Bu resim, sıcak kayalık ötegezegen TRAPPIST-1b’nin bu çalışmaya göre nasıl görünebileceğini göstermektedir. TRAPPIST-1 sistemindeki bilinen yedi gezegenin en içtekisi olan TRAPPIST-1b, yıldızının yörüngesinde 0,011 AU uzaklıkta dönüyor ve bir turunu yalnızca 1,51 Dünya gününde tamamlıyor. TRAPPIST-1b, Dünya’dan biraz daha büyüktür, ancak yaklaşık olarak aynı yoğunluğa sahiptir, bu da kayalık bir bileşime sahip olması gerektiğini gösterir. Webb’in TRAPPIST-1b tarafından yayılan orta kızılötesi ışık ölçümü, gezegenin önemli bir atmosferi olmadığını gösteriyor. TRAPPIST-1 yıldızı, yalnızca 2.566 kelvin sıcaklığa ve Güneş’in kütlesinin yalnızca 0,09 katı kütleye sahip aşırı soğuk bir kırmızı cücedir (M cüce).
Bu çizim, Webb’s Mid- Kızılötesi Alet (MIRI) ve diğer yer ve uzay tabanlı teleskoplardan
önceki gözlemler. Webb gezegenin herhangi bir görüntüsünü yakalamadı.
Kaynak: Resim: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI), Bilim: Thomas P. Greene (NASA Ames), Taylor Bell (BAERI), Elsa Ducrot (CEA) ), Pierre-Olivier Lagage (CEA)
TRAPPIST-1b’den gelen kızılötesi ışığın miktarı, gezegenin önemli bir atmosferden yoksun olduğunu gösteriyor.
Dev gibi davranıyor NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu, Dünya’dan 40 ışıkyılı uzaklıkta soğuk bir kırmızı cüce yıldız olan TRAPPIST-1’in yörüngesindeki yedi kayalık gezegenin en iç kısmından yayılan ısıyı temassız termometreyle başarıyla ölçtü. Gündüz sıcaklığı 450 Fahrenheit derece olan gezegen, pizza pişirmek için neredeyse mükemmel. Ancak konuşulacak bir atmosfer olmadığı için dışarıda yemek yemek için en iyi yer olmayabilir. Sonuç, TRAPPIST-1 sistemiyle ilgili kapsamlı bir Webb araştırmaları dizisinin ilkidir ve Galaksideki en yaygın yıldız türü olan küçük ama şiddetli kırmızı cücelerin yörüngesinde dönen gezegenlerin gerekli atmosferleri sağlayıp sağlayamayacağını belirlemede önemli bir adımdır. destek ömrü.
Webb’nin Orta Kızılötesi Cihazı (MIRI) kullanılarak ölçülen TRAPPIST-1 b gündüz sıcaklığının, çeşitli koşullar altında sıcaklığın ne olacağını gösteren bilgisayar modelleriyle karşılaştırılması. Modeller, yıldızın sıcaklığı ve gezegenin yörünge mesafesi dahil olmak üzere sistemin bilinen özelliklerini hesaba katar. Merkür’ün gündüz tarafının sıcaklığı da referans olarak gösterilmiştir.
TRAPPIST-1 b’nin 15 mikrondaki gündüz tarafı parlaklığı, yaklaşık 500 kelvin (kabaca 450 Fahrenheit derece) sıcaklığa karşılık gelir. Bu, gezegenin gelgitle kilitlenmiş (bir tarafı her zaman yıldıza dönük), koyu renkli bir yüzeye sahip, atmosferi olmayan ve ısının gündüz tarafından gece tarafına yeniden dağıtılmadığı varsayımıyla sıcaklıkla tutarlıdır.
Eğer yıldızdan gelen ısı enerjisi gezegenin etrafına eşit bir şekilde dağılmış olsaydı (örneğin, dolaşımdaki karbondioksit içermeyen bir atmosfer tarafından), 15 mikrondaki sıcaklık 400 kelvin (260 derece Fahrenheit) olurdu. Atmosferde önemli miktarda karbondioksit olsaydı, 15 mikronluk daha az ışık yayar ve daha da soğuk görünürdü.
