NASA’nın güçlü JWST teleskopunu kullanan yeni araştırmalar, bir atmosfere sahip olabilecek 41 ışık yılı uzakta bir gezegen belirledi. Gezegen, sıcaklıkların kayalık bir dünyanın yüzeyinde sıvı suyun var olmasını mümkün kıldığı bir yıldızın etrafındaki “yaşanabilir bölge” içindedir. Bu önemlidir çünkü su, yaşamın varlığını destekleyen önemli bir bileşendir.
Daha fazla gözlemle doğrulanırsa, bu bir atmosfere de ev sahipliği yaptığı bilinen ilk kayalık, yaşanabilir bölge gezegeni olacaktır. Bulgular dergide yayınlanan iki yeni çalışmadan geliyor Astrofizik dergi mektupları.
Yaşanabilir bölge kısmen yıldızdan ısı ile üretilen sıcaklık aralığı ile tanımlanır. Bölge, sıcaklıkların ne çok sıcak ne de çok soğuk olduğu yıldızından uzakta bulunur (bazen “Goldilocks bölgesi” lakaplı olmasına yol açar).
Ancak, sıvı suya ev sahipliği yapabilen dış gezegenler (güneş sistemimizin dışındaki dünyaların yörüngesinde) genellikle yeterli sera etkisine sahip bir atmosfere ihtiyaç duyar. Sera etkisi, atmosferdeki gazlardan emme ve emisyon nedeniyle ek ısıtma üretir ve suyun uzaya buharlaşmasını önlemeye yardımcı olur.
Uluslararası bir meslektaş ekibi ile birlikte, NASA’nın JWST’si, Trappist-1 e adlı bir gezegende, uzaydaki en büyük teleskopu eğittik. Yıldızının yaşanabilir bölgesinde yatan bu kayalık dünyanın bir atmosfere ev sahipliği yapıp yapmadığını belirlemek istedik. Gezegen, Trappist-1 adı verilen küçük, havalı bir “kırmızı cüce” yıldızı yörüngesinde bilinen yedi kayalık dünyadan biridir.
Rocky dış gezegenler galaksimizin her yerinde. 2010’larda Kepler ve Tess Uzay Teleskopları tarafından bol miktarda kayalık gezegenlerin keşfinin evrendeki yerimiz için derin sonuçları var.
Şimdiye kadar güneşten çok daha serin olan (tipik olarak 2500 ° C/4,500 ° F, güneşin 5.600 ° C/10.000 ° F) yörünge kırmızı cüce yıldızlar bulduğumuz kayalık dış gezegenlerin çoğu. Bunun nedeni, güneş benzeri yıldızların etrafındaki gezegenlerin nadir olması değil, daha küçük yıldızların etrafında dönen gezegenleri bulmanın ve incelemenin daha kolay olmasının teknik nedenleri vardır.
Kırmızı cüceler, gezegenlerinin özelliklerini ölçmeye çalıştığımızda birçok avantaj sunar. Yıldızlar daha serin olduğu için, sıcaklıkların sıvı su için elverişli olduğu yaşanabilir bölgeleri, güneş sistemimizle karşılaştırıldığında çok daha yakındır, çünkü güneş çok daha sıcaktır. Bu nedenle, kırmızı bir cüce yıldızın yörüngesinde yer alan Dünya sıcaklığına sahip kayalık bir gezegen için bir yıl, Dünya’nın 365 gününe kıyasla sadece birkaç gün ila bir hafta olabilir.
Transit yöntemi
Dış gezegenleri tespit etmenin bir yolu, gezegen yıldızını geçtiğinde veya önünden geçtiğinde ışığın hafif karartmasını ölçmektir. Kırmızı cücelerin etrafında dönen gezegenlerin bir yörüngeyi tamamlaması daha az zaman aldığından, gökbilimciler daha kısa bir süre içinde daha fazla geçiş gözlemleyerek veri toplamayı kolaylaştırabilir.
Bir geçiş sırasında, gökbilimciler gezegenin atmosferindeki gazlardan emilimi ölçebilir (eğer varsa). Emilim, bazı gazların ışığı farklı dalga boylarında emdiği ve geçmesini engellediği işlemi ifade eder. Bu, bilim insanlarına bir atmosferde hangi gazların bulunduğunu tespit etmenin bir yolunu sağlar.
