Gökbilimciler, James Webb Teleskobu’nun yüksek hassasiyetli tayfölçerlerini iki ilgi çekici kayalık ötegezegen üzerinde eğitecek

NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu, mükemmel bir şekilde hizalanmış ayna parçaları ve kalibrasyondan geçen bilimsel araçlarıyla, tam olarak çalışmasına sadece birkaç hafta kaldı. Bu yaz ilk gözlemlerin açıklanmasından kısa bir süre sonra, Webb’in derinlemesine bilimi başlayacak.

İlk yıl için planlanan araştırmalar arasında, büyüklükleri ve kayalık bileşimleri nedeniyle “süper Dünyalar” olarak sınıflandırılan iki sıcak ötegezegenin çalışmaları yer alıyor: lavlarla kaplı 55 Cancri e ve havasız LHS 3844 b. Araştırmacılar, galaksideki gezegenlerin jeolojik çeşitliliğini ve Dünya gibi kayalık gezegenlerin evrimini anlamak amacıyla Webb’in yüksek hassasiyetli tayfölçerlerini bu gezegenler üzerinde eğitecekler.

Süper sıcak süper dünya 55 Cancri e

55 Cancri e, güneş benzeri yıldızından (Merkür ile güneş arasındaki mesafenin yirmi beşte biri) 1,5 milyon milden daha yakın bir yörüngede döner ve bir turunu 18 saatten daha kısa bir sürede tamamlar. Tipik kaya oluşturan minerallerin erime noktasının çok üzerindeki yüzey sıcaklıklarıyla, gezegenin gündüz tarafının lav okyanuslarıyla kaplı olduğu düşünülmektedir.

Yıldızlarına bu kadar yakın yörüngede dönen gezegenlerin, bir tarafı her zaman yıldıza bakacak şekilde gelgit kilitli olduğu varsayılır. Sonuç olarak, gezegendeki en sıcak nokta, yıldıza en doğrudan bakan nokta olmalı ve gün tarafından gelen ısı miktarı zamanla çok fazla değişmemelidir.

Ama durum böyle değil gibi görünüyor. NASA’nın Spitzer Uzay Teleskobu’ndan 55 Cancri e’nin gözlemleri, en sıcak bölgenin yıldıza en doğrudan bakan kısımdan uzakta olduğunu, gün tarafından tespit edilen toplam ısı miktarının ise değişiklik gösterdiğini gösteriyor.

55 Cancri e’nin kalın bir atmosferi var mı?

Bu gözlemler için bir açıklama, gezegenin ısıyı hareket ettiren dinamik bir atmosfere sahip olmasıdır. Webb’in Yakın Kızılötesi Kamerasını (NIRCam) ve Orta Kızılötesi Enstrümanını (MIRI) kullanacak bir ekibe liderlik eden NASA’nın Güney Kaliforniya’daki Jet Propulsion Laboratuvarı’ndan Renyu Hu, “55 Cancri e, oksijen veya azotun hakim olduğu kalın bir atmosfere sahip olabilir” diye açıkladı. ) gezegenin gündüz tarafının termal emisyon spektrumunu yakalamak için. “Eğer bir atmosferi varsa, [Webb] Hu, onu algılayacak ve neyden yapıldığını belirleyecek hassasiyete ve dalga boyu aralığına sahip” diye ekledi.

Yoksa 55 Cancri e’de akşam lav mı yağıyor?

Bununla birlikte, bir başka ilgi çekici olasılık, 55 Cancri e’nin gelgit kilitli olmamasıdır. Bunun yerine, her iki yörünge için üç kez dönen Merkür gibi olabilir (3:2 rezonans olarak bilinir). Sonuç olarak, gezegen bir gece-gündüz döngüsüne sahip olacaktır.

Stockholm Üniversitesi’nden araştırmacı ve gezegeni inceleyen başka bir ekibe liderlik eden Alexis Brandeker, “Bu, gezegenin en sıcak bölümünün neden kaydığını açıklayabilir” dedi. “Tıpkı Dünya’da olduğu gibi, yüzeyin ısınması zaman alacaktı. Günün en sıcak zamanı öğleden sonra olurdu, tam öğlen değil.”

Brandeker’in ekibi, dört farklı yörünge sırasında 55 Cancri e’nin yanan tarafından yayılan ısıyı ölçmek için NIRCam kullanarak bu hipotezi test etmeyi planlıyor. Gezegenin 3:2 rezonansı varsa, her yarım küreyi iki kez gözlemleyecekler ve yarım küreler arasındaki herhangi bir farkı tespit edebilecekler.

Bu senaryoda, yüzey gün boyunca ısınacak, eriyecek ve hatta buharlaşacak ve Webb’in algılayabileceği çok ince bir atmosfer oluşturacaktır. Akşamları, buhar soğuyacak ve yoğunlaşarak yüzeye geri yağacak lav damlacıkları oluşturacak ve gece çöktüğünde tekrar katılaşacaktı.

Biraz daha soğuk süper dünya LHS 3844 b

55 Cancri e, lavlarla kaplı bir dünyanın egzotik jeolojisine dair fikir verirken, LHS 3844 b, bir ötegezegen yüzeyindeki katı kayayı analiz etmek için eşsiz bir fırsat sunuyor.

55 Cancri e gibi, LHS 3844 b de yıldızına son derece yakın bir yörüngede döner ve 11 saatte bir devrimi tamamlar. Bununla birlikte, yıldızı nispeten küçük ve soğuk olduğu için, gezegen yüzeyinin erimesi için yeterince sıcak değildir. Ek olarak, Spitzer gözlemleri, gezegenin önemli bir atmosfere sahip olma ihtimalinin çok düşük olduğunu gösteriyor.

LHS 3844 b’nin yüzeyi neyden yapılmıştır?

LHS 3844 b’nin yüzeyini Webb ile doğrudan görüntüleyemeyecek olsak da, belirsiz bir atmosferin olmaması, yüzeyi spektroskopi ile incelemeyi mümkün kılıyor.

Max Planck Astronomi Enstitüsü’nden Laura Kreidberg, “Farklı kaya türlerinin farklı spektrumlara sahip olduğu ortaya çıktı” dedi. “Gözlerinizle granitin bazalttan daha açık renkli olduğunu görebilirsiniz. Kayaların yaydığı kızılötesi ışıkta da benzer farklılıklar var.”

Kreidberg’in ekibi, LHS 3844 b’nin gündüz tarafının termal emisyon spektrumunu yakalamak için MIRI’yi kullanacak ve ardından bileşimini belirlemek için bunu bazalt ve granit gibi bilinen kayaların spektrumlarıyla karşılaştıracak. Gezegen volkanik olarak aktifse, spektrum eser miktarda volkanik gazın varlığını da ortaya çıkarabilir.

Bu gözlemlerin önemi, galaksideki 5.000’den fazla onaylanmış ötegezegenden sadece ikisinin çok ötesine geçiyor. Kreidberg, “Bize genel olarak Dünya benzeri gezegenler hakkında harika yeni bakış açıları sunacak ve bu gezegenlerin bugün olduğu gibi sıcakken erken Dünya’nın nasıl olabileceğini öğrenmemize yardımcı olacaklar” dedi.

55 Cancri e ve LHS 3844 b’nin bu gözlemleri, Webb’in Döngü 1 Genel Gözlemciler programının bir parçası olarak gerçekleştirilecektir. Genel Gözlemciler programları, Hubble’da zaman ayırmak için kullanılan aynı sistem olan ikili anonim bir inceleme sistemi kullanılarak rekabetçi bir şekilde seçildi.

Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü tarafından sağlanmıştır