James Webb uzay teleskopu, Gezegen Oluşumu Çalışmaları için uzun zamandır önemli bir hedef olan 130 ışıkyılı uzaklıktaki Multiplatet Sistemi olan HR 8799’daki güneş sisteminin dışındaki bir gezegendeki ilk doğrudan karbondioksit görüntülerini yakaladı.
Gözlemler, sistemin dört dev gezegeninin Jüpiter ve Satürn ile aynı şekilde oluştuğuna ve yavaş yavaş katı çekirdekler inşa ederek güçlü kanıtlar sunmaktadır. Ayrıca Webb’in Starlight ölçümlerinden atmosferik bileşimi çıkarmadan daha fazlasını yapabileceğini doğrularlar – bu, dış gezegen atmosferlerinin kimyasını doğrudan analiz edebilir.
“Bu güçlü karbon dioksit özelliklerini tespit ederek, bu gezegenlerin atmosferlerinde karbon, oksijen ve demir gibi daha ağır elementlerin büyük bir kısmı olduğunu gösterdik. Yürürken, çekirdek biriktirme yoluyla oluşturduklarını gösteren, doğrudan görebildiğimiz gezegenler için, William Balmer, iş heyecan verici bir sonuç verdi.”
51 Eridani adlı 96 ışıkyılı uzaklıktaki bir sistemi de içeren gözlemlerin bir analizi görülür. Astrofizik Dergisi.
HR 8799, yaklaşık 30 milyon yaşında genç bir sistem, güneş sistemimizin 4.6 milyar yılının bir kısmı. Hala şiddetli oluşumlarından sıcak olan HR 8799 gezegenleri, bilim insanlarına oluşumlarının yıldızlarla veya kahverengi cücelerle nasıl karşılaştırıldığı konusunda değerli veriler veren büyük miktarlarda kızılötesi ışık yayar.
Dev gezegenler iki şekilde şekillenebilir: güneş sistemimiz gibi gaz çeken katı çekirdekler inşa ederek veya genç bir yıldızın soğutma diskinden büyük nesnelere hızla çökerek. Hangi modelin daha yaygın olduğunu bilmek, bilim insanlarına diğer sistemlerde buldukları gezegen türlerini ayırt etmek için ipuçları verebilir.
Balmer, “Bu tür araştırmalarla ilgili umudumuz, diğer dış gezegen sistemlerine kıyasla kendi güneş sistemimizi, yaşamımızı ve kendimizi anlamaktır, böylece varlığımızı bağlamsallaştırabiliriz.” Dedi. “Diğer güneş sistemlerinin fotoğraflarını çekmek ve bizimkilerle karşılaştırıldığında nasıl benzer veya farklı olduklarını görmek istiyoruz. Oradan, güneş sistemimizin gerçekten ne kadar garip olduğunu ya da ne kadar normal olduğunu anlamaya çalışabiliriz.”
Uzak gezegenler yıldızlarından binlerce kez daha sönen olduğu için çok az sayıda dış gezegen doğrudan görüntülendi. Ekip, yalnızca Webb ile erişilebilen belirli dalga boylarında doğrudan görüntüler yakalayarak, diğer yıldızların yörüngesinde gördükleri nesnelerin gerçekten dev gezegenler mi yoksa yıldızlar gibi, ancak nükleer füzyonu ateşlemek için yeterli kütle biriktirmeyen kahverengi cüceler gibi nesneler olup olmadığını belirlemek için daha ayrıntılı gözlemlerin yolunu açıyor.
İşe liderlik eden Uzay Teleskop Bilim Enstitüsü’nde gökbilimci Laurent Pueyo, “Bu aşağıdan yukarıya yaklaşımı kullanarak oluşturulan bu dört saat 8799 gezegenine işaret eden başka kanıtlarımız var” dedi.
“Bu, uzun süreli gezegenler için doğrudan görüntüleyebileceğimiz ne kadar yaygın? Henüz bilmiyoruz, ancak bu soruyu cevaplamak için karbondioksit teşhisimizden esinlenerek daha fazla Webb gözlemi öneriyoruz.”
Başarı, aksi takdirde gizli dünyaları ortaya çıkarmak için bir güneş tutulmasında olduğu gibi parlak yıldızlardan gelen ışığı engelleyen Webb’in koronagrafları tarafından mümkün oldu. Bu, ekibin belirli gazları ve diğer atmosferik detayları ortaya çıkaran dalga boylarında kızılötesi ışık aramasını sağladı.
3-5 mikrometre dalga boyu aralığını hedefleyen ekip, dört HR 8799 gezegeninin, daha önce düşünülenden daha fazla ağır unsur içerdiğini buldu, bu da güneş sistemimizin gaz devleriyle aynı şekilde oluştukları başka bir ipucu.
Gözlemler ayrıca, en içteki gezegenin, HR 8799 E’nin 4.6 mikrometre dalga boyunda ve 4.1 mikrometrede 51 Eridani B’nin ilk tespitini, Webb’in parlak yıldızlara yakın olan zayıf gezegenleri gözlemlemede hassasiyetini sergilediğini ortaya koydu.
2022’de, Webb’in temel gözlem tekniklerinden biri, atmosferinin yıldızının önünden geçtiğinde yıldız ışığını nasıl değiştirdiğini izleyerek, WASP-39 B olarak adlandırılan başka bir dış gezegende dolaylı olarak karbondioksit tespit etti.
Pueyo, “Bilim adamları JWST’nin lansmanından bu yana gezegenleri veya izole kahverengi cüceleri geçiş yapmak için yapıyorlar.” Dedi.
Uzay Teleskop Bilim Enstitüsü’nde optik laboratuvarını yöneten ve daha önce Webb’in koronagraf operasyonlarına yönlendiren Rémi Soummer, “JWST’nin doğrudan görüntülenen sistemlerde dış gezegenlerin renklerini ölçebileceğini biliyorduk. Teleskopun ince ayarlanmış operasyonlarımızın da iç gezegenlere erişmemize izin vereceğini doğrulamak için 10 yıl bekliyoruz.
“Şimdi sonuçlar var ve onunla ilginç bir bilim yapabiliriz.”
Ekip, daha dev gezegenleri analiz etmek ve kompozisyonlarını teorik modellerle karşılaştırmak için Webb’in koronagraflarını kullanmayı umuyor.
Balmer, “Bu dev gezegenlerin oldukça büyük sonuçları var.” Dedi.
“Güneş sisteminizden geçen bowling topları gibi hareket eden bu büyük gezegenler varsa, her ikisini de bizimki gibi gezegenlere gerçekten bozabilir, koruyabilir veya biraz yapabilirler, bu nedenle oluşumları hakkında daha fazla bilgi edinmek, gelecekte dünya benzeri gezegenlerin oluşumunu, hayatta kalmasını ve yaşanabilirliğini anlamak için önemli bir adımdır.”
