Dış gezi avında, birçoğu yaşanabilir dünyalar arar. Gezegenleri keşfetmede bize evleri hatırlatan bir rahatlık var – ev sahibi yıldızlarından mükemmel bir mesafede, yüzeylerini ve nefes alabilen atmosferleri kaplayan su okyanusları.
Bununla birlikte, bazı astrofizikçiler tamamen farklı bir dış gezegen türünü merak ediyorlar: hain sıcak Jüpiter. Böyle bir bilim adamı, NSF Noirlab tarafından işletilen Uluslararası İkizler Gözlemevi’nin yarısı olan Şili’deki Gemini South’da bir bilim adamı olan Emily Deibert.
HAT-P-70 B adlı ultra sıcak bir Jüpiter, Johns Hopkins Üniversitesi’nde araştırma bilimcisi yardımcısı Adam Langeveld tarafından yönetilen ve Deibert de dahil olmak üzere gökbilimcilerden oluşan bir ekibiyle yürütülen bir çalışmanın odak noktasıydı.
Bu çalışmanın sonuçları, görünen bir makalede sunulmuştur. Astrofizik dergisi mektupları.
Ekibin soruşturması, Gemini Güney teleskopunda Gemini Yüksek Çözünürlüklü Optik Spektrograf (Hayalet) adı verilen yeni bir enstrüman kullandı. Hayalet, aynı anda çok çeşitli dalga boylarını gözlemleme yeteneğine sahip güçlü bir enstrümandır.
Ayrıca, birinci sınıf çözünürlük elde ederken yüksek verimlilikle gözlemleri tamamlayabilir. Bu yetenekler, ekibin HAT-P-70 B’nin atmosferine derinlemesine bakmasına izin verdi ve burada inanılmaz hızlarda esen rüzgarlar keşfettiler.
Sıcak jüpitler, Jüpiter’imize benzeyen gaz devleridir, ancak mizaçta büyük ölçüde farklılık gösterir. Ev sahibi yıldızlarına gezegen komşumuzdan çok daha yakın oturuyorlar ve onlara oldukça farklı fiziksel özellikler veriyorlar.
Mesafelerini göstermek için, Jüpiter’imizi güneşin yörüngesinde yer alırken, sıcak jüpitler 10 gün veya daha az sürer. Hatta bazılarının bir günden daha kısa bir sürede güneşlerinin etrafında kırbaçlandığı görüldü.
Bu kadar yakın bir mesafede dönen bu gezegenlere inanılmaz derecede yüksek yüzey sıcaklıkları, dolayısıyla isimleri verir. Çoğu zaman gelgitsel kilitlidirler, yani bir tarafı sürekli olarak yıldızlarına son derece sıcak bir “gün” yaşarlar ve bir tarafın sürekli olarak daha soğuk bir “gece” deneyimlemesi ile karşı karşıya kalırlar.
Hat-P-70 B, Jüpiter’in neredeyse iki katı yarıçapa sahip çok “kabarık” bir gezegendir. Ev sahibi yıldızına o kadar yakın oturuyor ki, yörüngesi 2.7 toprak günü ve yaklaşık 2.300 ° Celsius (yaklaşık 4.200 ° Fahrenheit) sıcaklığına sahip. Aşırı sıcaklıklar, bu ultra sıcak Jüpiter’e çok çeşitli gaz metalik atomları ve iyonları ile egzotik bir atmosfer verir.
Langeveld, “Bu ultra sıcak atmosferler, birden fazla kimyasal türü tespit etmek ve incelemek için fantastik fırsat nedeniyle dış gezegenleri daha geniş bir ölçekte incelemek için ideal laboratuvarlardır.” “Farklı elementlerin miktarlarını ölçerek – özellikle kalsiyum ve demir gibi ‘kayalık’ elemanları su ve karbon gibi ‘buzlu’ elementlerle karşılaştırarak – nasıl oluştuklarını ve geliştiklerini öğrenebiliriz.”
HAT-P-70 B’nin atmosferini incelemek için ekip, gezegenin geçişini gözlemledi veya ev sahibi yıldızının önünden geçti. Yıldızın ışığı gezegenin atmosferinden geçerken, atmosferdeki kimyasallar, belirli dalga boylarını emen bir filtre gibi davranır.
Bir nesnenin ışığının bir spektruma yayıldığı bir gözlem yöntemi olan spektroskopi kullanarak ekip, spektrumda görünen parmak izi benzeri emme hatlarının kalıplarını tanımlayarak atmosferde hangi kimyasalların olduğunu belirleyebilir.
HAT-P-70 B’nin atmosferinde, ekip iyonize kalsiyum imzalarını tespit etti-sadece inanılmaz derecede yoğun ısı ortamlarında var olabilen gazlı ve oldukça enerjik bir kalsiyum biçimi.
Kalsiyum sinyalinin on binlerce kilometreyi üst atmosfere uzattığını bulmuşlardır. Ama daha da önemlisi, Ghost’un inanılmaz hassasiyeti kalsiyum sinyalini “zaman çözmelerine” izin verdi. Bu, kalsiyum emiliminin gezegenin gündüze nasıl değiştiğini izleyebilecekleri anlamına gelir.
Deibert, HAT-P-70 B’nin atmosferini araştıran deneyimini paylaşıyor: “İyonize kalsiyumdan bireysel absorpsiyon hatlarında küçük bir varyasyonları ölçmemize izin veren, böylece atmosferin farklı bölgeleri hakkında bilgi sağlamamıza izin veren hayaletin olağanüstü duyarlılığından şaşırdık. Bu detay seviyesi, özellikle iletim spektrumundaki bireysel emilim hatları için başarılmasının zor olmuştur.”
Bu gözlemlerden ekip, HAT-P-70 B’nin kavurucu günlerden daha serin gece boyunca saatte 18.000 kilometreye (saatte 11.000 mil) kadar acele eden güçlü rüzgarlara ev sahipliği yaptığını belirledi. Ayrıca, algılanan sinyalleri gezegenin kütlesini çıkarmak için kullandılar, bu da daha önce düşündüğünden çok daha hafif olduğunu ortaya koydular-ultra sıcak Jüpiter atmosferinin gelecekteki karşılaştırmaları için önemli bir parametre.
“Bu detay seviyesi sadece en gelişmiş spektrograflarla mümkündür,” diyor Langeveld, “Hayalet’i dünyadaki birkaç enstrümandan biri haline getiriyor.”
Deibert, “Bu çalışma, hayaletin, hala birçok büyük cevapsız sorunun bulunduğu dış gezegen atmosferinin 3D doğası hakkındaki anlayışımızı geliştirmek için büyük katkılara sahip olduğunu gösteriyor.”
Hayaletin zaman çözücü gücü, dış gezegen çalışmalarının sınırlarını zorlamaya devam edecektir. Aslında Gemini, Spektroskopik Veri toplamak isteyen Deibert ve Langeveld gibi gökbilimcilerin yanı sıra büyük ve uzun programları aracılığıyla optik ve kızılötesi bilgileri değiştiriyor.
Langeveld ve Deibert’in çalışmaları, ortak lider oldukları onaylanmış büyük bir programın bir parçasıdır, yani kendileri ve işbirlikçileri, gezegensel çalışmalarda çok yıllı araştırma projeleri için Gemini ile gözlemleme zamanını sağlamışlardır.
Gemini’nin büyük programları, işbirliklerini teşvik edecek ve astrofiziklerin tüm alanlarında önemli bir etki sağlayacak ve alanın geleceğine yol açacaktır.
