JWST nihayet Temmuz 2022’de uzun zamandır beklenen bilim operasyonlarına başladığında, dikkatini bekleyen uzun bir hedef listesi vardı. Bilim adamları, teklif sunarak zamanı gözlemlemek için rekabet ediyorlar ve gönderilen her dokuz teklif için sadece bir tanesi onaylanıyor. Teleskopun misyonunun en son 4 döngüsünde, bilim adamları sadece 8700’ün mevcut olduğu zaman yaklaşık 78.000 saat gözlemleme süresi istedi.
Bununla başa çıkmak için, teklifler değerleri için titizlikle incelenir. JWST’nin dört ana bilim teması var ve bunlardan biri “gezegen sistemleri ve yaşamın kökenleri”. Trappist-1 sistemi, bu tema altındaki gözlemler için mükemmel bir seçimdir ve gökbilimciler, nihayetinde kızılötesi gözünü sisteme ve yedi toprak büyüklüğünde, kayalık gezegenlerine çevireceğini bilerek JWST’nin lansmanını hevesle beklediler.
JWST, Trappist-1 B, C ve D’yi zaten gözlemlemiştir. En yeni hedefi Trappist-1 E (T1E). T1E, yıldızın yaşanabilir bölgesinde ve çok çeşitli potansiyel koşullar altında yüzey suyunu tutan en muhtemel gezegen olarak kabul edildi. Teleskopun gözlemlerinin sonuçları, Astrofizik dergi mektupları. Gözlemler devam etmektedir ve bu makaleler gözlemlenen teleskopun ilk dört geçişine dayanmaktadır.
“Trappist-1 E, hem atmosferik karakterizasyona uygun olan hem de yıldızının yaşanabilir bölgesinde bulunan çok az sayıda kayalık dış gezegenden biridir-yıldızından bir mesafede, doğru atmosferle yüzeyinde sıvı suyu sürdürebilir.”
JWST, kızılötede spektroskopik olarak dış gezegen atmosferlerini gözlemler. Dalga boyu kapsamı, su buharı, karbondioksit, metan ve amonyak gibi kritik atmosfer bileşenlerini tespit etmesini sağlar. Bu moleküller atmosferler için temel göstergelerdir ve atmosferlerin nasıl oluşturulduğunu, geliştiğini ve potansiyel olarak yaşamı desteklediklerini anlamada büyük bir rol oynar. JWST’nin büyük 6,5 metre aynası ve hassas aletleri, teleskopun bu moleküllerden ve diğerlerinden küçük spektroskopik sinyalleri bile algılamasına izin verir.
Uzay Teleskop Bilimi Enstitüsü’nden Néstor Espinoza, “Webb’in kızılötesi enstrümanları bize daha önce erişebildiğimizden daha fazla ayrıntı veriyor ve E Gezegeni’nden yapabildiğimiz ilk dört gözlem, bilginin geri kalanı geldiğinde ne ile çalışmamız gerektiğini gösteriyor.” Dedi. Espinoza, yeni makalelerden birinin baş yazarıdır.
İlk dört geçiş, T1E’nin kırmızı cüce yıldız It yörüngesinden yıldız alevlenmesi nedeniyle birincil atmosferini kaybettiğini gösteriyor. Ancak bu gözlemler gezegen için birkaç farklı senaryo sunmaktadır. Örneğin, bir atmosfer olasılığını ortadan kaldıramazlar, çünkü bazı veriler gezegenin bir tane olduğunu gösteriyor. Gezegenler, birincilleri soyulduktan sonra ikincil atmosferler alabilirler. Dünyada olan buydu.
Yukarıdaki grafik, JWST’nin yıldızının önündeki dört T1E geçişinden spektroskopik sonuçları sunmak için iyi bir iş çıkarıyor. Gerçekte, veriler hiçbir yere yakın değildir ve anlamı çıkarmak için derinlemesine analiz edilmelidir.
Yukarıdaki dört spektrumdaki farklılıklar muhtemelen yıldız alevlenmesi ile ilgilidir. Kırmızı bir cüce olarak, Trappist-1, muhtemelen plantal hidrojen/helyum atmosferlerini gezegenlerden çıkaran güçlü bir parlama ile bilinir. Aynı alevleme JWST’nin spektrumlarını kirletir.
İlk makalenin yazarları, “Şanzıman spektrumlarımız, Trappist-1 sistemindeki diğer gezegenler için önceki çalışmalarda, ancak daha geniş bir dalga boyu aralığında, Trappist-1 gezegenlerini nispeten uzun dalga boylarında bile karakterize etme zorluğunu gösteren benzer seviyelerde yıldız kontaminasyonu sergiliyor.”
