Gökbilimciler Büyük Ayı takımyıldızında yeni bir gezegen keşfetti

Torun’daki Nicolaus Copernicus Üniversitesi’nden astronomlar, Büyük Ayı takımyıldızında yeni bir gezegen keşfettiler. Jüpiter’in 11 katı kadar bir kütleye sahip, yıldızının etrafında 14 yılda dönüyor ve sıcaklığı eksi 100 santigrat dereceden fazla değil.

Bilim insanları tarif edilmiş dergideki kozmik bulgu Astronomi ve Astrofizik.

Büyük bir gezegene sahip göze çarpmayan bir yıldız

Gökbilimciler, Güneş Sistemimizin en büyük gezegeni olan Jüpiter’in kütlesinin 11 katı kadar büyük, aşırı büyük bir dış gezegenle uğraşıyorlar. Ana yıldızının yörüngesini 14 yılda tamamlıyor ve ondan altı astronomik birim uzakta.

“Bir gezegeni göremeyiz, ancak etrafında döndüğü yıldızı 10 cm kadar küçük bir teleskopla tespit edebiliriz. Yıldızın fiziksel parametreleri güneşinkine benzer. Veriler, onun yüzde 20 daha büyük ve güneşten iki kat daha büyük olduğunu gösteriyor. İlginç bir şekilde, güneşin şu anda içinde bulunduğu evrim aşamasını çoktan tamamlamış durumda; arkasında 5 milyar yıl geride kalmış bir arka bahçesi var. Bu nedenle bunun aynı zamanda tüm gezegen sisteminin yaşı olduğunu tahmin edebiliriz,” diye açıklıyor Dr. Habil.

NCU Astronomi Enstitüsü’nden araştırma grubunun lideri olan NCU Prof. Gracjan Maciejewski, “Gökyüzünün kuzey tarafında Büyük Ayı takımyıldızında yer alır ve HD 118203 adını taşır, çünkü Henry Draper’ın yıldız kataloğunda ilk kez bu numarayla listelenmiştir. Bir asırdan fazla bir süre önce bu katalog için gözlemler yapmak için kullanılan teleskop artık Torun yakınlarındaki Piwnice’deki gözlemevimizde bulunmaktadır.” diyor.

Draper Teleskobu

Draper teleskopu, dünyanın ilk astrograflarından veya gök küresi fenomenlerinin fotoğrafik kayıt cihazlarından biridir. 1891’de, eşi Anna Maria’nın, yıldızların fotoğrafik ve fotogörsel parlaklıklarının bir kataloğunu ve spektral sınıflandırmalarını geliştirmek için Edward C. Pickering tarafından yönetilen Harvard Gözlemevi’nin iddialı programını desteklediği, erken ölen Amerikalı spektroskopik fizikçi Henry Draper’ın “anısına” inşa edilmiştir.

Cambridge’deki bu teleskopla gökyüzünün 60.000’den fazla fotometrik ve spektral görüntüsü çekildi ve Pickering’in amacına o kadar katkıda bulundu ki, yaklaşık çeyrek milyon yıldız içeren derlenmiş envantere Henry Draper kataloğu adı verildi. “HD” yıldız tanımları bugün hala kullanılıyor ve dünyadaki tüm gökbilimciler tarafından biliniyor.

Draper’ın astrografı Piwnice’e nasıl ulaştı? 1947 sonbaharında, NCU Astronomi Gözlemevi’nin beş metre çapında dönen bir kubbeye sahip ilk gözlemevi pavyonunun inşası başladı. İki yıl sonra, Cambridge’den gönderilen bir astrograf orada durdu ve gerekli uyarlamalardan sonra düzenli gözlem çalışmalarına başladı.

Dünyada eşi benzeri olmayan bu ilginç anıt, bugün Piwnice’deki NCU Astronomi Enstitüsü’ne gelen ziyaretçilerin ilgi odağı haline gelmiştir.

Sabrın karşılığı alınır

Yaklaşık 20 yıldır, gökbilimciler HD 118203 yıldızının oldukça büyük bir gezegenin etrafında döndüğünü biliyorlar. 2006’da, iki Jüpiter kütlesinde bir kütleye sahip olan ilk gaz devi keşfedildi ve yıldızın etrafında sadece altı günde sıkı bir yörüngede döndü.

“Ancak Doppler gözlemleri bunun hikayenin sonu olmadığını, orada başka bir gezegen olabileceğini gösterdi. Bu nedenle, bu sistemi hemen gözlem programlarımıza dahil ettik,” diyor keşfin ortak yazarı Prof. Andrzej Niedzielski.

