NASA’nın bir sonraki büyük gözlemevi uzak dünyalardaki okyanusları tespit edebilir

Şu ana kadar 5.500’den fazla ötegezegen bulduk. Düzinelercesi ana yıldızlarının yaşanabilir bölgelerinde bulunuyor ve burada en azından teoride bir okyanusa ev sahipliği yapabilecekler. Ancak başka bir gezegende hiçbir zaman kesin olarak sıvı bir okyanus bulamadık.

Arizona Üniversitesi’nden araştırmacılar Eleanor Cornish ve Tyler Robinson tarafından hazırlanan yeni bir makale, ön baskı olarak mevcuttur. arXiv ve gönderildi Astrofizik Dergisi“parıltısını” arayarak onu bulabileceğimiz benzersiz bir yola bakıyor.

Parıltı, fizikçilerin aynasal yansıma adını verdiği şeyin ortak terimidir. Dünya’da, güneş ışığının suya düşük bir açıyla çarptığı ve ufkun parlak bir altın rengi parıltıyla aydınlandığı plajlarda sık görülen bir manzaradır. Ancak aynı özellik diğer yüzeylerde de meydana gelebilir; altının doğru açıdan bakıldığında “parıldadığı” meşhurdur.

Ancak ötegezegenleri oluşturan kum, kaya ve toprak gibi çoğu şey parlamıyor. Bunlar fizikçilerin Lambert yüzeyleri dediği şeylerdir; ışığı her yöne eşit şekilde yansıtırlar.

Su farklıdır. Adeta bir ayna görevi görüyor. Yukarıdan bakıldığında ışık çoğunlukla doğrudan aşağıya doğru nüfuz eder veya zayıf bir şekilde yansıtır. Ancak sudan sığ bir açıyla yansıdığında yansıyor ve fizikçiler bunun nasıl olduğunu anlıyor.

Bir ötegezegen söz konusu olduğunda, bu sığ açı, hilal evresinde, yani aslında yalnızca bir şeridin aydınlatıldığı bir gezegenin çoğunlukla gece tarafına baktığımız sırada meydana gelir. Bir gezegen bu açıda olduğunda, gelen yıldız ışığı doğrudan okyanustan yansıyarak doğrudan teleskopa çarpacak ve teleskopun perspektifinden bakıldığında gezegenin dramatik bir şekilde parlamasına neden olacaktır.

Bu olgu teorik değildir. 2009 yılında Cassini, Titan’ın yüzeyindeki hidrokarbon göllerinde aynasal bir parıltı tespit etti. Bundan onlarca yıl önce, aralarında Carl Sagan’ın da bulunduğu bir araştırmacı ekibi, kendi okyanuslarımızdan yansıyan parıltıyı tespit etmek için Galileo’nun Dünya’ya yakın geçişini kullanmıştı. Başka bir deyişle, bunu yapabileceğimizi biliyoruz ancak şu ana kadar ötegezegenler için bunu yapmadık.

Bu değişmek üzere olabilir. Araştırmacılar atmosferik bir araca yöneldiler ve parıltıyı tespit etmek amacıyla onu değiştirdiler. Rfast olarak bilinen aracı kullanarak, rüzgar hızlarının ve dalga dalgalanmalarının teleskopa geri yansıyan ışığı nasıl etkileyeceğini yansıtmak için Cox-Munk okyanus modeli olarak bilinen bir modeli birleştirdiler.

Kritik olarak, nispeten yüksek gürültü eşiklerinde bile modelin, 120°’den daha fazla bir faz açısıyla görüntülenmesi koşuluyla, okyanusu olan veya olmayan gezegenler arasında ayrım yapabildiğini kanıtladığını buldular.

Neden 120°? Bu açıda, parıltı kırmızılaşması adı verilen başka bir olay devreye giriyor. Bu yüksek açılarda, okyanus yüzeyinden süzülen yıldız ışığının, gezegenin atmosferinde çok daha uzun yol kat etmesi gerekiyor. Bunu yaparken, mavi ışığı dağıtan ve meşhur gökyüzümüzü mavi yapan atmosferik etki olan Rayleigh saçılımına maruz kalır. Işık teleskopa ulaştığında, mavi dalga boylarının çoğu soyuluyor ve geriye esas olarak kırmızı bir renk kalıyor.

Bunların hepsi teleskop tasarımcıları, özellikle de Yaşanabilir Dünyalar Gözlemevi (HWO) üzerinde çalışanlar için iyi bir haber. Teorik makaleler başlangıçta okyanus parıltısının yalnızca 130°’de gözlemlenebileceğini ve daha yüksek faz açısının, gözlemlendiğinde gezegenin ana yıldızına daha yakın olması gerektiği anlamına geldiğini düşünüyordu. Ana yıldızdan gelen ışığın engellenmesinin HWO tasarımcılarının karşılaştığı en büyük zorluklardan biri olduğu göz önüne alındığında, ekstra 10°’lik çalışma aralığı biraz nefes alma alanı sağlıyor.

Ancak makale aynı zamanda modeldeki bazı sınırlamalara da dikkat çekiyor. Bulutlar en belirgin olanıdır. Simülasyonlarında araştırmacılar, Dünya benzeri bir dünya için %50 bulut örtüsü olduğunu varsaydılar. Ancak kendi güneş sistemimizde bile bulutlarla kaplı gezegenlerin pek çok örneği var.

Bu gezegenlerden elde edilen sonuçlar iki yoldan biriyle olabilir; ya okyanusu tamamen kapatırlar ya da yüksek irtifa sirüs bulutları gibi bazı şekillerde yıldız ışığını teleskopa doğru dağıtarak gerçekte olmayan bir parıltıyı taklit edebilirler.

En azından gaz ve sıvı soğurma bantları arasında ayrım yapmak da dahil olmak üzere ikinci sorunu aşmanın yolları var, ancak bu, ışık yılı uzaklıktaki bir gezegende okyanus bulmaya çalışmanın zorluklarını gösteriyor.

Araştırmacılar, hilal evresindeyken Dünya hakkında toplanan çok fazla verinin bile bulunmadığına dikkat çekiyor, ancak bu aracın HWO bilim adamlarının neye baktıklarını anlamalarına yardımcı olacaksa, bazılarını eğitim verileri olarak sağlamanın çok önemli olacağını belirtiyorlar.

Ancak en azından şimdilik, eğer doğru açıdan bakarsak, okyanuslarla kaplı bir dünya bulabileceğimizi bilmek güzel.