Bu sanatçının izlenimi, sıcak bir Jüpiter olma yolunda ilerleyen Jüpiter benzeri bir dış gezegeni gösteriyor; yıldızına çok yakın bir yörüngede dönen büyük, Jüpiter benzeri bir dış gezegen. NSF NOIRLab Programı olan ABD Ulusal Bilim Vakfı Kitt Peak Ulusal Gözlemevi’ndeki WIYN 3,5 metrelik teleskopu kullanan bir gökbilimciler ekibi, TIC 241249530 b adlı bu dış gezegenin, ana yıldızının dönüşünün tersi yönde son derece eliptik bir yörünge izlediğini buldu. Bu benzersiz yörünge özellikleri, gezegenin oluşum geçmişinin yanı sıra gelecekteki yörüngesine de işaret ediyor ve ekibin TIC 241249530 b’nin sonunda daha sıkı, daha dairesel bir yörüngeye doğru içe doğru göç edeceğini belirlemesine olanak tanıyor. Bu dış gezegenin göç öncesi keşfi, sıcak Jüpiterlerin zaman içinde nasıl oluştuğu ve evrimleştiği konusunda değerli bilgiler sağlıyor. Kaynak: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva (Spaceengine)
Bir dış gezegen‘nin geriye doğru uzanan yörüngesi, yüksek kütleli gaz devlerinin oluşum geçmişi ve gelecekteki yörüngeleri hakkında ipuçları barındırıyor.
Gökbilimciler, WIYN teleskopunu kullanarak oldukça eksantrik ve gerileyen bir yörüngeye sahip bir dış gezegen gözlemlediler. TIC 241249530 b adlı bu dış gezegen, genellikle yıldızlarının etrafında çok yakın yörüngelere göç eden daha büyük gaz devleri olan sıcak Jüpiterlerin oluşumu ve göçü hakkındaki anlayışımızı önemli ölçüde ilerletebilir.
Aşırı Yörüngeye Sahip Bir Gezegenin Keşfi
NSF Programı kapsamında ABD Ulusal Bilim Vakfı Kitt Peak Ulusal Gözlemevi’ndeki WIYN 3,5 metrelik teleskopu kullanarak NOIRLabgökbilimciler sıcak bir gezegene dönüşme yolunda olan bir dış gezegenin aşırı yörüngesini keşfettiler JüpiterBu ötegezegen, bilinen tüm geçiş yapan ötegezegenlerin en büyük ölçüde genişlemiş yörüngelerinden birini takip etmekle kalmıyor, aynı zamanda yıldızının yörüngesinde geriye doğru dönüyor. Bu da sıcak Jüpiterlerin nasıl evrimleştiği gizemine ışık tutuyor.
Şu anda, 4.000’den biraz fazla yıldız sisteminde 5.600’den fazla doğrulanmış ötegezegen bulunmaktadır. Bu popülasyon içinde, yaklaşık 300-500 ötegezegen, sıcak Jüpiterler olarak bilinen ilginç sınıfa girmektedir. Bunlar, yıldızlarına çok yakın yörüngelerde dönen, bazıları Merkür’ün Güneş’e olduğu kadar yakın olan büyük, Jüpiter benzeri ötegezegenlerdir. Sıcak Jüpiterlerin bu kadar yakın yörüngelere nasıl geldiği bir gizemdir, ancak gökbilimciler, bunların yıldızlarından uzak yörüngelerde başladıklarını ve daha sonra zamanla içe doğru göç ettiklerini varsaymaktadır. Bu sürecin erken aşamaları nadiren gözlemlenmiştir, ancak alışılmadık bir yörüngeye sahip bir ötegezegenin bu yeni analiziyle, gökbilimciler sıcak Jüpiter gizemini çözmeye bir adım daha yaklaştılar.
