Çok ince bir ‘pamuk şekeri’ ötegezegenin keşfi bilim adamlarını şok ediyor – ‘Bu gezegenin nasıl oluştuğunu açıklayamıyoruz’

Gökbilimciler, gezegenimizden %50 daha büyük olan WASP-193b adında devasa, düşük yoğunluklu bir gezegen keşfettiler. Jüpiter Ancak pamuk şekere benzer bir yoğunluğa sahiptir. Bu keşif, bilim adamlarının böyle bir gezegenin nasıl oluşacağını açıklayamaması nedeniyle mevcut gezegen oluşumu teorilerine meydan okuyor.

Gökbilimciler galaksimizdeki uzak bir yıldızın yörüngesinde dönen bir gezegenin devasa, kabarık bir uzaylı topunu keşfettiler Samanyolu gökada. Keşif 14 Mayıs’ta dergide bildirildi. Doğa astronomisi Araştırmacılar tarafından Massachusetts Teknoloji EnstitüsüBelçika’daki Liège Üniversitesi’nde ve başka yerlerde yapılan keşif, bu ultra hafif dev gezegenlerin nasıl oluştuğuna dair gizemin umut verici bir anahtarıdır.

WASP-193b adı verilen yeni gezegen, Jüpiter’in büyüklüğünde bir cüce gibi görünüyor, ancak yoğunluğu, yoğunluğunun çok küçük bir kısmı. Bilim adamları, gaz devinin Jüpiter’den %50 daha büyük olduğunu ve pamuk şekerinin yoğunluğuna benzer şekilde çok düşük olan yoğunluğunun yaklaşık onda biri kadar olduğunu buldu.

WASP-193b, şimdiye kadar keşfedilen en küçük gezegenden sonra ikinci en hafif gezegendir. Neptün-Dünya gibi, Kepler 51d. Yeni gezegenin çok daha büyük boyutu ve aşırı ışık yoğunluğu, WASP-193b’yi şu ana kadar keşfedilen 5.400’den fazla gezegen arasında sıra dışı bir konuma getiriyor.

Araştırmanın baş yazarı ve MIT’de doktora sonrası araştırmacı olan Khaled Al-Barqawi, “Bu kadar küçük yoğunluklara sahip bu devasa nesneleri bulmak gerçekten çok nadir” diyor. “Kabarık Jüpiterler adı verilen bir gezegen sınıfı var ve bunların ne olduğu 15 yıldır bir gizem. Bu, o sınıfın aşırı bir örneği.

Endülüs’teki Astrofizik Enstitüsü’nde kıdemli araştırmacı olan eşbaşkan yazar Francisco Pozuelos, “Bu gezegeni şu anda sahip olduğumuz tüm oluşum teorileri arasında nereye koyacağımızı bilmiyoruz, çünkü hepsinde bir anormallik var” diye ekliyor. İspanyada. “Bu gezegenin nasıl oluştuğunu klasik evrim modellerine göre açıklayamayız. Atmosferine yakından bakmak, bu gezegenin evrimsel yolunu bulmamızı sağlayacaktır.”

MIT çalışmasının ortak yazarları arasında MIT’nin Dünya, Atmosfer ve Gezegen Bilimleri Bölümü’nde yardımcı doçent olan Julian de Wit ve MIT’de doktora sonrası araştırmacı olan Artem Burdanov’un yanı sıra Avrupa’daki birçok kurumdan işbirlikçileri yer alıyor.

Sanatçının WASP-193b sistemi hakkındaki izlenimi. Kredi bilgileri: Liège Üniversitesi

“İlginç bir gelişme”

Yeni gezegen ilk olarak, biri kuzey yarımkürede, diğeri güneyde olmak üzere iki robotik gözlemevini birlikte işleten akademik kurumlar arasındaki uluslararası bir işbirliği olan Geniş Açılı Gezegen Arama Projesi veya WASP tarafından tespit edildi. Her gözlemevi, tüm gökyüzündeki binlerce yıldızın parlaklığını ölçmek için bir dizi geniş açılı kamera kullanıyor.

WASP-Güney Gözlemevi, 2006 ile 2008 ve 2011 ile 2012 yılları arasında gerçekleştirilen araştırmalarda, Dünya’dan 1.232 yıl uzakta bulunan, yakınlardaki Güneş benzeri parlak bir yıldız olan WASP-193’ün periyodik geçişlerini veya ışık düşüşlerini tespit etti. . Gökbilimciler, yıldızın parlaklığındaki periyodik düşüşlerin, yıldızın etrafında dönen ve her 6,25 günde bir ışığını engelleyen bir gezegenle tutarlı olduğunu belirledi. Bilim adamları, gezegenin her geçişte engellediği toplam ışık miktarını ölçtüler ve onlara dev gezegenin büyüklüğü hakkında, yani yaklaşık bir süper-Jüpiter büyüklüğünde bir tahminde bulundular.

Daha sonra gökbilimciler gezegenin kütlesini belirlemeye çalıştı; bu ölçüm, daha sonra yoğunluğunu ortaya çıkaracak ve belki de bileşimine dair ipuçları da verecekti. Kütle tahmini yapmak için gökbilimciler genellikle gezegen yıldızın etrafında dönerken bilim adamlarının yıldızın spektrumunu veya ışığın farklı dalga boylarını analiz ettiği bir teknik olan radyal hızı kullanırlar. Bir yıldızın spektrumu, yıldızı neyin çektiğine (örneğin yörüngesinde döndüğü gezegene) bağlı olarak belirli şekillerde değişebilir. Bir gezegen ne kadar büyükse ve yıldızına ne kadar yakınsa, spektrumu da o kadar fazla kayar; bu, bilim adamlarına gezegenin kütlesi hakkında fikir verebilecek bir çarpıklıktır.

