Güneşimizin etrafında yörüngede olmasalar da, sub-neptunes, galaksimizde gözlemlenen en yaygın dış gezegen veya güneş sistemimizin dışındaki gezegendir. Bu küçük, gazlı gezegenler gizemle örtülür… ve çoğu zaman çok fazla pus. Şimdi, NASA’nın James Webb uzay teleskopu dış gezegen TOI-421 B’yi gözlemleyerek bilim adamlarının alt-neptünleri teleskopun lansmanından önce mümkün olmayan bir şekilde anlamalarına yardımcı oluyor.
College Park Maryland Üniversitesi’nden baş araştırmacı Eliza Kempton, “Bu küçük gezegenlerin atmosferlerini anlamlı bir şekilde karakterize edebilmemiz için tüm kariyerimi Webb için bekliyordum.” Dedi. “Atmosferlerini inceleyerek, sub-neptunların nasıl oluştuğunu ve geliştiğini daha iyi anlıyoruz ve bunun bir kısmı neden güneş sistemimizde var olmadıklarını anlamak.”
Bulgular şurada yayınlandı Astrofizik dergi mektupları.
Küçük, havalı, puslu örtülmüş
Sub-Neptunes’un varlığı, son on yılda NASA’nın emekli Kepler Uzay Teleskopu tarafından keşfedilmeden önce beklenmedikti. Şimdi, gökbilimciler bu gezegenlerin nereden geldiğini ve neden bu kadar yaygın olduklarını anlamaya çalışıyorlar.
Webb’den önce, bilim adamları onlar hakkında çok az bilgi vardı. Sub-neptunes Dünya’dan birkaç kat daha büyük olsa da, hala gaz devi gezegenlerden çok daha küçüktür ve tipik olarak sıcak jüpitlerden daha serinler, bu da onları gözlemlemeleri gaz devi muadillerinden çok daha zor hale getirir.
Webb’den önce önemli bir bulgu, çoğu sub-neptün atmosferinin düz veya özelliksiz iletim spektrumlarına sahip olmasıydı. Bu, bilim adamları, spektral özellikleri görmek yerine-atmosferin bileşimini ortaya çıkaracak kimyasal parmak izlerinin-sadece düz hat spektrumu gördükleri, gezegenin spektrumunu ev sahibi yıldızının önünde geçerken gözlemlediklerinde. Gökbilimciler, tüm bu düz çizgi spektrumlarından, en azından bazı alt-neptunların muhtemelen bulutlar veya tenler tarafından çok yüksek derecede gizlenmiş olduğu sonucuna varmışlardır.
Farklı bir tür sub-neptün?
Kempton, “Neden bu gezegeni gözlemledik, TOI-421 B? Bunun nedeni, belki de tehlikeye sahip olmayacağını düşündük.” Dedi. Diyerek şöyle devam etti: “Ve bunun nedeni, belki de belirli bir sıcaklık aralığında gezegenlerin pus veya bulutlar tarafından diğerlerinden daha az örtüldüğünü ima eden bazı önceki verilerin olması.”
Bu sıcaklık eşiği yaklaşık 1.070 derece Fahrenheit’dir. Bunun altında, bilim adamları güneş ışığı ve metan gazı arasında karmaşık bir fotokimyasal reaksiyon setinin meydana geleceğini ve bu da pusları tetikleyeceğini varsaydılar. Ancak daha sıcak gezegenlerin metan olmamalı ve bu nedenle belki de pus olmamalıdır.
TOI-421 B’nin sıcaklığı yaklaşık 1.340 derece Fahrenheit, varsayılan eşiğin çok üzerindedir. Pus veya bulutlar olmadan, araştırmacılar açık bir atmosfer görmeleri bekleniyor ve yaptılar!
Şaşırtıcı bir bulgu
Üçüncü sınıf doktorası olan Maryland Üniversitesi Brian Davenport, “Çeşitli gazlara atfettiğimiz ve atmosferin bileşimini belirlememize izin veren spektral özellikler gördük.” Dedi. Birincil veri analizini yapan öğrenci.
“Daha önce gözlemlenen diğer alt neptünlerin çoğunda, atmosferlerinin bir şeyden yapıldığını biliyoruz, ancak pus tarafından engelleniyorlar.”
Ekip, gezegenin atmosferinde su buharı ve karbon monoksit ve kükürt dioksitin geçici imzalarını buldu. Sonra metan ve karbondioksit gibi tespit etmedikleri moleküller vardır. Verilerden, büyük miktarda hidrojenin TOI-421 B’nin atmosferinde olduğunu da çıkarabilirler.
Hafif hidrojen atmosferi araştırmacılar için büyük bir sürprizdi. Kempton, “Son zamanlarda aklımızı Webb tarafından gözlemlenen ilk birkaç sub-neptunes’in ağır molekül atmosferleri olduğu fikrine sarmıştık, bu yüzden beklentimiz haline geldi ve sonra tam tersini bulduk.” Dedi. Bu, TOI-421 B’nin daha önce gözlemlenen soğutucu sub-neptünlerden farklı bir şekilde oluşmuş ve gelişmiş olabileceğini düşündürmektedir.
TOI-421 B benzersiz mi?
Hidrojen egemen atmosfer de ilginçtir, çünkü TOI-421 B’nin konak yıldızının bileşimini taklit eder. “Ev sahibi yıldızı yapan, bir gezegenin atmosferinin üstüne koyan ve bu gezegenin çok daha serin sıcaklığına koyan aynı gazı aldıysanız, aynı gaz kombinasyonunu elde edersiniz. Bu işlem, güneş sistemimizdeki dev gezegenlerle daha uyumludur ve Webb ile şimdiye kadar gözlemlenen diğer alt neptunes’lerden farklıysa,” dedi Kempt.
Webb ile daha önce gözlemlenen diğer alt-neptunes’ten daha sıcak olmanın yanı sıra, TOI-421 B güneş benzeri bir yıldızın yörüngesinde. Şimdiye kadar gözlemlenen diğer alt neptünlerin çoğu, kırmızı cüceler olarak adlandırılan daha küçük, serin yıldızlar.
TOI-421B Sıcak sub-neptunes’un güneş benzeri yıldızların yörüngesinde mi yoksa sadece dış gezegenlerin çok çeşitli mi? Öğrenmek için, araştırmacılar bunun benzersiz bir durum mu yoksa daha geniş bir eğilim mi olduğunu belirlemek için daha fazla sıcak sub-neptunes gözlemlemek istiyorlar. Bu ortak dış gezegenlerin oluşumu ve evrimi hakkında bilgi edinmeyi umuyorlar.
Davenport, “Bu sub-neptunes’a bakmanın yeni bir yolunun kilidini açtık.” Dedi. “Bu yüksek sıcaklık gezegenleri karakterizasyona uygundur. Bu nedenle, bu sıcaklığın alt neptünlerine bakarak, belki de bu gezegenler hakkında bilgi edinme yeteneğimizi hızlandırma olasılığı daha yüksektir.”