Gelişmiş Gözlem Teknikleri ve Bulguları
TIC 241249530 b adlı bu ötegezegenin keşfi, Ocak 2020’de NASA’nın Geçişli Ötegezegen Araştırma Uydusu’nun (TESS) önünden geçen veya geçiş yapan tek bir Jüpiter büyüklüğündeki gezegenle tutarlı bir yıldızın parlaklığındaki düşüşü tespit etmesiyle başladı. Bu dalgalanmaların doğasını doğrulamak ve diğer olası nedenleri ortadan kaldırmak için bir gökbilimci ekibi, NSF NOIRLab’ın bir Programı olan ABD Ulusal Bilim Vakfı Kitt Peak Ulusal Gözlemevi’ndeki (KPNO) WIYN 3,5 metrelik Teleskobu’ndaki iki cihazı kullandı.
Takım ilk olarak NASA– NN-EXPLORE Exoplanet and Stellar Speckle Imager (NESSI) adlı, atmosferik titreşimi ‘dondurmaya’ ve sinyalin kaynağını karıştırabilecek herhangi bir yabancı kaynağı ortadan kaldırmaya yardımcı olan bir teknikte fonlandı. Daha sonra, NASA tarafından fonlanan NEID spektrografını kullanarak ekip, yörüngesindeki dış gezegenin bir sonucu olarak ev sahibi yıldızının spektrumunun veya yaydığı ışığın dalga boylarının nasıl değiştiğini dikkatlice gözlemleyerek TIC 241249530 b’nin radyal hızını ölçtü.
Bu çizim, TIC 241249530 b adlı yeni keşfedilen Jüpiter benzeri dış gezegenin yörüngesini, kendi Güneş Sistemimizdeki Merkür ve Dünya’nın yörüngeleriyle karşılaştırılarak göstermektedir. TIC 241249530 b, bilinen herhangi bir geçiş dış gezegeninin en gerilmiş yörüngelerinden birini takip eder ve ayrıca ana yıldızının yörüngesinde geriye doğru, yani yıldızın dönüşünün ters yönünde döner. Kaynak: NOIRLab/NSF/AURA/R. Proctor
NOIRLab doktora sonrası araştırmacısı ve yayınlanan makalenin baş yazarı Arvind Gupta DoğaNESSI ve NEID’i, ekibin ötegezegenin sinyalini karakterize etme ve doğrulama çabaları için kritik öneme sahip oldukları için övdü. Gupta, “NESSI bize yıldızın aksi takdirde mümkün olabilecek olandan daha keskin bir görüntüsünü verdi ve NEID, yörüngedeki ötegezegene yanıt olarak kaymaları tespit etmek için yıldızın spektrumunu hassas bir şekilde ölçtü,” diye açıkladı. Gupta, özellikle NEID’in gözlem planlama çerçevesinin benzersiz esnekliğine dikkat çekti çünkü ekibin gözlem planının yeni verilere yanıt olarak hızla uyarlanmasına olanak tanıyor.
NSF’nin NSF NOIRLab program direktörü Chris Davis, “WIYN teleskobu, diğer güneş sistemlerinde bulunan gezegenlerin sistemden sisteme neden bu kadar farklı olabildiğini anlamamıza yardımcı olmakta önemli bir rol oynuyor,” dedi. “NSF ve NASA arasındaki NN-EXPLORE programı iş birliği, gezegen dışı araştırmalarında etkileyici sonuçlar vermeye devam ediyor.”