TRAPPIST-1 b, Dünya standartlarına göre sıcak olsa da, Merkür’ün gün kenarından daha soğuktur. çıplak kayadan oluşan ve önemli bir atmosfer içermeyen. Merkür, Güneş’ten TRAPPIST-1 b’nin yıldızından aldığı enerjinin yaklaşık 1,6 katı kadar daha fazla enerji alır. Kredi: İllüstrasyon: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI), Bilim: Thomas P. Greene (NASA Ames), Taylor Bell (BAERI), Elsa Ducrot (CEA), Pierre-Olivier Lagage (CEA)
{ 6}
NASA’nın Webb’i Kayalık Bir Ötegezegenin Sıcaklığını Ölçüyor
Uluslararası bir araştırma ekibi, kayalık ötegezegen TRAPPIST-1 b’nin sıcaklığını ölçmek için NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’nu kullandı. Ölçüm, gezegenin termal emisyonuna dayanmaktadır: Webb’in Orta Kızılötesi Cihazı (MIRI) tarafından algılanan kızılötesi ışık şeklinde yayılan ısı enerjisi. Sonuç, gezegenin gündüz tarafının yaklaşık 500 kelvin (kabaca 450 Fahrenheit derece) sıcaklığa sahip olduğunu gösteriyor ve önemli bir atmosferi olmadığını öne sürüyor.
Bu, bir ötegezegen tarafından şu şekilde yayılan herhangi bir ışık biçiminin ilk tespitidir: kendi güneş sistemimizdeki kayalık gezegenler kadar küçük ve soğuk. Sonuç, TRAPPIST-1 gibi küçük aktif yıldızların yörüngesinde dönen gezegenlerin yaşamı desteklemek için gerekli atmosferleri sağlayıp sağlayamayacaklarını belirlemede önemli bir adımı işaret ediyor.”Daha önceki teleskopların hiçbiri bu kadar loş orta kızılötesi ışığı ölçecek hassasiyete sahip değildi.”
Ultra Soğuk Kırmızı Cücelerin Yörüngesinde Dönen Kayalık Gezegenler
2017’nin başlarında gökbilimciler, bir yörüngede dönen yedi kayalık gezegenin keşfedildiğini bildirdi. ultracool kırmızı cüce yıldız (veya M cüce) Dünya’dan 40 ışıkyılı. Gezegenlerle ilgili dikkat çekici olan şey, boyut ve kütle bakımından kendi güneş sistemimizin içteki, kayalık gezegenlerine olan benzerlikleridir. Hepsi yıldızlarına Güneş’in yörüngesindeki gezegenlerimizden çok daha yakın yörüngede olmalarına rağmen – hepsi Merkür’ün yörüngesine rahatça sığabilir – minik yıldızlarından karşılaştırılabilir miktarda enerji alırlar.
TRAPPIST-1 b, en içteki gezegen, Dünya’nın yaklaşık yüzde biri kadar bir yörünge mesafesine sahip ve Dünya’nın Güneş’ten aldığı enerji miktarının yaklaşık dört katı kadar alıyor. Sistemin yaşanabilir bölgesi içinde olmamasına rağmen, gezegenin gözlemleri, diğer M-cüce sistemlerinin yanı sıra kardeş gezegenleri hakkında önemli bilgiler sağlayabilir.
“Bu yıldızların sayısı on kat daha fazladır. Samanyolu’nda Güneş gibi yıldızlar olduğu için ve bunların Güneş gibi yıldızlara göre iki kat daha fazla kayalık gezegenlere sahip olması muhtemeldir,” diye açıklıyor Greene. “Ama aynı zamanda çok aktifler; gençken çok parlaklar ve bir atmosferi yok edebilen işaret fişekleri ve X ışınları yayarlar.”
