James Webb Uzay Teleskobu, ötegezegenlerin atmosferini haritalayacak

Güneş dışındaki yıldızların yörüngesinde dönen gezegenler olan ötegezegenler, Dünya’dan çok uzak mesafelerde bulunur. Örneğin, bize en yakın ötegezegen, Proxima Centauri b4.2 ışıkyılı uzaklıkta veya Dünya ile güneş arasındaki mesafenin 265.000 katıdır.

Çıplak gözle güneş sistemindeki gezegenler parlak noktalar olarak görünür. Ancak, bir teleskop kullanarak, bu noktalar yıldızlardan göze çarpar ve Jüpiter’in Büyük Kırmızı Noktası, Satürn’ün halkaları veya Mars’ın buzulları gibi yapıları ortaya çıkarır.

Ötegezegenlerde bu tür olayların mevcudiyeti beklense de, Dünya’dan uzaklıkları, yüzeylerini doğrudan çözmemizi engelliyor.. Yine de, atmosferlerinin yapısı hakkında daha fazla bilgi edinmenin ve haritalarını çıkarmanın yolları var.

ben bir doktora öğrencisiyim Montreal Üniversitesi’nde astrofizik öğrencisi. Çalışmam, ötegezegen atmosferlerinin karakterizasyonu ile ilgili. Daha spesifik olarak, araştırmam, gezegenlerden gelen gözlemleri kullanarak ötegezegenlerin atmosferini haritalamak için araçların geliştirilmesine odaklanıyor. James Webb Uzay Teleskobu.

25 Aralık 2021’de fırlatılan teleskopun, ötegezegen bilimi alanında devrim yaratması bekleniyor.

Dış gezegenleri algılama ve karakterize etme

Dışında bir gezegenden gelen ışığın doğrudan gözlemlenebildiği birkaç özel durum, ötegezegenlerin çoğu kullanılarak tespit edilir dolaylı yöntemler. Dolaylı bir yöntem, gezegenin varlığının yıldızının yaydığı ışık üzerindeki etkisini gözlemlemekten oluşur.

bu geçiş yöntemi en fazla sayıda ötegezegen tespitine yol açmıştır. Bizim bakış açımıza göre, bir ötegezegen ev sahibi yıldızının önünden geçtiğinde bir geçiş meydana gelir. Geçiş sırasında, yıldızın yüzeyi gezegen tarafından kısmen gizlendiği için yıldızdan gelen ışık azalır.

Işık, farklı renklere karşılık gelen bir dalga boyu spektrumuna bölünmüştür. Birkaç dalga boyunda bir geçiş gözlemlendiğinde, ötegezegenin atmosferik bileşimini ölçmek mümkündür. Örneğin, su molekülleri kızılötesi dalga boylarındaki ışığı güçlü bir şekilde emer ve gezegen daha büyük görünüyor, çünkü atmosferi yıldızından gelen ışığın daha büyük bir bölümünü engelliyor. Benzer şekilde atmosferin sıcaklığını ölçmek ve bulutların varlığını tespit etmek de mümkündür.

Ek olarak, geçiş yapan bir gezegen yıldızının arkasından da geçebilir. Sadece yıldızdan gelen ışığın gözlemlendiği bu olaya denir. ikincil tutulma. Bunu gözlemleyerek sadece gezegenden gelen ışığı izole etmek ve böylece elde etmek mümkündür. ek bilgi onun atmosferi hakkında.

Geçiş yöntemi bulutların varlığına karşı daha duyarlıyken, ikincil tutulma yöntemi atmosferin sıcaklığı hakkında daha fazla bilgi sağlar.

Genel olarak, bir ötegezegenin atmosferi, onu analiz ederken tek boyutlu bir nesne olarak kabul edilir.. Yani, bileşimi ve sıcaklığının, boylam ve enlemdeki konumuyla değil, yalnızca irtifayla değiştiği kabul edilir. Bu üç boyutu aynı anda hesaba katmak, yüksek derecede gözlemsel doğruluğun yanı sıra karmaşık modeller gerektirir. Ancak, yalnızca rakımı dikkate almak, geçerli olmayan yaklaşımlar üretebilir. Örneğin Dünya’da ekvatordaki sıcaklık kutuplardakinden çok daha yüksektir.

