Gökbilimciler, Jüpiter büyüklüğünde sıcak bir ötegezegen olan WASP-76b’nin atmosferinde buharlaşan çok sayıda kaya oluşturan element keşfettiler ve gezegen oluşumuna dair yeni bilgiler sunuyor. Vanadyum oksidin ilk kez kesin olarak saptanması da dahil olmak üzere tespit edilen elementler, gaz devlerinin toz ve kayaların kademeli olarak birikmesi yerine yıldız oluşumuna benzer şekilde oluşabileceğini öne sürüyor. Bu bulgular, kendi Güneş Sistemimizin gaz devlerinin oluşumuna ilişkin anlayışımızda potansiyel olarak devrim yaratabilir.
Sözde ‘sıcak’ kimyası Jüpiter‘ Güneş Sistemimizin oluşumuna dair yeni bilgiler sağlar.
NSF’ler tarafından işletilen Uluslararası Gemini Gözlemevi’nin yarısı olan Gemini Kuzey teleskopunu kullanan gökbilimciler NOIRLabJüpiter büyüklüğündeki bir gezegenin atmosferinde çok sayıda kaya oluşturan element tespit ettiler. ötegezegenWASP-76b. Gezegen, ev sahibi yıldızına o kadar tehlikeli bir şekilde yakın ki, magnezyum, kalsiyum ve nikel gibi kaya oluşturan elementler buharlaşıp kavurucu atmosferi boyunca dağılıyor. Bu merak uyandıran kimyasal profil, bizimki de dahil olmak üzere gezegen sistemlerinin oluşumuna dair yeni bilgiler sağlıyor.
WASP-76b garip bir dünya. Balık takımyıldızı yönünde Dünya’dan 634 ışıkyılı uzaklıkta bulunan Jüpiter benzeri ötegezegen, ana yıldızının yörüngesinde son derece yakın bir mesafede – Merkür’ün Güneş’e olduğundan yaklaşık 12 kat daha yakın – atmosferini yakıcı bir 2000 yılına kadar ısıtır. °C Bu tür aşırı sıcaklıklar gezegeni “şişirdi” ve hacmini Jüpiter’in hacminin yaklaşık altı katına çıkardı.
Bu tür aşırı sıcaklıklarda, normalde daha soğuk olan gaz devi bir gezegenin atmosferinde gizli kalacak olan mineral ve kaya oluşturan elementler kendilerini açığa çıkarabilir.
Uluslararası bir gökbilimciler ekibi, NSF’nin NOIRLab tarafından işletilen Uluslararası Gemini Gözlemevi’nin yarısı olan Gemini North teleskopunu kullanarak, WASP-76b’nin atmosferinde bu kaya oluşturan elementlerden 11 tanesini tespit etti. Bu elementlerin varlığı ve göreceli miktarları, dev gaz gezegenlerinin tam olarak nasıl oluştuğuna dair önemli bilgiler sağlayabilir – bu, kendi Güneş Sistemimizde bile belirsizliğini koruyan bir şeydir. Sonuçlar dergide yayınlandı Doğa.
Bu sanatçı izlenimi, NSF’nin NOIRLab’i tarafından işletilen Uluslararası İkizler Gözlemevi’nin yarısı olan Gemini North teleskopunu kullanan gökbilimcilerin, Jüpiter büyüklüğünde bir ötegezegen olan WASP-76b’nin atmosferinde kaya oluşturan elementlerin birden fazla tespitini nasıl yaptığını gösteriyor. Sözde “sıcak Jüpiter”, gezegenin atmosferini şaşırtıcı sıcaklıklara ve magnezyum, kalsiyum ve demir gibi buharlaşmış kaya oluşturan elementlere ısıtan ve kendi Güneş Sistemimizin nasıl oluştuğuna dair fikir veren ev sahibi yıldızına tehlikeli bir şekilde yakın. Kredi: Uluslararası İkizler Gözlemevi/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Uzay motoru/M. zamani
2013 yılında Geniş Açılı Gezegen Arama (WASP) programı sırasında keşfedilmesinden bu yana, birçok astronom esrarengiz WASP-76b üzerinde çalıştı. Bu çalışmalar, sıcak ötegezegenin atmosferinde bulunan çeşitli elementlerin tanımlanmasına yol açmıştır. Özellikle, Mart 2020’de yayınlanan bir çalışmada, ekip sonuçlandı gezegende demir yağmuru olabileceğini.
Bu mevcut çalışmalardan haberdar olan Montréal Üniversitesi Trottier Dış Gezegenler Araştırma Enstitüsü’nde doktora öğrencisi ve makalenin baş yazarı olan Stefan Pelletier, bu garip ötegezegenin gizemlerini ve yakıcı atmosferinin kimyasını keşfetmek için ilham aldı.