WASP-193 b için gökbilimciler, yıldızın yerdeki çeşitli teleskoplardan alınan ek yüksek çözünürlüklü spektrumlarını elde ettiler ve gezegenin kütlesini hesaplamak için radyal hızı kullanmaya çalıştılar. Ancak gezegenin yıldızı üzerinde tespit edilemeyecek kadar hafif olması nedeniyle boş gelmeye devam etti.

De Wit şöyle açıklıyor: “Büyük gezegenleri tespit etmek genellikle çok kolaydır çünkü bunlar genellikle çok büyük kütlelidirler ve yıldızları üzerinde büyük bir etki yaratırlar.” “Fakat bu gezegenin zor yanı, çok büyük olmasına rağmen kütlesinin ve yoğunluğunun o kadar düşük olmasıydı ki, yalnızca radyal hız tekniği kullanılarak tespit edilmesi çok zordu. İlginç bir gelişmeydi.”

“[WASP-193b] Barqawi, “O kadar hafif ki, veri toplamak ve toplu bir sinyal olduğunu göstermek dört yıl sürdü, ancak aslında çok küçük” diyor.

Buzuelos, “Başlangıçta çok düşük yoğunluklar elde ediyorduk ve ilk başta buna inanmak çok zordu” diye ekliyor. “Bunun gezegenin gerçek yoğunluğunun olduğundan emin olmak için tüm verileri analiz etme sürecini birkaç kez tekrarladık çünkü çok nadirdi.”

Şişirilmiş bir dünya

Sonuçta ekip gezegenin gerçekten çok hafif olduğunu doğruladı. Kütlesinin Jüpiter’inkinin yaklaşık 0,14’ü olduğunu hesapladılar. Kütlesinden elde edilen yoğunluğu santimetreküp başına yaklaşık 0,059 gramdı. Buna karşılık Jüpiter’in ağırlığı santimetreküp başına yaklaşık 1,33 gramdır; Dünya santimetre küp başına 5,51 gram daha büyüktür. Belki de yoğunluğu bakımından yeni kabarık gezegene en yakın madde santimetreküp başına yaklaşık 0,05 gram yoğunluğa sahip olan pamuk şekeridir.

Barqawi, “Gezegen o kadar hafif ki karşılaştırılabilir katı maddeyi düşünmek zor” diyor. “Pamuk şekerine yakın olmasının nedeni, her ikisinin de çoğunlukla katı maddelerden ziyade hafif gazlardan oluşmasıdır. Gezegen temelde çok incedir.”

Araştırmacılar, yeni gezegenin galaksideki diğer gaz devlerinin çoğu gibi çoğunlukla hidrojen ve helyumdan oluştuğundan şüpheleniyor. WASP-193b için bu gazlar muhtemelen Jüpiter’in atmosferinin onbinlerce kilometre ötesine uzanan son derece kabarık bir atmosfer oluşturuyor. Bir gezegenin nasıl bu kadar şişip de bu kadar aşırı bir ışık yoğunluğunu koruyabildiği, mevcut hiçbir gezegen oluşumu teorisinin henüz cevaplayamadığı bir sorudur.

Yeni ince dünyanın daha iyi bir resmini elde etmek için ekip, önce gezegenin atmosferinin sıcaklığı, bileşimi ve farklı derinliklerdeki basınç gibi belirli özelliklerini elde etmek için önceden geliştirilmiş bir D-Wit tekniğini kullanmayı planlıyor. Bu özellikler daha sonra gezegenin kütlesini doğru bir şekilde hesaplamak için kullanılabilir. Ekip şimdilik WASP-193b’yi WASP-193b gibi gözlemevlerinin takip çalışmaları için ideal bir aday olarak görüyor James Webb Uzay Teleskobu.

De Wit, “Bir gezegenin atmosferi ne kadar büyükse içinden o kadar fazla ışık geçebilir” diyor. “Yani bu gezegen, atmosferik etkileri incelemek için sahip olduğumuz en iyi hedeflerden biri. Şişkin Jüpiterlerin gizemini çözmeye çalışırken bir Rosetta Taşı görevi görecek.”

Referans: “Jüpiter büyüklüğündeki gezegen WASP-193 b’nin etrafında genişletilmiş, düşük yoğunluklu bir atmosfer”, Khaled Al-Barqawi, Francisco J. Bozuelos, Coyle Hillier, Barry Smalley, Louise D. Nielsen, Prajwal Niraula, Michael Gillon, Julian de Wit, Simon Müller, Caroline Dorn, Ravit Held, Emmanuel Jehin, Brice Olivier Demaure, Valérie van Grootel, Abderrahmane Sepkew, Mourad Ghashoui, David. Anderson, Zuhair Ben Khaldoun, François Bouchy, Artem Bordanov, Laetitia Delris, Elsa Ducrot, Leonel Garcia, Abdelhadi Al Jabri, Monica Lindell, Pierre F. L. Maxted, Catriona A. Murray, Peter Bellman Pedersen, Didier Kilo, Daniel Sebastian, Oliver Turner, Stefan Audry, Mathilde Timmermans, Amaury H.M.G. Triode ve Richard G. West, 14 Mayıs 2024, Doğa astronomisi.
DOI: 10.1038/s41550-024-02259-y

Bu araştırma kısmen Üniversite Birliği ve WASP için Birleşik Krallık Bilim ve Teknoloji Tesisleri Konseyi tarafından finanse edildi; Avrupa Araştırma Konseyi; Wallonia-Brüksel Birliği; ve Artemis ve diğer SPECULOOS teleskoplarını destekleyen Heising-Simons Vakfı, Colin ve Leslie Masson ve Peter A. Gilman.