JWST, Chariklo’nun görünmez halkalarının değiştiğini keşfetti

On yıldan biraz daha uzun bir süre öncesine kadar halka sistemlerinin, Jüpiter, Satürn, Uranüs ve Neptün gibi güneş sisteminin dev gezegenlerine özel olduğu düşünülüyordu. Ancak 2013 yılında, Dünya-Güneş mesafesinin neredeyse 17 katı uzaklıkta bulunan, çapı ancak 250 kilometre (155 mil) olan küçük bir cisim bu küçük gruba katıldı. Nesne, Satürn ile Uranüs arasında yörüngede dönen ve gökbilimcilerin çevresinde iki yoğun halka keşfettiği küçük bir cisim olan Chariklo’dur.

Endülüs Astrofizik Enstitüsü (IAA-CSIC), 18 Ekim 2022’de James Webb Uzay Teleskobu (JWST) ile Chariklo’nun halkalarını, bir yıldızın önünden geçtiğinde yıldızın ışığındaki azalmayı ölçen bir teknik olan yıldız örtülmesi yoluyla incelemek için bir gözlem gerçekleştirdi. Şimdi yeni bir çalışma yayınlandı Bilim Gelişmeleri ve aynı zamanda IAA-CSIC liderliğindeki araştırma, ilk kez Chariklo’nun halka sisteminin yalnızca birkaç yıllık zaman çizelgelerinde değişikliklere uğradığını gösteriyor.

Çalışmayı yöneten IAA-CSIC araştırmacısı Pablo Santos-Sanz, “JWST gözlemlerini son on yıldaki diğer yıldız örtülmeleri sırasında elde edilenlerle karşılaştırarak, iki halkada zıt değişiklikler keşfettik: İç halka önemli ölçüde daha yüksek opaklık gösterirken, dış halka daha düşük opaklık gösteriyor” diye açıklıyor.

Bu beklenmedik davranış, Chariklo’nun halka sisteminin dinamik olduğunu ve önceden düşünülenden daha karmaşık fiziksel süreçlere maruz kalabileceğini gösteriyor.

Bilimsel ve teknolojik bir dönüm noktası

Çalışma aynı zamanda önemli bir teknolojik ilerlemeyi de temsil ediyor: Chariklo’nun örtülmesi, JWST ile gözlem için özel olarak tahmin edilen ve planlanan ve uzay teleskopundan başarıyla gözlemlenen ilk yıldız örtülmesiydi.

Doktora sonrası araştırmacı Yücel Kılıç şunları söylüyor: “Bunu başarmak, Chariklo’nun yörüngesini, yıldızın konumunu (ESA’nın Gaia misyonu sayesinde) ve JWST’nin Dünya’nın yaklaşık 1,5 milyon kilometre (930.000 mil) ötesinde, güneşten uzakta bulunan bir uzay bölgesi olan L2 Lagrange noktası çevresindeki yörüngesini olağanüstü bir hassasiyetle bilmeyi gerektiriyordu. JWST, bu bölge etrafında istasyon tutma manevraları yoluyla periyodik düzeltmeler gerektiren bir yörüngeyi takip ediyor.” IAA-CSIC’de araştırmacı ve çalışmanın ortak yazarı.

Örtülme anında Chariklo, JWST’ye göre saniyede sadece 2,5 kilometre hızla hareket ediyordu (saniyede 1,6 mil). Bu son derece düşük bağıl hız, halkalarının yapısını incelemek için benzeri görülmemiş bir uzaysal çözünürlük sağladı. Bu halkalar o kadar dar ve Chariklo o kadar uzakta ki, James Webb Uzay Teleskobu veya yerdeki en büyük teleskoplarla bile doğrudan fotoğraflanamıyor. Yıldız örtülmeleri, gökbilimcilerin, her bir halkanın önünden geçerken yıldızın parlaklığındaki kısa düşüşleri ölçerek bunları dolaylı olarak incelemelerine olanak tanır.

Şimdiye kadar bilim insanları güneş sistemindeki küçük cisimlerin etrafındaki halkaların nispeten kararlı olduğunu düşünüyorlardı. Chariklo’da tespit edilen değişiklikler bu görüşe meydan okuyor ve bu sistemlerin önceden düşünülenden çok daha dinamik olabileceğini öne sürüyor.

Santos-Sanz, “Sonuçlarımız bizi bunların nasıl oluştuklarını, nasıl geliştiklerini ve hangi mekanizmaların kararlılıklarını koruduğunu yeniden düşünmeye zorluyor. Bu değişiklikleri tespit etme yeteneği, bu sistemlerin ve muhtemelen güneş sistemindeki diğer halka sistemlerinin evrimini anlamak için yeni bir pencere açıyor” diyor. Ancak tespit edilen değişikliklerin fiziksel kökeni hala açık bir soru olarak kalıyor: Bunlar halkaların zamansal evrimini, farklı filtrelerin kullanımına bağlı farklılıkları veya her iki etkinin birleşimini yansıtıyor olabilir.

Endülüs Astrofizik Enstitüsü (IAA-CSIC), projenin bilimsel tasarımından ve JWST tarafından gözlemlenen Chariklo tarafından gözlemlenen örtülmenin tahmininden veri analizine ve sonuçların fiziksel yorumlanmasına kadar çalışmanın tüm aşamalarını yönetti. IAA-CSIC ekibi ayrıca halka modellemede ve tespit edilen değişikliklerin gerçek olduğunu gösteren istatistiksel analizde de temel bir rol oynadı. Ekip, çalışmayı İspanya, Brezilya, Fransa, Macaristan ve ABD’den araştırmacılarla işbirliği içinde yürüttü.