“İlk olarak, Profesör Aleksander Wolszczan ile işbirliği içinde yürüttüğümüz Torun-Pensilvanya ötegezegen araştırma programının bir parçası olarak, nesneyi Dünya’nın en büyük optik araçlarından biri olan Teksas’taki dokuz metrelik Hobby-Eberly Teleskobu ile izledik.”

Sonuçlar o kadar ümit vericiydi ki Torunlular, İspanya’dan işbirlikçileriyle birlikte, İtalyan Galileo teleskopunu kullanarak Kanarya Adaları’ndaki yıldızın gözlemlerine devam ettiler. Bu gözlemevi, gezegenleri keşfetmek için tasarlanmış en iyi enstrümanlarla donatılmıştı.

“Ancak sekiz yıldır yapılan araştırmalar, bunun ne tür bir nesne olduğuna dair bir cevap ortaya koymadı,” diye ekliyor Prof. Niedzielski.

Torun’daki gökbilimcilerin, bir gezegenle karşı karşıya olduklarına dair tartışmasız bir kanıt elde etmeleri yedi yıl daha sürdü.

“Sabır işe yarıyor,” diyor Prof. Maciejewski. “Mart 2023’te toplanan yeni gözlemler, gezegenin yörünge parametrelerini belirlemede kritik öneme sahip olduğunu kanıtladı. Dahası, bir gezegenin yıldızının yörüngesinde dönmesi birkaç yıl sürdüğü için, Doppler gözlemlerimizi mevcut astrometrik ölçümlerle birleştirerek kütlesini kesin olarak belirleyebildik. Bu, bu gezegen sisteminin eksiksiz bir modelini oluşturmamızı ve dinamik davranışını incelememizi sağladı.”

Ancak bundan önce sistemde saklanan başka gezegen olmadığından emin olmak gerekiyordu. Bu görevi, bir astronomi öğrencisi olan Julia Sierzputowska üstlendi.

Julia Sierzputowska, “Geçişli Gezegen Araştırma Uydusu uzay teleskobuyla elde edilen fotometrik gözlemleri analiz ettim ve HD 118203’ün etrafında Dünya’nın iki katından daha büyük başka gezegenlerin olmadığını, dolayısıyla sistemin dinamiklerini incelemek için yeterli kütleye sahip olmadıklarını gösterdim” diyor.

Gezegensel tandem

Gökbilimcilerin hiyerarşik bir gezegen sistemi keşfettikleri ortaya çıktı.

Sistemin dinamikleri üzerine detaylı sayısal çalışmalar yürüten Prof. Krzysztof Goździewski, “Bu, bir gezegenin yıldızıyla sıkı bir çift oluşturduğu ve ikinci bir gezegenin, sanki birincisiyle başka bir çift oluşturacak kadar geniş bir yörüngede bu çiftin etrafında döndüğü tuhaf bir konfigürasyondur” şeklinde açıklıyor.

Her iki gezegen de devasadır ve oldukça uzun yörüngelerde dönerler. Buna rağmen, karşılıklı kütle çekimsel etkileri sistemi milyonlarca yıllık bir ölçekte istikrarsızlaştırmaz.

“Bunun genel görelilik kuramından kaynaklanan etkilerden kaynaklandığını gösterdik. Bu etkiler olmasaydı, gezegenler titrek yaylar gibi davranır, yörüngelerinin şeklini ve uzaydaki yönelimlerini sürekli değiştirirdi,” diye ekliyor Prof. Goździewski.

Kozmik cevaplar

Gökbilimciler, gezegen sistemlerinin oluşumu ve evrimi hakkındaki bilginin hâlâ birçok temel bilinmezi gizlediğini kabul ediyor. Sadece bir düzine bilinen HD 118203 gibi hiyerarşik sistemler, onların büyük gezegenlerin oluşumuna dair hipotezleri araştırmalarına olanak sağlıyor.

“Bu tür gezegensel yapılandırmaların gelişim yolları hakkında ilginç bir soru var,” diyor Prof. Maciejewski. “Bizim bakış açımıza göre -güneş sisteminin sakinleri- oldukça ‘egzotik’ olsalar da, büyük gazlı gezegenlere sahip sistemler hakkında bilgi edinmek, en yakınımızdaki ‘astronomik arka bahçemizi’ tanıyabilmemiz için önemli görünüyor.”

“Çalışmamız bitmiyor. Hala gözlemler yürütüyor ve verileri analiz ediyoruz; daha fazla gezegen keşfi için şanslar var,” diyor Prof. Niedzielski. “Öğrencileri ve doktora öğrencilerini bu ilginç ve önemli araştırmaya dahil etmeyi başardığımız için mutluyuz.”