2020 ve 2021’de Gemini North’u kullanarak BORDO-X (dış gezegenleri tespit etmek ve incelemek için özel olarak tasarlanmış yeni bir araç), Pelletier ve ekibi gezegeni ev sahibi yıldızının önünden geçerken üç ayrı durumda gözlemledi. Bu yeni gözlemler, WASP-76b’nin atmosferinde sodyum, potasyum, lityum, nikel, manganez, krom, magnezyum, vanadyum, baryum, kalsiyum ve daha önce tespit edildiği gibi demir dahil olmak üzere bir dizi kaya oluşturan elementi ortaya çıkardı.
WASP-76b’nin atmosferinin aşırı sıcaklıkları nedeniyle, araştırmacılar tarafından tespit edilen ve normalde burada Dünya’da kayaları oluşturan elementler buharlaşır ve bu nedenle atmosferde gaz formlarında bulunur. Bu elementler Güneş Sistemimizdeki gaz devlerinin bileşimine katkıda bulunurken, bu gezegenler elementlerin atmosfere buharlaşması için çok soğuktur ve onları neredeyse tespit edilemez hale getirir.
Pelletier, “Yüzlerce ışıkyılı uzaklıktaki bir ötegezegenin bize kendi Güneş Sistemimiz hakkında bilmemiz muhtemelen imkansız olacak bir şeyi öğretebildiği zamanlar gerçekten nadirdir” dedi. “Bu çalışmada durum böyle.”
Bu elementlerin birçoğunun bolluğu, hem Güneş’imizde hem de dış gezegenin ev sahibi yıldızında bulunan bolluklarla yakından eşleşir. Bu bir tesadüf olmayabilir ve Jüpiter gibi gaz devi gezegenlerin ve SatürnMerkür gibi kayalık gezegenleri oluşturan tozun, kayaların ve gezegenciklerin kademeli olarak toplanması ve çarpışmasından ziyade, yıldız oluşumuna daha benzer bir şekilde – bir ata-gezegen diskinin gazından ve tozundan birleşerek – oluşur. Venüsve Dünya.
Çalışmanın bir diğer dikkate değer sonucu, bir ötegezegende vanadyum oksidin ilk kez kesin olarak saptanmasıdır. Pelletier, “Bu molekül, gökbilimciler için büyük ilgi görüyor çünkü sıcak dev gezegenlerin atmosferik yapısı üzerinde büyük bir etkiye sahip olabilir” diyor. “Bu molekül, Dünya’nın üst atmosferini ısıtmada son derece verimli olan ozona benzer bir rol oynuyor.”
Pelletier ve ekibi, WASP-76b ve diğer aşırı sıcak gezegenler hakkında daha fazlasını öğrenmek için motive oluyor. Ayrıca, diğer araştırmacıların bu dev ötegezegenden öğrendiklerinden yararlanacaklarını ve bunu kendi Güneş Sistemi gezegenlerimizi ve nasıl oluştuklarını daha iyi anlamak için uygulayacaklarını umuyorlar.
“Dünyanın dört bir yanındaki gökbilimcilerin kullanımına açık olan Uluslararası İkizler Gözlemevi, diğer dünyaların fiziksel ve kimyasal yapısı hakkındaki anlayışımızı zorlayan yeni bilgiler sunmaya devam ediyor. NSF Gemini Gözlemevi program direktörü Martin Still, bu tür gözlemsel programlar aracılığıyla, daha geniş evrene ve bizim evrendeki yerimize dair daha net bir resim geliştiriyoruz” dedi.
“Nesillerdir araştırmacılar Jüpiter, Satürn, UranüsVe Neptün Çalışmanın ortak yazarlarından Université de Montréal profesörü Björn Benneke, gazlı gezegenlerin oluşum teorilerini kıyaslamak için hidrojen ve helyum bolluklarını ölçtüklerini söylüyor. “Benzer şekilde, WASP-76b’de kalsiyum veya magnezyum gibi daha ağır elementlerin ölçümleri, gazlı gezegenlerin oluşumunun daha iyi anlaşılmasına yardımcı olacaktır.”
Bu çalışma hakkında daha fazla bilgi için:
Referans: Stefan Pelletier, Björn Benneke, Mohamad Ali-Dib, Bibiana Prinoth, David Kasper, Andreas Seifahrt, Jacob L. Bean, Florian Debras, Baptiste Klein, “Vanadyum oksit ve dev bir dış gezegende keskin bir soğuk yakalama başlangıcı”. Luc Bazinet, H. Jens Hoeijmakers, Aurora Y. Kesseli, Olivia Lim, Andres Carmona, Lorenzo Pino, Núria Casasayas-Barris, Thea Hood ve Julian Stürmer, 14 Haziran 2023, Doğa.
DOI: 10.1038/s41586-023-06134-0