Fransız Alternatifinden ortak yazar Elsa Ducrot TRAPPIST-1 sisteminin daha önceki çalışmalarını yürüten ekipte yer alan Fransa’daki Enerjiler ve Atom Enerjisi Komisyonu (CEA), “Karasal gezegenleri daha küçük, daha soğuk yıldızlar etrafında karakterize etmek daha kolay. M yıldızlarının etrafındaki yaşanabilirliği anlamak istiyorsak, TRAPPIST-1 sistemi harika bir laboratuvardır. Kayalık gezegenlerin atmosferlerine bakmak için elimizdeki en iyi hedefler bunlar.”
Bu ışık eğrisi, en içteki gezegen olan TRAPPIST- olarak TRAPPIST-1 sisteminin parlaklık değişimini gösterir. 1 b, yıldızın arkasına hareket eder. Bu fenomen, ikincil tutulma olarak bilinir.
Gökbilimciler, orta kızılötesi ışığın parlaklığını ölçmek için Webb’in Orta Kızılötesi Aleti’ni (MIRI) kullandılar. Gezegen yıldızın yanındayken hem yıldızın hem de gezegenin gündüz tarafının yaydığı ışık teleskopa ulaşır ve sistem daha parlak görünür. Gezegen yıldızın arkasında olduğunda, gezegenin yaydığı ışık engellenir ve teleskopa yalnızca yıldız ışığı ulaşarak görünür parlaklığın azalmasına neden olur.
Gökbilimciler, yıldızın parlaklığını yıldızın birleşik parlaklığından çıkarabilir ve gezegenin gün tarafından ne kadar kızılötesi ışık geldiğini hesaplamak için gezegen. Bu daha sonra gündüz sıcaklığını hesaplamak için kullanılır.
Grafik, MIRI’nin yalnızca 13,5-16,6 mikron dalga boyuna sahip ışığın dedektörlerden geçmesine izin veren F1500W filtresi kullanılarak yapılan beş ayrı gözlemden elde edilen birleşik verileri gösterir. Mavi kareler bireysel parlaklık ölçümleridir. Kırmızı daireler, zaman içindeki değişikliği görmeyi kolaylaştırmak için “kümelenmiş” veya ortalaması alınmış ölçümleri gösterir. İkincil tutulma sırasında parlaklıktaki azalma %0,1’den azdır. MIRI, %0,027 (veya 3.700’de 1 kısım) kadar küçük değişiklikleri tespit edebildi.
Bu, TRAPPIST-1b’nin veya Dünya kadar küçük ve Dünya’daki kayalık gezegenler kadar soğuk herhangi bir gezegenin ilk termal emisyon gözlemidir. güneş sistemimiz.
Kredi: Resim: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI), Bilim: Thomas P. Greene (NASA Ames), Taylor Bell (BAERI), Elsa Ducrot (CEA), Pierre-Olivier Lagage (CEA)
Bir Atmosferi Tespit Etme (veya Etmeme)
Hubble ve Spitzer uzay teleskoplarıyla yapılan önceki TRAPPIST-1 b gözlemleri, kabarık bir atmosfere dair hiçbir kanıt bulamadı, ancak
Belirsizliği azaltmanın bir yolu, gezegenin sıcaklığını ölçmektir. Makalenin ortak yazarlarından CEA’dan Pierre-Olivier Lagage, “Bu gezegen gelgitle kilitlendi, bir tarafı her zaman yıldıza bakıyor ve diğer tarafı sürekli karanlıkta olacak” dedi. “Isıyı dolaştıracak ve yeniden dağıtacak bir atmosferi varsa, gündüz tarafı atmosferin olmadığı duruma göre daha soğuk olacaktır.”
