NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’nu kullanan gökbilimciler, ötegezegen HD149026b’nin atmosferinin, daha ağır elementler olan karbon ve oksijen açısından son derece bol olduğunu keşfettiler. karbon-oksijen oranı güneş sistemimize göre yüksektir, bu da gezegen oluşumu hakkında fikir verebilir ve istatistiksel eğilimleri araştırmak için büyük bir dış gezegen örneği için benzer ölçümler elde etmeye yönelik önemli bir ilk adım olabilir. Kredi: NASA/JPL-Caltech
Güneşimizin yörüngesinde dönen gaz devleri net bir model gösteriyor; gezegen ne kadar büyükse, gezegenin atmosferindeki “ağır” elementlerin (hidrojen ve helyum dışındaki herhangi bir şey) yüzdesi o kadar düşük olur. Ancak uluslararası bir gökbilimciler ekibi, galakside, dev gezegenlerin atmosferik bileşimlerinin güneş sistemi eğilimine uymadığını keşfetti.
Araştırmacılar, NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’nu (JWST) kullanarak, atmosferin Güneşimize benzer bir yıldızın yörüngesinde dönen “sıcak bir jüpiter” olan ötegezegen HD149026b, daha ağır elementler olan karbon ve oksijen açısından süper bol miktarda bulunuyor – bilim adamlarının kütlesindeki bir gezegen için bekleyebileceklerinin çok üzerinde. Ayrıca, “Smertrios” olarak da bilinen HD149026b’nin tanısal karbon-oksijen oranı güneş sistemimize göre yüksektir.
Bu bulgular, “High Atmospheric Metal Enrichment for a Saturn-mass” dergisinde yayınlanmıştır. Araştırmacılar, 27 Mart’ta Nature dergisinde yer alan “Gezegen” ifadesinin, istatistiksel eğilimleri araştırmak için büyük bir dış gezegen örneği için benzer ölçümler elde etme yolunda önemli bir ilk adım olduğunu söyledi. Ayrıca gezegen oluşumu hakkında fikir verirler.
Bu resim, Webb teleskobunun aynaların ve aletlerin yerleştirildiği soğuk tarafını göstermektedir. Kredi: Northrop Grumman
Fizik Bölümü David C. Duncan Profesörü Jonathan Lunine, “Görünüşe göre her dev gezegen farklı ve JWST sayesinde bu farklılıkları görmeye başlıyoruz,” dedi. Fen Edebiyat Fakültesi’ndeki Bilimler ve çalışmanın ortak yazarı. “Bu yazıda, evrendeki en yaygın element olan hidrojen olan gazın birincil bileşenine göre kaç tane molekül olduğunu belirledik. Bu, bize bu gezegenin nasıl oluştuğu hakkında çok şey anlatıyor.”
Astronomi ve astrofizik profesörü Jacob Bean, güneş sistemimizin dev gezegenlerinin hem genel bileşim hem de atmosferik bileşim ve kütle arasında neredeyse mükemmel bir ilişki sergilediğini söyledi. Chicago Üniversitesi’nde ve makalenin baş yazarı. Güneş dışı gezegenler, genel bileşimlerinde çok daha fazla çeşitlilik gösterir, ancak bilim adamları, HD149026b’nin bu analizine kadar atmosfer bileşimlerinin ne kadar değişken olduğunu bilmiyorlardı.
HD 149026b adlı bir ‘sıcak Jüpiter’ , güneş sistemimizdeki en sıcak gezegen olan Venüs’ün kayalık yüzeyinden yaklaşık 3 kat daha sıcaktır. Kredi: NASA/JPL-Caltech
“Dev güneş dışı gezegenlerin atmosferik bileşimlerinin, güneş sistemi gezegenlerinde çok net olan eğilimi takip etmediğini kesin olarak gösterdik,” dedi Bean. “Dev güneş dışı gezegenler, geniş genel bileşim çeşitliliğine ek olarak atmosferik bileşimlerde de geniş bir çeşitlilik gösterir.”
Smertrios, örneğin, kütlesine kıyasla süper zengindir, dedi Lunine: “Bu, Satürn, ancak atmosferi, Satürn’de bulduğumuz hidrojen ve helyuma göre 27 kat daha fazla ağır element içeriyor gibi görünüyor.”
Bu oran, “metaliklik” olarak adlandırılır (birçok element içermesine rağmen) Lunine, metal olmayan elementler), bir gezegeni ana yıldızıyla veya sistemindeki diğer gezegenlerle karşılaştırmak için yararlı olduğunu söyledi. Smertrios, bu özel gezegen sisteminde bilinen tek gezegendir.
Başka bir önemli ölçüm, bir gezegen sistemindeki orijinal katıların “tarifini” ortaya çıkaran bir gezegenin atmosferindeki karbonun oksijene oranıdır, dedi Lunine. Smertrios için, yaklaşık 0,84’tür – güneş sistemimizden daha yüksektir. Güneşimizde, her iki oksijen atomu için birden fazla karbon bulunur (0,55).
“Bu gözlemler birlikte, karbon açısından zengin bol miktarda katı madde içeren bir gezegen oluşturan diskin resmini çiziyor.” Lunin dedi. “HD149026b, oluşurken bu malzemeden büyük miktarlarda aldı.”
Karbon bolluğu yaşam şansı için olumlu görünse de, yüksek karbon-oksijen oranı aslında bir gezegende veya bir gezegende daha az su anlamına gelir. gezegen sistemi – bildiğimiz şekliyle yaşam için bir sorun.
Önümüzdeki yıl beş dev ötegezegen daha gözlemlemeyi planlayan Lunine, Smertrios’un bu özel çalışma için atmosferik bileşimin ilginç bir ilk örneği olduğunu söyledi. JWST’yi kullanarak. Gökbilimcilerin dev gezegenler arasında veya çok sayıda dev gezegen veya karasal gezegen içeren sistemlerde, astronomların belgelemeye başladıkları bileşim çeşitliliğine ilişkin herhangi bir model keşfedebilmesi için daha fazla gözlem yapılması gerekiyor.
“Bu çeşitliliğin kaynağı temel bir gizemdir. gezegen oluşumu anlayışımızda, ”dedi Bean. “Güneş dışı gezegenlerin JWST ile daha fazla atmosferik gözlemlerinin bu çeşitliliği daha iyi ölçeceğini ve var olabilecek daha karmaşık eğilimler üzerinde kısıtlamalar sağlayacağını umuyoruz.”
Referans: “Satürn kütleli bir gezegen için yüksek atmosferik metal zenginliği” Jacob L. Bean, Qiao Xue, Prune C. August, Jonathan Lunine, Michael Zhang, Daniel Thorngren, Shang-Min Tsai, Keivan G. Stassun, Everett Schlawin, Eva-Maria Ahrer, Jegug Ih ve Megan Mansfield, 27 Mart 2023 , Nature.
DOI: 10.1038/s41586-023-05984-y
Çalışma NASA ve Chicago Üniversitesi tarafından desteklenmiştir.