Kızıl cüce yıldız AU Microscopii’nin yörüngesinde dönen genç bir gezegen sistemindeki ötegezegen AU Mic b, öngörülemeyen atmosferik kayıp gösteriyor. Gökbilimciler, bu tür ekstrem ortamlarda gezegenlerin hayatta kalmasını ve olası yaşanabilirliği anlamak için bu tuhaf olguyu inceliyorlar.
Gürültülü Yıldızlar Genç Dünyayı Sağanak Rüzgarlar ve Kabaran Radyasyonla Zıplıyor
Huysuz bir kırmızı cüce yıldızın etrafındaki yaşam, yeni doğan gezegenlere eşlik etmek için eğlenceli değil. Buna ateş vaftizi deyin. Karışık manyetik alanlar, bir kırmızı cücenin Güneş’imizde görülen benzer parlamalardan 100 ila 1000 kat daha güçlü olan “süper parlamalar” yaymasına neden olur. Bu, yıldız sistemi sakinlerinden herhangi birinin “Güneş Koruyucu 5.000” kullanmasını gerektiren kabaran ultraviyole radyasyonla birleştiğinde. En yakın ve en şiddetli örneklerden biri AU Microscopii’dir. Huysuz yıldız, Güneşimizin yaşının yalnızca %1’i kadardır. 32 ışıkyılı uzaklıkta, Güneşimize en yakın yıldız olan Proxima Centauri’den (başka bir kırmızı cüce) yalnızca sekiz kat daha uzaktadır.
Yıldız, sistemin en içteki gezegeni olan AU’yu yener. Dünya çapının yaklaşık dört katı olan Microscopii b. Hubble Uzay Teleskobu tarafından görüntülendiği gibi, şeytani yıldızın “ejderhanın nefesi”nden sadece 6 milyon mil uzakta yörüngede dönen gezegenin büyük ölçüde hidrojen atmosferi soyuluyor. Ancak bu nöbetler ve başlangıçlar halinde olur. Gezegenin yıldızının yüzünden bir geçişi sırasında Hubble, gezegenin önünde büyük bir bulut oluşturmak için hidrojenin kaynadığını tespit etti. Bu beklenmedik değişkenlik, gezegen ile kırmızı cücenin alıngan havai fişekleri arasındaki etkileşimin muhtemelen hayal edilenden daha karmaşık ve öngörülemez olduğunun kanıtıdır.
Bu sanatçının resmi, geçmekte olan bir gezegeni (karanlık siluet) göstermektedir. kırmızı cüce yıldız AU Microscopii’nin önü. Gezegen, patlayan yıldıza o kadar yakın ki şiddetli bir yıldız rüzgarı patlaması ve kavurucu ultraviyole radyasyon, gezegenin hidrojen atmosferini ısıtarak gezegenin uzaya kaçmasına neden oluyor. Çapının Dünya’nın dört katı olan gezegen, yörünge yolu boyunca doğrusal olarak uzanan atmosferini yavaş yavaş buharlaştırıyor. Bu süreç sonunda arkasında kayalık bir çekirdek bırakabilir. Resim, Hubble Uzay Teleskobu tarafından yapılan ölçümlere dayanmaktadır. Kredi: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)
Hubble Uzay Teleskobu Buharlaşan Gezegenin Hıçkırıklara Uğradığını Görüyor
Hırçın bir kırmızı cüce yıldızın etrafında dönen genç bir gezegen, öngörülemeyen şekillerde değişiyor yörünge-by-yörünge. Ebeveyn yıldızına o kadar yakındır ki, hidrojen atmosferini buharlaştıran ve gezegenin üzerinden fırlamasına neden olan tutarlı, sağanak bir enerji patlaması yaşar.
Ancak Hubble Uzay Teleskobu ile gözlemlenen bir yörünge sırasında, gezegen hiç malzeme kaybetmiyormuş gibi görünürken, bir buçuk yıl sonra Hubble ile gözlemlenen bir yörüngede atmosfer kaybının açık belirtileri görüldü.