Ekip, ikincil tutulma fotometrisi adı verilen bir teknik kullandı (“İkincil Tutulma Işık Eğrisi” resmine bakın) MIRI, gezegen yıldızın arkasına hareket ederken sistemden gelen parlaklıktaki değişimi ölçtü. TRAPPIST-1b kendi görünür ışığını yayacak kadar sıcak olmasa da, kızılötesi bir ışımaya sahiptir.Yıldızın gezegenden 1.000 kat daha parlak olması nedeniyle parlaklıktaki değişim %0,1’den az.
“Ayrıca tutulmayı kaçıracağımıza dair bazı korkular da vardı. Verileri analiz eden Bay Area Çevre Araştırma Enstitüsü’nde doktora sonrası araştırmacı olan Taylor Bell, “Gezegenlerin hepsi birbirini çekiyor, bu nedenle yörüngeler mükemmel değil” dedi. “Ama harikaydı: Verilerde gördüğümüz tutulmanın zamanı, birkaç dakika içinde tahmin edilen zamanla eşleşti.”
Ekip, beş ayrı ikincil tutulma gözleminden elde edilen verileri analiz etti. Ducrot, “Sonuçları, farklı senaryolarda sıcaklığın ne olması gerektiğini gösteren bilgisayar modelleriyle karşılaştırdık (yukarıdaki “Gündüz Sıcaklık Karşılaştırması” resmine bakın),” dedi. “Sonuçlar, çıplak kayadan yapılmış ve ısıyı dağıtacak atmosferin olmadığı bir kara cisim ile neredeyse mükemmel bir şekilde tutarlı. Ayrıca, bu ölçümlerde görülebilecek olan, ışığın karbondioksit tarafından emildiğine dair herhangi bir işaret görmedik.”
Bu araştırma, Webb Garantili Zaman Gözlemi (GTO) programı 1177’nin bir parçası olarak yürütülmüştür. TRAPPIST-1 sistemini tam olarak karakterize etmeye yardımcı olmak için Webb’in ilk bilim yılındaki sekiz programından biri. TRAPPIST-1b’nin ek ikincil tutulma gözlemleri şu anda devam ediyor ve artık verilerin ne kadar iyi olabileceğini bildiklerine göre, ekip sonunda tüm gezegendeki parlaklık değişimini gösteren tam bir faz eğrisi yakalamayı umuyor. yörünge. Bu, sıcaklığın gündüzden geceye nasıl değiştiğini görmelerine ve gezegenin bir atmosferi olup olmadığını doğrulamalarına olanak tanır.
“Sahip olmayı hayal ettiğim tek bir hedef vardı,” dedi. MIRI aracının yirmi yılı aşkın bir süredir geliştirilmesi üzerine. “Ve bu buydu. Bu, kayalık, ılıman bir gezegenden gelen emisyonu ilk kez tespit edebildiğimiz zaman. Bu, ötegezegenleri keşfetme hikayesinde gerçekten önemli bir adım.”
Referans: “JWST kullanan Dünya büyüklüğündeki ötegezegen TRAPPIST-1 b’den Termal Emisyon”, Thomas P. Greene, Taylor J. Bell, Elsa Ducrot , Achrène Dyrek, Pierre-Olivier Lagage ve Jonathan J. Fortney, 27 Mart 2023, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-023-05951-7
The James Webb Space Telescope, dünyanın önde gelen uzay bilimi gözlemevidir. Webb, güneş sistemimizdeki gizemleri çözecek, diğer yıldızların etrafındaki uzak dünyaların ötesine bakacak ve evrenimizin gizemli yapılarını ve kökenlerini ve içindeki yerimizi araştıracak. Webb, ortakları ESA (Avrupa Uzay Ajansı) ve CSA (Kanada Uzay Ajansı) ile NASA tarafından yürütülen uluslararası bir programdır. Ulusal olarak finanse edilen Avrupa Enstitüleri (MIRI Avrupa Konsorsiyumu) konsorsiyumu ve Arizona Üniversitesi ile ortaklaşa NASA’nın Jet Tahrik Laboratuvarı tarafından tasarlanan ve inşa edilen araçla MIRI’ye NASA ve ESA katkıda bulunmuştur.
.