Dev bir gezegen, yıldızının ölümünden nasıl kurtuldu, sonra içeriye doğru göç etti?

Gökbilimciler 2020 yılında ölü bir yıldızın etrafında dönen dev bir gezegen keşfettiklerinde, bu gezegenin, yıldızının şiddetli ölümünden nasıl kurtulduğunu merak ettiler. Artık NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’ndan (JWST) yapılan gözlemler sonunda gezegenin yok olmaktan beklenmedik kaçışını açıklayabilir.

Yeni bir çalışmada, aralarında Northwestern Üniversitesi’nden bir astrofizikçinin de bulunduğu uluslararası bir bilim insanı ekibi, gezegenin atmosferini ilk kez analiz etti. Araştırmacılar, gezegenin atmosferi, kütlesi ve sıcaklığı ölçümlerini kullanarak gezegenin yolculuğunu yeniden inşa ettiler. Gezegenin (WD1856b adı verilen) başlangıçta yıldızının etrafında güvenli bir mesafede döndüğünü buldular. Ancak yıldızın ölümünden milyarlarca yıl sonra gezegen, ölen arkadaşına doğru göç etti.

Bulgular, bizimki de dahil olmak üzere gezegen sistemlerinin uzak geleceğine dair benzeri görülmemiş bir bakış sunuyor.

Çalışma dergide yayınlandı Doğa.

Northwestern Astrofizik Disiplinlerarası Araştırma ve Araştırma Merkezi’nden Christopher O’Connor, “Bulgularımız güneş sistemimizin uzun vadeli kaderini etkiliyor” dedi.

“Yaklaşık 5 milyar yıl içinde güneşimiz ölecek ve o sırada gezegenlere ne olacağını tam olarak bilmiyoruz. Gezegenlerin yıldız yaşam döngüsünün bu son aşamasına kadar hayatta kalabilmeleri gerçeği, evrende yaşanabilir gezegenlerin nerede ve ne zaman var olabileceğine dair olasılık aralığını gerçekten genişletiyor.”

O’Connor, Northwestern’de CIERA Doktora Sonrası Araştırmacısıdır ve burada yıldız ve gezegen astrofizik ve dinamikleri üzerine çalışmaktadır. Çalışma, İskoçya’daki St. Andrews Üniversitesi’nde güneş dışı gezegenler konusunda öğretim görevlisi olan Ryan J. MacDonald tarafından yönetildi.

İmkansız bir yörünge

Gökbilimciler WD1856b’yi ilk keşfettiklerinde hemen şaşırdılar. Dünya’dan sadece 80 ışıkyılı uzaklıkta bulunan gaz devi, Jüpiter’den dört ila 11 kat daha büyük. Yıldızların çoğu gezegenlerinden çok daha büyük olmasına rağmen, WD1856b nispeten küçük, Dünya boyutunda bir beyaz cücenin yörüngesinde dönüyor. Beyaz cüceler, güneş benzeri bir yıldızın yakıtını tüketip ölmesinden sonra geride kalan yoğun yıldız kalıntılarıdır.

O’Connor, “Bu bildiğimiz en tuhaf gezegen sistemlerinden biri” dedi. “Gezegenin yarıçapı beyaz cüceden yaklaşık sekiz kat daha büyüktür ve son derece yakın bir mesafede yörüngede döner; her 1,4 günde bir tam devrimi tamamlar.”

Yakınlık özellikle kafa karıştırıcı çünkü WD1856b’nin yıldızının kırmızı dev aşamasından sağ çıkmaması gerekiyordu. Güneş benzeri yıldızların yakıtları bittiğinde orijinal boyutlarının 100 katından daha fazla bir boyuta ulaşırlar. Kırmızı devler genellikle beyaz cücelere dönüşmeden önce yakındaki gezegenleri yutarlar. Örneğin güneşimiz öldüğünde Merkür’ü, Venüs’ü ve muhtemelen Dünya’yı yutacaktır.

O’Connor, “Asıl soru, WD1856b’nin bugünkü konumuna nasıl geldiğidir ve iki teori var” dedi. “Biri gezegenin ölmek üzereyken ev sahibi yıldızı tarafından yutulması ve diğer tarafta hayatta kalmayı başarması. Diğeri ise göçün sistemdeki diğer nesnelerin çekimsel etkisi nedeniyle gerçekleşmiş olması. Beyaz cüce üçlü yıldız sisteminin bir parçası ve dıştaki yoldaş yıldızlar WD1856b’nin yörüngesini etkilemiş olabilir.”

Uzun süren ateş

Bu olasılıkları araştırmak amacıyla araştırma ekibi gezegenin atmosferini, sıcaklığını ve kütlesini ölçmek için JWST’yi kullandı. Bulguları arasında, gezegenin beklenenden önemli ölçüde daha sıcak olduğunu keşfettiler; yaklaşık 400 Kelvin (127 santigrat derece veya 260 derece Fahrenheit), bu da yalnızca beyaz cücenin ışığıyla açıklanabilecek sıcaklıktan yaklaşık 240 derece daha sıcak.

Ekip, JWST ölçümlerini dev gezegenlerin zaman içinde nasıl soğuduğunu gösteren modellerle birleştirerek gezegenin tarihini yeniden oluşturdu. Dev gezegenler öngörülebilir hızlarda soğuduğundan O’Connor, gezegenin sıcaklığını zamanda geriye doğru etkili bir şekilde takip edebildi.

Ekip, yıldızın beyaz cüceye dönüşmesinden 3 ila 5,5 milyar yıl sonra, gezegenin ev sahibine doğru ilerledikçe muhtemelen ısındığını buldu. Bu senaryoya göre gezegen, yıldızının yıkıcı kırmızı dev evresi sırasında güvenli bir mesafede kalmış ve çok daha sonra bugünkü konumuna göç etmiştir.

O’Connor, “Gezegen içe doğru ilerledikçe, beyaz cücenin güçlü yer çekimiyle etkileşimi onun önemli ölçüde ısınmasına neden oldu” dedi. “O zamandan beri soğuyor.”

‘Yıldız ölümü son değil’

Bu gezegen sistemi, kendi güneş sistemimizin uzak kaderinin bir önizlemesini sunabilir. Güneş öldüğünde sona ermek yerine, sistemimiz milyarlarca yıl boyunca gelişmeye devam edebilir.

MacDonald, “Teleskop kullandığımızda zamanda geriye bakmaya alışığız, ancak ilk kez güneş benzeri bir yıldızın kalıntısının etrafındaki dış gezegenlere neler olabileceğini sabırsızlıkla bekleyebiliyoruz” dedi. “Güneş sistemimizin uzak geleceğine bakmak için bir zaman makinesi kullanmak gibi.”

Gözlemler ayrıca gezegenin atmosferindeki metan ve bulutları da ortaya çıkardı. Çalışma, bilim adamlarının ölü bir yıldızın etrafında dönen bir gezegenin atmosferini ilk kez tanımladığına işaret ediyor.

MacDonald, “Bu, JWST ile ölü yıldızların etrafında dönen gezegenlere yönelik araştırmamızın sadece başlangıcı ve beyaz cücelerin etrafında dönen başka gezegenlere yönelik araştırmalar da devam ediyor.” dedi. “Sonuçlarımız yıldız ölümünün bir son olmadığını gösteriyor; bazı gezegenler, yıldızlarının ölümünden sonra canlı ve canlı bir gelecek yaşar.”