Aşırı Gezegensel Koşulların İncelenmesi
Bu yörüngeler arasındaki aşırı değişkenlik astronomları şok etti. New Hampshire, Hannover’deki Dartmouth Koleji’nden Keighley Rockcliffe, “Bir gezegen yıldızının önünden geçtiğinde, atmosferik kaçışın bu kadar kısa bir süre içinde tamamen algılanamazdan çok algılanabilir hale geldiğini hiç görmemiştik” dedi. “Gerçekten çok öngörülebilir, tekrarlanabilir bir şey bekliyorduk. Ama garip olduğu ortaya çıktı. Bunu ilk gördüğümde, ‘Bu doğru olamaz’ diye düşündüm.”
Rockcliffe, fark edildiğinde, gezegenin atmosferinin gezegenin önünde bir far gibi şiştiğini görünce aynı derecede şaşırmıştı. hızlı giden bir trende. “Açıkçası garip olan bu gözlem, gezegensel evrimle ilgili modelleme ve fizik için bir tür stres testi durumu. Bu gözlem çok güzel çünkü yıldız ile gezegen arasındaki bu etkileşimi gerçekten en uç noktada inceleyeceğiz,” dedi.
Ana yıldız AU, Dünya’dan 32 ışıkyılı uzaklıkta yer almaktadır. Microscopii (AU Mic), şimdiye kadar gözlemlenen en genç gezegen sistemlerinden birine ev sahipliği yapıyor. Yıldızın yaşı 100 milyon yıldan daha azdır (4,6 milyar yaşındaki Güneşimizin yaşının çok küçük bir bölümü). En içteki gezegen olan AU Mic b, 8,46 günlük bir yörünge periyoduna sahiptir ve yıldızdan sadece 6 milyon mil uzaklıktadır (Merkür gezegeninin Güneşimize olan uzaklığının yaklaşık 1/10’u).Geçiş yöntemiyle tespit edildi, yani gezegen önünden geçtiğinde teleskoplar yıldızın parlaklığında hafif bir düşüş gözlemleyebilir.
AU Microscopii gibi kırmızı cüceler, Samanyolu galaksimizde en bol bulunan yıldızlardır. Bu nedenle galaksimizdeki gezegenlerin çoğuna ev sahipliği yapmalıdırlar. Ancak AU Mic b gibi kırmızı cüce yıldızların yörüngesinde dönen gezegenler yaşam için misafirperver olabilir mi? Önemli bir zorluk, genç kırmızı cücelerin, solduran radyasyonu patlatan vahşi yıldız parlamalarına sahip olmasıdır. Bu yüksek etkinlik dönemi, Güneşimiz gibi yıldızlarınkinden çok daha uzun sürer.
Kızıl Cüce Gezegenlerde Zorlu Yaşam Koşulları
Parlamalar, dönme hareketiyle karışan yoğun manyetik alanlardan güç alır. yıldız atmosferinin hareketleri. Karışıklık çok yoğunlaştığında, alanlar kırılır ve yeniden bağlanır, Güneşimizin patlamalarında saldığından 100 ila 1000 kat daha enerjik olan muazzam miktarda enerjiyi serbest bırakır. Bu, yıldıza yakın yörüngede dönen tüm gezegenleri patlatan şiddetli rüzgarların, işaret fişeklerinin ve X-ışınlarının kabaran bir havai fişek gösterisi. Rockcliffe, “Bu, gezegenin atmosferini etkileyen, gerçekten sınırsız ve açıkçası, korkutucu bir yıldız rüzgarı ortamı yaratıyor” dedi.
