Araştırmacılar buz gezegenlerindeki elmas yağmuru hakkında yeni bulgular ortaya koyuyor

Kaliforniya’daki SLAC araştırma merkezinden Dr. Mungo Frost liderliğindeki uluslararası bir araştırma ekibi, Schenefeld’deki Avrupa XFEL X-ışını lazerini kullanarak Neptün ve Uranüs gibi buzlu gezegenlerde elmas yağmurunun oluşumuna ilişkin yeni bilgiler elde etti. Sonuçlar aynı zamanda bu gezegenlerin karmaşık manyetik alanlarının oluşumuna dair ipuçları da sağlıyor.

X-ışını lazerleri üzerinde yapılan daha önceki çalışmalarda bilim insanları, elmasların büyük gaz gezegenlerinin iç kısmındaki yüksek basınç nedeniyle karbon bileşiklerinden oluşması gerektiğini keşfettiler. Bunlar daha sonra yüksek katmanlardan gelen değerli taş yağmuru olarak gezegenlerin içlerine doğru batacaktı.

Avrupa XFEL’de yapılan yeni bir deney, karbon bileşiklerinden elmas oluşumunun zaten varsayılandan daha düşük basınç ve sıcaklıklarda başladığını gösterdi. Gaz gezegenleri için bu, elmas yağmurunun zaten düşünülenden daha düşük bir derinlikte oluştuğu ve dolayısıyla manyetik alanların oluşumu üzerinde daha güçlü bir etkiye sahip olabileceği anlamına geliyor.

Ayrıca Neptün ve Uranüs’ten daha küçük olan ve “mini-Neptünler” olarak adlandırılan gaz gezegenlerinde de elmas yağmuru yaşanabilir. Bu tür gezegenler güneş sistemimizde mevcut değil, ancak onun dışında dış gezegenler olarak ortaya çıkıyorlar.

Araştırma yayınlanan dergide Doğa Astronomi.

Elmas yağmuru, gezegenlerin dış katmanlarından iç katmanlarına doğru giderken gaz ve buzları sürükleyerek iletken buz akımlarına neden olabilir. İletken sıvıların akımları, gezegenlerin manyetik alanlarının oluşturulduğu bir tür dinamo görevi görür.

Frost, “Elmas yağmurunun muhtemelen Uranüs ve Neptün’ün karmaşık manyetik alanlarının oluşumu üzerinde etkisi vardır” dedi.

Grup, karbon kaynağı olarak hidrokarbon bileşiği polistirenden yapılmış plastik bir film kullandı. Çok yüksek basınç altında, folyodan elmaslar oluşuyor; bu, gezegenlerin iç kısımlarında olduğu gibi gerçekleşen ve Avrupa XFEL’de kopyalanabilecek bir süreç.

Araştırmacılar, elmas damga hücreleri ve lazerlerin yardımıyla buzlu gaz devlerinin içinde hakim olan 2.200 santigrat derecenin üzerindeki yüksek basıncı ve sıcaklığı oluşturdular. Damga hücreleri, numunenin iki elmas arasına sıkıştırıldığı mini bir mengene gibi işlev görüyor. Avrupa XFEL X-ışını darbelerinin yardımıyla damga hücresindeki elmasların oluşum zamanı, koşulları ve sırası kesin olarak gözlemlenebilir.

Uluslararası araştırma ekibinde ayrıca Avrupalı ​​XFEL’den, Hamburg’daki Alman araştırma merkezleri DESY’den ve Dresden-Rossendorf Helmholtz Merkezi’nden bilim adamlarının yanı sıra farklı ülkelerden diğer araştırma kurumları ve üniversiteler de yer alıyor. HZDR ve DESY araştırma merkezlerini içeren Avrupa XFEL kullanıcı konsorsiyumu HIBEF, bu çalışmaya önemli ölçüde katkıda bulunmuştur.

Frost, “Bu uluslararası işbirliği sayesinde Avrupa XFEL’de büyük ilerleme kaydettik ve buzlu gezegenlere ilişkin dikkate değer yeni bilgiler elde ettik” diyor.