‘Mega Dünyalar’ gerçek mi? Yıldız aktivitesi bu büyük kayalık dünyaları açıklayabilir

Yeni bir çalışma, şimdiye kadar bildirilen en ağır kayalık gezegenlerden bazılarının göründükleri kadar ağır olmayabileceğini öne sürüyor. Yaklaşık 10 Dünya’dan daha ağır olan ve “mega Dünyalar” olarak adlandırılan bu kayalık gezegenler, ev sahibi yıldızlardaki faaliyetlerin yarattığı bir yanılsama olabilir. Makale şuraya gönderildi: arXiv 8 Ekim’de ön baskı sunucusu.

Titrek bir geçiş

Gezegenler çıplak kayalık dünyalar olmaktan çıkıyor ve disklerinden Dünya yarıçapının yaklaşık 1,5 ila 1,75 katı kadar, yani yaklaşık 4 ila 5 Dünya kütlesine karşılık gelen gaz toplayarak bir gaz zarfı geliştirmeye başlıyorlar. Teori, bu kütle aralığında çok daha yüksek bir üst sınır olduğunu öne sürüyor. O zaman bile simülasyonlar, tamamen kayalık bir gezegenin yaklaşık 10 Dünya kütlesinin üzerine çıkmasının pek mümkün olmadığını gösteriyor. Bunun nedeni, bu kadar büyük bir çekirdeğin, içinde oluştuğu diskten kalın bir gaz zarfını çekmesi gerektiğidir.

Ancak gökbilimciler bu eşiğin üzerinde yoğun ve gazsız birkaç gezegen buldular. Eğer gerçeklerse, gaz diskinin kaybolmasından sonraki çarpışmalar gibi olağanüstü oluşum yollarına ihtiyaçları olacak ya da eski dev gezegenlerin soyulmuş çekirdekleri olmaları gerekecek.

Gökbilimciler başka bir olasılığa da bakıyor: Ev sahibi yıldızın etkinliği. Gezegen kütleleri, bir gezegenin yıldızını ne kadar ileri geri çektiğini ölçen radyal hız (RV) yöntemi kullanılarak ölçülür. Güçlü manyetik aktiviteye sahip yıldızlar, kütlenin bu şekilde doğru şekilde ölçülmesini zorlaştırır. Yüzeylerindeki yıldız lekeleri ve parlak lekeler görüş alanına girip çıktıkça, bir gezegenin çekim kuvvetini taklit edebilecek yalpalamalar üretirler. Bu yıldız ‘gürültüsü’, küçük bir gezegenin zayıf sinyalini bastırabilir veya bazen onu abartabilir, böylece gezegenlerin kütle tahminleri çok yüksek olabilir.

Bu çalışmada gökbilimciler Casey Brinkman ve Nicolas Cowan, mega Dünyaların gerçek olup olmadığını test etmek için yola çıktılar. NASA’nın Ötegezegen Arşivi’ndeki Dünya’nın dört katı büyüklüğündeki küçük gezegenlerle başladılar ve yalnızca kütleleri radyal hız yöntemiyle ölçülenleri tuttular. Zayıf veya dolaylı kütle tahminleriyle gezegenler çıkarıldığında, örneklerinde 333 gezegen kaldı.

Sekiz tuhaf

Herhangi bir tuhaf davranışı tespit etmek için gezegenin kütlesini boyutuna göre karşılaştırdılar. Bunu yaparak nadir kombinasyonlara sahip sekiz gezegen buldular. Sekizinin de ağırlığı yaklaşık 10 Dünya kütlesinden fazlaydı. Dördünün kayalık yoğunluklara sahip olduğu bulundu: WASP-84 c, TOI-1347 b, TOI-2322 c ve HD 63433 b. Diğer dördü, su veya diğer ağır uçucu maddeleri tutabilen ancak çok az hidrojen-helyum gazı tutabilen yoğun gezegenlerdi: GJ 523 b, TOI-815 c, HD 18599 b ve GJ 143 b.

Daha sonra atmosferindeki kalsiyumun parıltısını kullanarak her bir yıldızın manyetik olarak ne kadar aktif olduğunu kontrol ettiler. Kalsiyum kullandılar çünkü “Ca II H ve K hatları, kromosferdeki manyetik ısınmaya karşı özellikle hassastır ve bu hatların çekirdeklerinde daha fazla akı üretir.” araştırmacılar makalede açıklıyor. Ayrıca görüş alanına girip çıkan noktaların titremesi için TESS ışık eğrilerine de baktılar.

Sekiz ev sahibi yıldızın tamamının aktif olduğu ortaya çıktı. Ekip, aktif yıldızların etrafında dört kayalık mega-Dünya bulma olasılığını hesapladı; bunun yaklaşık %1 olduğu ortaya çıktı ve sekizinin tamamı için bu olasılık yüzde birin sadece bir kısmıydı. Ayrıca genç, aktif yıldızların bu tür gezegenleri tercih etmesi için hiçbir fiziksel neden bulamadılar. Aksine, bu kadar ağır bir gezegenin oluşumunun daha uzun sürmesi gerekir ki bu da daha yaşlı yıldızların lehine olacaktır.

“Bu nedenle, genç yıldızların bu dünyalara tercihli olarak ev sahipliği yapmasını beklemeyiz ve daha eski sistemlere yönelik bir tercih olmasa bile, en azından ev sahibi yıldız yaşı ve aktivite düzeyi boyunca mega Dünyaların tekdüze bir dağılımını tahmin ederiz.” araştırmacılar söylüyor.

Yıldızların yarattığı bir yanılsama

Araştırmacılar ayrıca güvenilmez görünen bazı sinyallere de dikkat çekti. Üç gezegen için sinyal, Gauss süreç modellemesi adı verilen standart teknik için onu güvenilir bir şekilde kurtarmak için gürültüye göre çok zayıftı. Diğer gezegenlerin yıldızın dönüş periyoduna yakın yörünge dönemleri vardı ve bu da gezegenin sinyalini yıldızın sinyalinden ayırmayı zorlaştırıyordu. Ek olarak, bir ekip HD 63433 b’nin kütlesini 37 Dünya kütlesi olarak ölçerken, başka bir ekibin verileri 21 civarında olduğunu ortaya çıkardı ve bu da durumu çarpıcı bir duruma getiriyor.

Dolayısıyla araştırmacılar, ev sahibi yıldızların faaliyetleri nedeniyle gezegenlerin devasa görünebileceği sonucuna vardı. “Beklenenden daha büyük olan bu kitlelerin en olası suçlusu, yıldız faaliyetlerinden kaynaklanan yapay enflasyondur.” araştırmacılar şunu yazıyor: “özellikle benzer yıldız dönüşüne ve gezegensel yörünge periyotlarına sahip sistemler için.”

Ayrıca hayır da buldular “zorlayıcı kanıt” kayalık gezegenlerin 10 Dünya kütlesinin üzerinde oluşması gerektiği. Araştırmacılar, aktif yıldızların etrafındaki gezegenler için standart tekniğin güvenilirliği konusunda şüpheliler; çünkü onların etkinlikleri kütle ölçümlerini kirletebilir.

Ayrıca araştırmacılar, değişiklikleri izlemek ve yıldız aktivitesinin etkilerini hassas bir şekilde dahil etmek için gözlemler arasında daha kısa zaman aralıklarıyla tekrarlanan radyal hız ölçümleri yapılmasını talep ediyor. Yanlış bir sınıflandırmanın gezegen oluşumu teorilerine nasıl meydan okuyabileceği göz önüne alındığında, gezegen kütle ölçümlerinin önemini vurguluyorlar.