Bu animasyon, TIC 241249530 b adlı yeni keşfedilen Jüpiter benzeri bir dış gezegenin yörüngesini, Güneş Sistemimizdeki Merkür ve Dünya’nın yörüngeleriyle karşılaştırılarak gösteriyor. TIC 241249530 b, bilinen herhangi bir geçiş yapan dış gezegenin en gergin yörüngelerinden birini takip ediyor ve ayrıca ana yıldızının yörüngesinde geriye doğru, yani yıldızın dönüşünün ters yönünde dönüyor. Eğer bu gezegen Güneş Sistemimizin bir parçası olsaydı, yörüngesi Güneş’e Merkür’den on kat daha yakın olduğu en yakın noktasından Dünya’nın mesafesindeki en uzak noktasına kadar uzanırdı. Bu aşırı yörünge, gezegendeki sıcaklıkların bir yaz gününden titanyumu eritecek kadar sıcak olmasına kadar değişmesine neden olurdu. Kaynak: NOIRLab/NSF/AURA/R. Proctor
Eksantrik ve Retrograd Yörüngelerin Etkileri
Spektrumun detaylı analizi, ötegezegenin Jüpiter’den yaklaşık beş kat daha büyük kütleli olduğunu doğruladı. Spektrum ayrıca ötegezegenin son derece eksantrik veya gerilmiş bir yörüngede döndüğünü ortaya koydu. Bir gezegenin yörüngesinin eksantrikliği 0 ile 1 arasında bir ölçekte ölçülür, 0 mükemmel dairesel bir yörünge ve 1 oldukça eliptiktir. Bu ötegezegenin yörünge eksantrikliği 0,94’tür ve bu da onu geçiş yöntemiyle bulunan diğer tüm ötegezegenlerin yörüngesinden daha eksantrik yapar [1]. Karşılaştırma için, PlütonGüneş etrafındaki oldukça eliptik yörüngesinin eksantrikliği 0,25’tir; Dünya’nın eksantrikliği ise 0,02’dir.
Eğer bu gezegen Güneş Sistemimizin bir parçası olsaydı yörüngesi Güneş’e Merkür’den on kat daha yakın olduğu en yakın noktasından Dünya’nın uzaklığındaki en uzak noktasına kadar uzanırdı. Bu aşırı yörünge gezegendeki sıcaklıkların bir yaz gününden titanyumu eritecek kadar sıcak olana kadar değişmesine neden olurdu.
NSF NOIRLab Programı olan ABD Ulusal Bilim Vakfı Kitt Peak Ulusal Gözlemevi’nde bulunan WIYN 3,5 metrelik Teleskobu’nun iç kısmı. Bu teleskop, son teknoloji ürünü bir gezegen dışı keşif makinesi olan NEID cihazına ev sahipliği yapıyor. Kaynak: KPNO/NOIRLab/NSF/AURA/J.Pollard
Ötegezegenin yörüngesinin alışılmadık doğasına ek olarak, ekip ayrıca onun geriye doğru, yani ana yıldızının dönüşünün tersi yönde döndüğünü buldu. Bu, gökbilimcilerin diğer ötegezegenlerin çoğunda veya kendi Güneş Sistemimizde görmediği bir şey ve ekibin ötegezegenin oluşum geçmişine ilişkin yorumunu bilgilendirmeye yardımcı oluyor.
Ötegezegenin benzersiz yörüngesel özellikleri, gelecekteki yörüngesine de işaret ediyor. Başlangıçtaki oldukça eksantrik yörüngesinin ve ana yıldızına aşırı yakın yaklaşımının, gezegenin yörüngesini ‘daireselleştirmesi’ bekleniyor, çünkü gezegendeki gelgit kuvvetleri yörüngeden enerjiyi emer ve yörüngenin kademeli olarak küçülmesine ve daireselleşmesine neden olur. Bu göç gerçekleşmeden önce bu ötegezegeni keşfetmek değerlidir, çünkü sıcak Jüpiterlerin nasıl oluştuğu, dengelendiği ve zaman içinde nasıl evrimleştiği konusunda önemli bir içgörü sağlar.
“Geri sarma tuşuna basıp gezegen göçü sürecini gerçek zamanlı olarak izleyemesek de, bu dış gezegen göç sürecinin bir tür anlık görüntüsü olarak hizmet ediyor,” dedi Gupta. “Bunun gibi gezegenler inanılmaz derecede nadir ve bulunması zor ve sıcak Jüpiter oluşumu hikayesini çözmemize yardımcı olmasını umuyoruz.”
