Gökbilimciler, başka bir yıldızın yörüngesinde dönen bir gezegenin ilk üç boyutlu haritasını oluşturarak farklı sıcaklık bölgelerine sahip bir atmosferi ortaya çıkardılar; bu bölge o kadar kavurucu ki su buharını parçalıyor, bir Cornell uzmanının da liderliğini yaptığı bir ekip yeni araştırmada rapor ediyor.
Dünya’dan 400 ışıkyılı uzaklıkta bulunan ve “aşırı sıcak Jüpiter” olarak bilinen bir gaz devi olan WASP-18b’nin sıcaklık haritası, 3 boyutlu tutulma haritalaması veya spektroskopik tutulma haritalaması adı verilen bir tekniği uygulayan ilk çalışmadır.
Bu çaba, aynı ekibin üyelerinin 2023’te yayınladığı ve tutulma haritalamasının NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu (JWST) tarafından yapılan son derece hassas gözlemlerden yararlanma potansiyelini gösteren 2 boyutlu bir modele dayanıyor.
Araştırmacılar, JWST tarafından gözlemlenebilen birçok benzer dış gezegen türü için, tıpkı Dünya merkezli teleskopların uzun zaman önce Jüpiter’in Büyük Kırmızı Noktasını ve bantlı bulut yapısını gözlemlediği gibi, artık atmosferik değişimleri haritalamaya başlayabileceklerini söylüyor.
Astronomi Bölümü’nde doktora sonrası araştırmacı olan Ryan Challener, “Tutulma haritalaması, ev sahibi yıldızları çok parlak olduğu için doğrudan göremediğimiz dış gezegenleri görüntülememize olanak tanıyor” dedi.
“Bu teleskop ve bu yeni teknikle, dış gezegenleri güneş sistemindeki komşularımızla aynı doğrultuda anlamaya başlayabiliriz.”
Challener, “JWST Spektroskopik Tutulma Haritasından Yatay ve Dikey Ötegezegen Termal Yapısı” kitabının ilk yazarıdır. Doğa Astronomi.
30’dan fazla ortak yazar arasında, projeyi yöneten Maryland Üniversitesi’nde astronomi profesörü olan Megan Wiener Mansfield ve Cornell Astrofizik ve Gezegen Bilimi Merkezi’nde araştırma görevlisi olan Jake Turner yer alıyor.
Dış gezegenleri tespit etmek hiç de zordur; genellikle bir yıldızın parlaklığının %1’inden çok daha azını yayarlar. Tutulma haritalaması, bir gezegen yıldızının arkasında dönerken, yol boyunca bazı kısımlarını gizleyip açığa çıkarırken bu toplamın küçük kesirlerinin ölçülmesini gerektirir. Bilim insanları, ışıktaki anlık değişiklikleri belirli bölgelere bağlayarak, birden fazla renkle yapıldığında üç boyutlu sıcaklıklara (enlem, boylam ve yükseklik) dönüştürülebilen bir parlaklık haritası oluşturabilirler.
Challener, “Gezegenin küçük kısımlarında gözden kaybolup yeniden ortaya çıkan değişiklikleri arıyorsunuz, dolayısıyla bu olağanüstü derecede zorlu.” dedi.
Yaklaşık 10 Jüpiter kütlesine sahip olan WASP-18b, yörüngesini yalnızca 23 saatte tamamlıyor ve sıcaklığı 5.000 Fahrenheit dereceye yaklaşıyor; bu da onu yeni haritalama tekniği için iyi bir test örneği haline getiren nispeten güçlü bir sinyal sağladı.
Daha önceki 2 boyutlu harita tek bir ışık dalga boyunu veya rengini kullanırken, 3 boyutlu harita JWST’nin Yakın Kızılötesi Görüntüleyicisi ve Yarıksız Spektrograf (NIRISS) cihazından birçok dalga boyunda alınan aynı gözlemleri yeniden analiz etti.
Challener, her rengin WASP-18b’nin gazlı atmosferi içindeki farklı sıcaklıklara ve rakımlara karşılık geldiğini ve bunların 3 boyutlu haritayı oluşturmak için bir araya getirilebileceğini söyledi.
Challener, “Suyun emdiği bir dalga boyunda bir harita oluşturursanız, atmosferdeki su güvertesini göreceksiniz, oysa suyun emmediği bir dalga boyu daha derinlere inecektir” dedi. “Eğer bunları bir araya getirirseniz, bu atmosferdeki sıcaklıkların 3 boyutlu bir haritasını elde edebilirsiniz.”
Yeni görüntü, WASP-18b’nin görünen “gündüz tarafı”nda, gelgit açısından kilitli yörüngesi nedeniyle her zaman yıldıza bakan tarafta, sıcaklık ve muhtemelen kimyasal bileşim bakımından farklı olan spektroskopik olarak farklı bölgeleri doğruladı.
Gezegende, yıldız ışığının en doğrudan indiği ve görünüşe göre rüzgarların ısıyı yeniden dağıtacak kadar güçlü olmadığı dairesel bir “sıcak nokta” bulunuyor.
Sıcak noktayı çevreleyen, gezegenin görünen dış kenarlarına veya uzuvlarına daha yakın olan daha soğuk bir “halka”dır. Özellikle Challener, ölçümlerin sıcak noktada WASP-18b’nin ortalamasından daha düşük su buharı seviyeleri gösterdiğini söyledi.
Challener, “Bunun, gezegenin bu bölgede çok sıcak olduğunu ve suyu parçalamaya başladığının kanıtı olduğunu düşünüyoruz” dedi. “Bu teori tarafından tahmin edilmişti, ancak bunu gerçek gözlemlerle görmek gerçekten heyecan verici.”
Challener, ek JWST gözlemlerinin ilk 3 boyutlu tutulma haritasının uzaysal çözünürlüğünün iyileştirilmesine yardımcı olabileceğini söyledi. Bu teknik, bugüne kadar onaylanan 6.000’den fazla ötegezegenin yüzlercesini oluşturan diğer sıcak Jüpiterlerin sıcaklık haritalarının aydınlatılmasına şimdiden yardımcı olabilir.
Challener, “Bu yeni teknik, James Webb Uzay Teleskobu ile gözlemleyebileceğimiz diğer birçok gezegene uygulanabilecek” dedi.
“Ötegezegenleri 3 boyutlu olarak popülasyon olarak anlamaya başlayabiliriz ki bu çok heyecan verici.”