En önemlisi, yıldız ne kadar küçük olursa, bir gezegenin atmosferi ile ışığının fraksiyonu o kadar büyük olur. Yani kırmızı cüce yıldızlar, kayalık dış gezegenlerin atmosferlerini aramak için en iyi yerlerden biridir.
Dünya’dan 41 ışık yılı nispeten yakın bir mesafede yer alan Trappist-1 sistemi, 2016’daki keşfinden bu yana önemli bir dikkat çekti. Gezegenlerden üçü, Trappist-1D, Trappist-1E ve TRAPPIST-1F (yıldızdan üçüncü, dördüncü ve beşinci gezegenler) yaşanabilir bölgede yatıyor.
JWST, 2022’den beri Trappist-1 gezegenlerinde atmosfer için sistematik bir arama yapıyor. En içteki üç gezegen, Trappist-1B, Trappist-1C ve Trappist-1D için sonuçlar, bu dünyaların en iyi ihtimalle ince atmosferlerle çıplak kayalar olduğuna işaret ediyor. Ancak daha az radyasyon ve yıldızdan enerjik fişeklerle bombalanan gezegenler, potansiyel olarak atmosferlere sahip olabilir.
Haziran-Ekim 2023’ten itibaren dört ayrı olayda JWST ile yıldızın yaşanabilir bölgesinin merkezindeki gezegen olan Trappist-1e’yi gözlemledik. Verilerimizin, Trappist-1’deki sıcak ve soğuk aktif bölgelerden (güneş lekelerine benzer) “yıldız kontaminasyonu” olarak bilinenden güçlü bir şekilde etkilendiğini fark ettik. Bu, başa çıkmak için dikkatli bir analiz gerektiriyordu. Sonunda, ekibimizi bir yıldan fazla sürdü, verileri gözden geçirmek ve yıldızdan gelen sinyali gezegeninkinden ayırt etti.
Trappist-1E’de neler olup bittiğine dair iki olası açıklama görüyoruz. En heyecan verici olasılık, gezegenin azot ve metan gibi ağır molekülleri içeren ikincil bir atmosfere sahip olmasıdır. Ancak elde ettiğimiz dört gözlem, gezegenin atmosferi olmayan çıplak bir kaya olmasının alternatif açıklamasını dışlayacak kadar kesin değil.
Trappist-1e’nin gerçekten bir atmosferi varsa, ilk kez başka bir yıldızın yaşanabilir bölgesinde kayalık bir gezegende bir atmosfer bulduk.
Trappist-1e yaşanabilir bölgede sıkıca yattığından, yeterli bir sera etkisine sahip kalın bir atmosfer gezegenin yüzeyinde sıvı suya izin verebilir. Trappist-1E’nin yaşanabilir olup olmadığını tespit etmek için karbondioksit ve metan gibi sera gazlarının konsantrasyonlarını ölçmemiz gerekecektir. Bu ilk gözlemler bu yönde önemli bir adımdır, ancak Trappist-1E’nin bir atmosfere sahip olup olmadığından ve eğer öyleyse bu gazların konsantrasyonlarını ölçmek için JWST ile daha fazla gözlem gerekecektir.
Konuştuğumuzda, Trappist-1E’nin 15 ek geçişi devam ediyor ve 2025’in sonuna kadar tamamlanmalıdır. Takip gözlemlerimiz, Trappist-1B (çıplak bir kaya) ve Trappist-1E’nin ardışık geçişlerini hedeflediğimiz farklı bir gözlem stratejisi kullanıyor. Bu, çıplak kayayı yıldızdaki sıcak ve soğuk aktif bölgeleri daha iyi “izlemek” için kullanmamızı sağlayacaktır. Sadece Trappist-1E’nin geçişleri sırasında görülen gazların aşırı emilimi, gezegenin atmosferinden benzersiz bir şekilde neden olacaktır.
Önümüzdeki iki yıl içinde, Trappist-1e’nin güneş sistemimizdeki kayalık gezegenlerle nasıl karşılaştırıldığına dair çok daha iyi bir resme sahip olmalıyız.
