Gezegen sistemi mimarisinin dört sınıfının sanatçı izlenimi. Yeni bir mimari çerçeve, araştırmacıların tüm bir gezegen sistemini sistem düzeyinde incelemesine olanak tanır. Kredi: NCCR PlanetS, İllüstrasyon: Tobias Stierli
Gökbilimciler, gezegen sistemlerinin mutlaka bizim güneş sistemimiz gibi yapılandırılmadığının uzun zamandır farkındalar. Bern ve Cenevre Üniversitelerinin yanı sıra Ulusal Gezegen Araştırma Yetkinlik Merkezi’nden araştırmacılar, şimdi ilk kez aslında dört tür gezegen sistemi olduğunu gösterdiler.
İçinde güneş sistemimizde her şey yolunda görünüyor: Venüs, Dünya veya Mars gibi daha küçük kayalık gezegenler, yıldızımıza nispeten yakın yörüngede. Jüpiter, Satürn veya Neptün gibi büyük gaz ve buz devleri ise güneşin etrafında geniş yörüngelerde hareket ederler. Astronomy & Astrophysics bilimsel dergisinde yayınlanan iki çalışmada, Bern ve Cenevre Üniversitelerinden araştırmacılar ve Ulusal Araştırma Yetkinliği Merkezi (NCCR) PlanetS, gezegen sistemimizin bu açıdan oldukça benzersiz olduğunu gösteriyor.
Kabuktaki bezelye gibi
“On yıldan daha uzun bir süre önce, gökbilimciler, o zamanın çığır açan Kepler teleskopuyla yaptıkları gözlemlere dayanarak, diğer sistemlerdeki gezegenlerin boyut ve kütle bakımından genellikle komşularına benzediğini fark ettiler. NCCR PlanetS’in yanı sıra Bern Üniversitesi ve Cenevre Üniversitesi’nde araştırmacı olan çalışmanın baş yazarı Lokesh Mishra. Ancak uzun bir süre bu bulgunun gözlemsel yöntemlerin sınırlamalarından kaynaklanıp kaynaklanmadığı belirsizdi. Mishra, “Herhangi bir sistemdeki gezegenlerin ‘bakladaki bezelye’ sistemleri sınıfına girecek kadar benzer olup olmadıklarını veya güneş sistemimizde olduğu gibi oldukça farklı olup olmadıklarını belirlemek mümkün değildi” diyor.
Bu nedenle araştırmacı, aynı sistemlerdeki gezegenler arasındaki farklılıkları ve benzerlikleri belirlemek için bir çerçeve geliştirdi. Bunu yaparken, böyle iki değil dört sistem mimarisi olduğunu keşfetti.
Gezegen sistemi mimarisinin dört sınıfının sanatçı izlenimi. Yeni bir mimari çerçeve, araştırmacıların tüm bir gezegen sistemini sistem düzeyinde incelemesine olanak tanır. Bir sistemdeki küçük gezegenler yıldıza yakınsa ve büyük gezegenler daha uzaktaysa, bu tür sistemler “Düzenli” mimariye sahiptir. Tersine, bir sistemdeki gezegenlerin kütlesi yıldıza olan mesafeyle azalma eğilimindeyse, bu sistemler “Anti-Düzenlidir”. Bir sistemdeki tüm gezegenler benzer kütlelere sahipse, bu sistemin mimarisi ‘Benzer’dir. “Karma” gezegen sistemleri, gezegen kütlelerinin büyük farklılıklar gösterdiği sistemlerdir. Araştırmalar, aynı mimari sınıfına sahip gezegen sistemlerinin ortak oluşum yollarına sahip olduğunu göstermektedir. Kredi: © NCCR PlanetS, Çizim: Tobias Stierli
Dört gezegen sistemi sınıfı
“Biz bu dört sınıfı ‘benzer’, ‘düzenli’, ‘düzensiz’ ve “karışık”, diyor Mishra. Komşu gezegenlerin kütlelerinin birbirine benzer olduğu gezegen sistemleri, benzer mimariye sahiptir. Sıralı gezegen sistemleri, tıpkı güneş sistemimizde olduğu gibi, gezegenlerin kütlesinin yıldızdan uzaklaştıkça artma eğiliminde olduğu sistemlerdir. Öte yandan, gezegenlerin kütlesi yıldızdan uzaklaştıkça kabaca azalırsa, araştırmacılar sistemin düzensiz bir mimarisinden bahseder. Karma mimariler, bir sistemdeki gezegen kütleleri gezegenden gezegene büyük farklılıklar gösterdiğinde ortaya çıkar.