Gizozetin atmosferine, Venüs’ün kalın atmosferi ve Mars’ın ince atmosferi gibi karbondioksit hakim olması muhtemel değildir. Aslında, güneş sistemimizdeki herhangi bir gövdeye benzer görünmüyor. Bu şaşırtıcı değil, çünkü yıldızın kendisi kararlı, ana dizi yıldızımızdan çok farklı.
“Trappist-1 güneşimizden çok farklı bir yıldızdır ve bu yüzden etrafındaki gezegen sistemi de çok farklıdır, bu da hem gözlemsel hem de teorik varsayımlarımıza meydan okur,” dedi Cornell Üniversitesi’nde astronomi profesörü Nikole Lewis.
Bununla birlikte, tespit edilen karbondioksit eksikliği, gezegenin sera etkisini deneyimlemesini engelleyebilir. Araştırmacılara göre, T1E’nin yüzey suyunu koruması için sera etkisi gerekebilir. Ancak JWST verilerinin yorumlanması karmaşıktır ve gözlemler eksiktir. Gözlemler bazı karbondioksiti dışlayamaz ve bir miktar yüzey suyunu korumak için yeterli olabilir.
“Küçük bir sera etkisi uzun bir yol kat ediyor,” dedi Lewis bir basın açıklamasında.
İkinci makalede, JWST spektrumlarının modellenmesi metan (CH4) varlığını düşündürmektedir. Kalın, metan baskın atmosferler göz ardı edilir, ancak daha yüksek N2 kısmi basınçları olan CH4’ün daha düşük bolluğu göz ardı edilemez.
“Trappist-1 E’de bir atmosfer varsa, verilerimiz en iyi CH4 ile birlikte nispeten ağır, spektral olarak aktif olmayan bir gazla eşleştirildiğini göstermektedir.” “Bununla birlikte, kanıtların ne bir atmosferin tespit edilmesini garanti etmediğini ne de yönetmediğini vurguluyoruz.”
Neyse ki, yeni bir yenilik sunacak 15 T1E gözlemi var. İlk makalenin baş yazarı Espinoza ve Johns Hopkins Üniversitesi’nden ortak araştırmacı Natalie Allen, JWST ile T1E’nin atmosferinin daha net bir resmini elde etmenin bir yolunu geliştirdi. Trappist-1 gezegenlerinden bir diğerini içerir, T1-B.
T1-B, yıldızının en yakın gezegeni ve JWST bunu zaten gözlemledi. Gökbilimciler, atmosferi olmayan çıplak kaya olduğundan emin. Yıldıza o kadar yakın ki yıldız sıyırma kesin bir kesin. T1-B yıldızı T1-E’den hemen önce geçtiğinden, gökbilimciler her birinden spektrumları neredeyse aynı anda karşılaştırabilir.
Gözlem sırasında mevcut olan herhangi bir yıldız artefaktları, T1-B’den spektrumlarda görünme biçimleriyle ölçülebilir, daha sonra T1-E’nin gözlemlerinden çıkarılır. Dolayısıyla, T1-E spektrumlarında bulunan herhangi bir kimyasal gösterge atmosferinin bir parçası olarak doğrulanabilir.
Ana Glidden, “Gerçekten hala Webb ile ne tür muhteşem bir bilim yapabileceğimizi öğrenmenin ilk aşamalarındayız.” Dedi. Glidden, MIT’s Kavli Enstitüsü’nde doktora sonrası araştırmacı ve ikinci makalenin baş yazarıdır. “40 ışıkyılı uzaklıktaki toprak büyüklüğünde gezegenlerin etrafındaki yıldız ışığının detaylarını ölçmek ve orada nasıl olabileceğini öğrenmek inanılmaz.
Şimdiye kadar dört JWST gözlemi T1E’nin atmosferinin nasıl olduğu sonucuna varamasa da, olasılıkları kısıtlıyorlar. Tıpkı planlandığı ve beklediği gibi, güçlü teleskop bu dış gezegen çağında yeni bir çağda müjdeliyor. Onları keşfetmekten atmosferlerini ayrıntılı olarak incelemeye geçtik.
“Mevcut veri seti ile Trappist-1 E için bir atmosfer ve atmosfersiz senaryo arasında ayrım yapamadığımızı gösteriyoruz,” diye gösteriyoruz Espinoza ve ark. Makalelerine yazarken, olasılıkları kısıtlayarak ilerleme kaydettiklerini kabul ederler. “Ancak çalışmalarımız, JWST’nin Rocky Hz dış gezegen atmosferik kompozisyonlarının çalışmasında nasıl kırıldığını vurgulamaktadır.”