Gezegensel Hayatta Kalma ve Yaşanabilirlik Konusunda Sorular
Bu yakıcı koşullar altında, gezegenler yıldızın doğumundan sonraki ilk 100 milyon yıl, en fazla miktarda atmosferik kaçış yaşamalıdır. Bu, bir gezegenin atmosferini tamamen yok etmesiyle sonuçlanabilir.
“Bu ortamlarda ne tür gezegenlerin hayatta kalabileceğini öğrenmek istiyoruz. Yıldız yerleştiğinde nihayet neye benzeyecekler? Ve sonunda yaşanabilirlik şansı olacak mı, yoksa sadece kavrulmuş gezegenler olarak mı kalacaklar? dedi Rockcliffe. “Sonunda atmosferlerinin çoğunu kaybederler ve hayatta kalan çekirdekleri süper Dünyalar olur mu? Güneş sistemimizde böyle bir şey olmadığı için bu son kompozisyonların neye benzediğini gerçekten bilmiyoruz.”
Yıldızın parlaklığı Hubble’ın gezegeni doğrudan görmesini engellese de, teleskop değişiklikleri ölçebilir gezegenden hidrojenin sızması ve gezegen yıldızdan geçerken yıldız ışığını kısmasının neden olduğu yıldızın görünen parlaklığında. Bu atmosferik hidrojen, gezegenin yerçekiminden kaçtığı noktaya kadar ısıtıldı.
Atmosferik Çıkışta Eşi Görülmemiş Değişkenlik
AU Mic b’den atmosferik akışta daha önce hiç görülmemiş değişiklikler, hızlı olabilir ve ev sahibi kırmızı cücenin patlamalarındaki aşırı değişkenlik. Çok fazla değişkenlik var çünkü yıldızın çok fazla dalgalanan manyetik alan çizgileri var. Gezegenin geçişlerinden biri sırasında kaybolan hidrojenin olası bir açıklaması, yedi saat önce görülen güçlü bir yıldız parlamasının, kaçan hidrojeni ışığa karşı saydam hale gelene kadar fotoiyonize etmiş ve bu nedenle algılanamaz hale gelmiş olabileceğidir.
Başka bir açıklama da, yıldız rüzgarının kendisinin gezegensel çıkışı şekillendirdiği, onu bazen gözlemlenebilir, bazen gözlemlenemez hale getirdiği, hatta dışarı akışın bir kısmının gezegenin önünde “hıçkırmasına” neden olduğudur. Bu, Santa Cruz’daki California Üniversitesi’nden John McCann ve Ruth Murray-Clay’inkiler gibi bazı modellerde tahmin ediliyor, ancak araştırmacılara göre bu, bunun gerçekleştiğine dair ilk türden gözlemsel kanıt ve çok aşırı derecede.{1 }
Daha fazla AU Mic b geçişine ilişkin Hubble takip gözlemleri, yıldızın ve gezegenin tuhaf değişkenliğine ilişkin ek ipuçları sağlamalı ve gezegen dışı atmosferik kaçış ve evrime ilişkin bilimsel modelleri daha fazla test etmelidir.
Rockcliffe, The Astronomical Journal’da yayınlanan bilim makalesi.
Referans: “The Variable Detection of Atmospheric Escape around the Young, Hot Neptune AU Mic b”, yazan Keighley E. Rockcliffe, Elisabeth R. Newton, Allison Youngblood, Girish M. Duvvuri, Peter Plavchan, Peter Gao, Andrew W. Mann ve Patrick J. Lowrance, 27 Temmuz 2023, The Astronomical Journal.
DOI: 10.3847/1538-3881/ace536
Hubble Uzay Teleskobu, NASA ve ESA arasındaki uluslararası işbirliği projesidir. NASA’nın Greenbelt, Maryland’deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi teleskopu yönetiyor. Baltimore’daki Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü (STScI), Hubble bilim operasyonlarını yürütür. STScI, NASA için Astronomi Araştırma Üniversiteleri Birliği tarafından Washington, D.C.’de işletilmektedir.
.