ABD Ulusal Bilim Vakfı Kitt Peak Ulusal Gözlemevi’nde bulunan WIYN 3,5 metrelik Teleskop, NSF NOIRLab Programı. Kaynak: KPNO/NOIRLab/NSF/AURA
Gelecek Beklentileri ve Araştırma Yönleri
“Özellikle, yıldızına yakıcı derecede yakın geçişlerinden birini yaptıktan sonra bu gezegenin atmosferinin dinamikleri hakkında neler öğrenebileceğimizle ilgileniyoruz,” diyor Gupta üniversitede doktora öğrencisiyken projeyi denetleyen Penn State astronomi ve astrofizik profesörü Jason Wright. “NASA’nınki gibi teleskoplar James Webb Uzay Teleskobu “Yeni keşfedilen dış gezegenin atmosferinde hızlı bir ısınma yaşanırken meydana gelen değişiklikleri inceleyecek duyarlılığa sahip olacağız, dolayısıyla ekibin dış gezegen hakkında öğreneceği daha çok şey var.”
TIC 241249530 b, sıcak Jüpiter göç öncesi evresini gösteren keşfedilen yalnızca ikinci dış gezegendir. Birlikte, bu iki örnek, yüksek kütleli gaz devlerinin, son derece eksantrik yörüngelerden daha sıkı, daha dairesel yörüngelere doğru göç ederken sıcak Jüpiterlere dönüşmek üzere evrimleştiği fikrini gözlemsel olarak doğrulamaktadır.
“Gökbilimciler, sıcak Jüpiterlerin muhtemel öncüleri olan veya göç sürecinin ara ürünleri olan dış gezegenleri yirmi yıldan uzun süredir arıyorlar, bu yüzden bir tane bulduğumda çok şaşırdım ve heyecanlandım,” dedi Gupta. “Tam olarak bulmayı umduğum şeydi.”
Notlar
- Daha yüksek bir dış merkezliliğe sahip bir dış gezegen bulundu. HD 20782 b’nin dış merkezliliği 0,956’dır ancak geçiş yapmamaktadır, bu nedenle yörüngesinin ana yıldızına göre yönelimi belirlenememektedir. Bu, yörüngesel özellikleri yıldızının geçişi sayesinde belirlenebilen TIC 241249530 b’nin keşfinin önemini vurgulamaktadır.
Kaynak: Arvind F. Gupta, Sarah C. Millholland, Haedam Im, Jiayin Dong, Jonathan M. Jackson, Ilaria Carleo, Jessica Libby-Roberts, Megan Delamer, Mark R. Giovinazzi, Andrea SJ Lin, Shubham Kanodia, Xian-Yu Wang, Keivan Stassun, Thomas Masseron, Diana Dragomir, Suvrath Mahadevan, Jason Wright, Jaime A. Alvarado-Montes, Chad Bender, Cullen H. Blake, Douglas Caldwell, Caleb I. Cañas, William D. Cochran, Paul Dalba, Mark E. Everett, Pipa Fernandez, Eli Golub, Bruno Guillet, Samuel Halverson, Leslie Hebb, Jesus Higuera, Chelsea X. Huang, Jessica Klusmeyer, Rachel Knight, Liouba Leroux, Sarah E. Logsdon, Margaret Loose, Michael W. McElwain, Andrew Monson, Joe P. Ninan, Grzegorz Nowak, Enric Palle, Yatrik Patel, Joshua Pepper, Michael Primm, Jayadev Rajagopal, Paul Robertson, Arpita Roy, Donald P. Schneider, Christian Schwab, Heidi Schweiker, Lauren Sgro, Masao Shimizu, Georges Simard, Guðmundur Stefánsson, Daniel J. Stevens, Steven Villanueva, John Wisniewski, Stefan Will ve Carl Ziegler, 17 Temmuz 2024 Doğa.
DOI: 10.1038/s41586-024-07688-3