daha küçük, kayalık cisimler oluşturmak için daha fazla ham maddenin mevcut olması gerektiği anlamına gelir, çünkü bu malzeme Jüpiter benzeri dünyalara dahil edilmemiştir. Gerçekten de, diğer araştırmalar, kırmızı cücelerin katı dünyalarının, güneş benzeri yıldızların etrafındakilerden buna uygun olarak daha büyük olma eğiliminde olduğunu göstermiştir.

Buna bağlı olarak, kayalık gezegenler, güneş benzeri yıldızlara kıyasla kırmızı cücelerin etrafında daha fazla sayıda oluşuyor gibi görünüyor. Örneğin, ünlü TRAPPIST-1 gezegen sistemi, yedi kayalık dünyayı, ev sahibi kırmızı cüce yıldıza Merkür’ün güneşimize olduğundan çok daha yakın yörüngelere yerleştiriyor.

Tek kelimeyle, kırmızı cüce gezegen sistemleri bizimkinden sadece farklıdır. Ve bu fark belki de henüz fark etmediğimiz zengin yaşanabilirlik olasılıklarına yol açabilir.

Pass, “Çalışmamız, Dünya’ya benzer kütlelere ve yörüngede dönen kırmızı cücelere sahip kayalık dünyaların kendi gezegenimizinkinden çok farklı bir ortamda doğup büyüdüğünü ima ediyor” diyor. “Kozmik mahallemizdeki gezegenleri uzaktan keşfetmeye devam ederken bunun tam olarak ne anlama geldiğini görmekten heyecan duyuyoruz.”

Araştırma ekibinin diğer üyeleri arasında Jennifer Winters (CfA ve Williams College), Jonathan Irwin (CfA ve Cambridge Üniversitesi, Birleşik Krallık) ve David Latham, Perry Berlind, Michael Calkins, Gilbert Esquerdo ve Jessica Mink (CfA) bulunmaktadır.