Dr. Lokesh Mishra Fizik Enstitüsü, Uzay Araştırmaları ve Gezegen Bilimleri (WP), Bern Üniversitesi / Astronomi Bölümü, Fen Fakültesi, Cenevre Üniversitesi / NCCR Gezegenler. Kredi: L. Mishra’nın izniyle
“Bu çerçeve yarıçap, yoğunluk veya su kesirleri gibi diğer ölçümlere de uygulanabilir” diyor çalışmanın ortak yazarı Gezegen Bilimi Profesörü Yann Alibert Bern Üniversitesi ve NCCR Gezegenlerinde. “Şimdi ilk kez, gezegen sistemlerini bir bütün olarak incelemek ve bunları diğer sistemlerle karşılaştırmak için bir aracımız var.”
Bulgular aynı zamanda şu soruları da gündeme getiriyor: En yaygın mimari hangisi? Bir mimari tipin ortaya çıkışını hangi faktörler kontrol eder? Hangi faktörler rol oynamaz? Araştırmacılar bunlardan bazılarına yanıt verebilir.
Milyarlarca yıla yayılan bir köprü
“Sonuçlarımız, ‘benzer’ gezegen sistemlerinin en yaygın mimari türü olduğunu gösteriyor. Mishra, gece gökyüzünde görülebilen yıldızların etrafındaki on gezegen sisteminden yaklaşık sekizinin “benzer” bir mimariye sahip olduğunu söylüyor. “Bu aynı zamanda Kepler görevinin ilk birkaç ayında neden bu mimariye ait kanıtların bulunduğunu da açıklıyor.” Ekibi şaşırtan şey, güneş sistemini de içeren “düzenli” mimarinin en nadir sınıf gibi görünmesiydi.
Prof. Yann Alibert Fizik Enstitüsü, Uzay Araştırmaları ve Gezegen Bilimleri (WP) ve NCCR PlanetS, Bern Üniversitesi. Kredi: Anne Wurthlin
Mishra’ya göre, hem gezegenlerin içinden çıktığı gaz ve toz diskinin kütlesinin hem de ilgili yıldızdaki ağır elementlerin bolluğunun önemli bir rol oynadığına dair göstergeler var. rol. “Oldukça küçük, düşük kütleli disklerden ve birkaç ağır element içeren yıldızlardan, ‘benzer’ gezegen sistemleri ortaya çıkıyor. Yıldızda çok sayıda ağır element bulunan büyük, masif diskler, daha düzenli ve düzensiz sistemlere yol açar. Karma sistemler orta büyüklükteki disklerden çıkar. Çarpışmalar veya fırlatmalar gibi gezegenler arasındaki dinamik etkileşimler nihai mimariyi etkiler,” diye açıklıyor Mishra.
“Bu sonuçların dikkate değer bir yönü, gezegen ve yıldız oluşumunun başlangıç koşullarını ölçülebilir bir özellikle ilişkilendirmesidir: sistem mimarisi. Milyarlarca yıllık evrim bunların arasında yer alır. İlk kez, bu büyük zamansal boşluğu kapatmayı ve test edilebilir tahminler yapmayı başardık. Dayanabileceklerini görmek heyecan verici olacak,” diye bitiriyor Alibert.
Referanslar:
“Gezegen dışı sistemlerin mimarisi için çerçeve – I. Dört gezegen sistemi mimarisi sınıfı”, Lokesh Mishra, Yann Alibert, Stéphane Udry ve Christoph Mordasini, 14 Şubat 2023, Astronomy and Astrophysics.
DOI: 10.1051/0004-6361/202243751
“Exoplanetary mimarisi için çerçeve sistemler – II. Doğaya karşı yetiştirme: Mimarlık derslerinin acil oluşum yolları”, yazan Lokesh Mishra, Yann Alibert, Stéphane Udry ve Christoph Mordasini, 14 Şubat 2023, Astronomy and Astrophysics.
DOI: 10.1051/0004-6361/202244705
“Finding order in planetary architectures”, Luca Maltagliati, 18 Ocak 2023, Nature Astronomy.
DOI: 10.1038/s41550-023-01895-0