Bazı ötegezegenlerin atmosferlerinde de güçlü uzaysal farklılıklar vardır. Sıcak JüpiterlerJüpiter’e benzer büyüklükte, ev sahibi yıldıza çok yakın yörüngede dolanır ve bu nedenle sıcaklıklara ulaşabilir. birkaç bin santigrat derece.

Ek olarak, bu gezegenler genellikle kendi etrafında, yıldızlarının etrafında döndükleri hızda dönerler. Bu, bu gezegenlerde bir gün ve bir yılın aynı uzunlukta olduğu anlamına gelir. Ay’ın Dünya’dan sadece bir tarafını görebildiğimiz gibi, sıcak Jüpiter’in sadece bir tarafı sürekli olarak yıldızına bakar. Bu fenomen, yıldızın aydınlattığı gündüz tarafı ile sürekli karanlıkta olan gece tarafı arasında büyük bir sıcaklık farkına yol açabilir.

haritalama yöntemleri

Bir ötegezegenin yüzeyini doğrudan gözlemlemek imkansız olsa da, atmosferin uzaysal değişimini iki yöntemle ölçmek mümkündür: faz eğrisi analizi ve ikincil tutulma haritalaması.

Faz eğrisi, bir devrim periyodu sırasında yıldız-gezegen sisteminden gelen ışığın değişimidir. Gezegen yörüngesi boyunca kendi etrafında döndüğü için atmosferinin farklı bölümleri art arda bize görünür. Bu sinyalden, gezegen tarafından yayılan ışığın yoğunluğunu boylamda haritalamak mümkündür. Gündüz tarafı genellikle daha sıcak olan sıcak Jüpiterler söz konusu olduğunda, gezegenden gelen maksimum ışık ikincil tutulmaya yakındır. Benzer şekilde, eğrinin minimumu geçişe yakındır, çünkü o zaman gözlemlenen gece tarafıdır.

İkincil tutulma haritalamasında, ötegezegenin gündüz tarafı çözülür. Gezegen bizim açımızdan yıldızının arkasından içeri ve dışarı hareket ederken, bölümleri gizlenir ve atmosferinin belirli bir bölümünden yayılan ışığı izole etmemize izin verir. Her bir bölümün yaydığı ışık miktarını ölçerek, atmosferin gündüz tarafını boylam ve enlemle eşleştirmek mümkündür.

James Webb Uzay Teleskobu’nun gelişi

Bugüne kadar, uzay teleskopları kullanılarak çeşitli gezegenlere faz eğrisi analizi uygulanmıştır. Hubble, Kepler ve TESS uzay teleskopları. İkincil tutulma haritalaması yalnızca bir dış gezegene uygulandı, Sıcak Jüpiter HD189733 bile yapılan gözlemlerden Spitzer uzay teleskobu. Bununla birlikte, bu gözlemler genellikle tek bir dalga boyunda yapılır ve bu ötegezegenlerde işleyen atmosferik süreçlerin tam bir resmini sağlamaz.

Hubble’ın 2,4 metrelik aynasına kıyasla 6,5 ​​metrelik bir ayna ile Webb teleskopu, çok çeşitli dalga boylarında eşi görülmemiş derecede hassas gözlemler sağlayacaktır. Dahil olmak üzere dört enstrüman Kanada’nın NIRISS (Yakın Kızılötesi Görüntüleyici ve Yarıksız Spektrograf), kızılötesi menzilde gözlem yapacak ve çok sayıda ötegezegenin atmosferlerini karakterize edecek.

Webb teleskobu ile, ötegezegen atmosferlerinin üç boyutlu varyasyonunu ölçmek için elimizdeki haritalama yöntemlerini uygulamak mümkün olacak. Bu ölçümler, atmosferik süreçler hakkındaki bilgimizi derinleştirmemizi sağlayacaktır.

Teknoloji ve enstrümanlar ilerlemeye devam ettikçe, gelecekte Dünya benzeri bir ötegezegenin haritasını çıkarmak bile mümkün olabilir.

Bu makale şuradan yeniden yayınlandı: Konuşma Creative Commons lisansı altında. Okumak orijinal makale.