Mini Neptünler : Gezegenlerin “Kayıp Halka”’sı

DİĞER YILDIZLARIN ÇEVRESİNDEKİ GEZEGENLER SINIFLANDIRMALARINI DEĞİŞTİREBİLİR

Gökbilimcilerin diğer bazı yıldızların etrafında keşfettiği şey, güneş sistemimizde bulunmayan nadir bir gezegen türüdür. Ne çok büyük ne de çok küçük ama Dünya’nın yarıçapı ile Neptün’ün yarıçapı arasında kalıyor. Bu aralığın sonuna doğru, Dünya’dan biraz daha büyük olan yoğun “süper Dünyalar” (hayır, çizgi roman kahramanı Süpermen’in evi değil) vardır. Menzilin en üstüne doğru, Neptün gezegeninin yarıçapının bir kısmına sahip olan ve “mini-Neptünler” olarak adlandırılan gezegenlerdir.

Gökbilimciler, bu tür “kayıp halka” gezegenlerin nasıl oluştuğuna dair karmaşık bir resim oluşturuyorlar. Görünüşe göre mini Neptünler, Neptün gezegeninin daha küçük, daha yoğun versiyonları olarak oluşuyor. Ancak bir gezegenin ev sahibi yıldızından gelen radyasyon, onların hidrojen/helyum atmosferini ısıtır ve daha sonra bir sıcak hava balonu gibi atmosfer uzaya kaçar. Gezegen, bir tür hızlı diyet uygular, geriye kalan tek şey, hala Dünya’dan daha büyük olan ve ince bir atmosfer tabakasını koruyabilen yoğun, kayalık bir çekirdek olana kadar çok fazla kütle kaybeder.

Hubble Uzay Teleskobu ve Keck Gözlemevi’ni kullanan gökbilimciler, kabarık atmosferlerini kaybeden ve muhtemelen süper Dünyalara dönüşen iki farklı “mini-Neptün” gezegen vakası belirlediler. Bu, gezegenlerin diğer yıldızların etrafında nasıl oluştuğuna ve evrimleştiğine dair – tahmin edilemezlik değilse bile – çeşitliliğin bir başka kanıtıdır.

Öte gezegenler , güneş sistemimizde bulunmayan şekil ve boyutlarda olabilirler. Bunlar, mini-Neptünler olarak adlandırılan küçük gazlı gezegenleri ve Dünya’nın kütlesinin birkaç katı olan süper-Dünyalar olarak adlandırılan kayalık gezegenleri içerir.

Şimdi, gökbilimciler, kabarık atmosferlerini kaybeden ve muhtemelen süper Dünyalara dönüşen iki farklı “mini-Neptün” gezegen vakası belirlediler. Gezegenlerin yıldızlarından gelen radyasyon, atmosferlerini soyarak, sıcak gazı kaynayan bir su kabından buhar gibi kaçmaya zorluyor. Yeni bulgular, bu gibi egzotik dünyaların nasıl oluştuğuna ve geliştiğine dair bir resim çizmeye ve diğer yıldızların etrafında bulunan gezegenlerin boyut dağılımındaki tuhaf bir boşluğu açıklamaya yardımcı oluyor.

Mini-Neptünler, güneş sistemimizdeki Neptün gezegeninin daha küçük, daha yoğun versiyonlarıdır ve kalın gaz örtüleriyle çevrili büyük kayalık çekirdeklerden oluştuğu düşünülmektedir. Yeni çalışmalarda, bir gökbilimci ekibi, 73 ışık yılı uzaklıkta bulunan bir yıldız olan HD 63433’ün yörüngesinde dönen iki mini Neptün’e bakmak için NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu’nu kullandı. Ve 103 ışık yılı uzaklıkta bulunan TOI 560 adlı yıldız sistemindeki iki mini Neptün gezegeninden birini incelemek için Hawaii’deki  WM Keck Gözlemevi’ni kullandılar.

Elde ettikleri sonuçlar, atmosferik gazın TOI 560’ta TOI 560.01 (HD 73583b olarak da bilinir) olarak adlandırılan en içteki mini Neptün’den ve HD 63433’teki HD 63433c olarak adlandırılan en dıştaki mini Neptün’den kaçtığını gösteriyor. Bu, süper Dünyalara dönüşebilecekleri anlaşılıyor.

Her iki çalışmanın baş yazarı ve Caltech’te yüksek lisans öğrencisi olan Michael Zhang, “Çoğu gökbilimci genç, mini Neptünlerin buharlaşan atmosferlere sahip olması gerektiğinden şüphelendi. Ama şimdiye kadar kimse bunu yaparken bir tane bile gezegen keşfedilmemişti.” diyor.

Çalışma ayrıca şaşırtıcı bir şekilde, TOI 560.01 çevresindeki gazın ağırlıklı olarak yıldıza doğru kaçtığını buldu.

Zhang’ın danışmanı ve çalışmanın ortak yazarı Caltech’ten gezegen bilimi profesörü Heather Knutson, “Çoğu model gazın yıldızdan uzağa akması gerektiğini tahmin ettiği için bu beklenmedik bir durumdu.Bu çıkışların pratikte nasıl çalıştığı hakkında hala öğrenecek çok şeyimiz var.”diye açıklıyor.

Gezegen Türlerinde Kayıp Halka İçin Yeni İpuçları 

1990’ların ortalarında güneş benzeri yıldızların yörüngesinde dönen ilk öte gezegenler keşfedildiğinden beri, binlerce başka öte gezegen bulundu. Bu yörüngelerin çoğu yıldızlarına yakın ve daha küçük, kayalık olanlar genellikle iki gruba ayrılır: mini Neptünler ve süper Dünyalar. Süper Dünyalar, Dünya’nın 1,6 katı büyüklüğünde (ve bazen Dünya’nın 1,75 katı büyüklüğünde), mini Neptünler ise Dünya’nın 2 ila 4 katı büyüklüğündedir. Bu tür gezegenler güneş sistemimizde bulunmaz. Aslında, diğer yıldızların çevresinde bu iki aralık arasında boyutlara sahip birkaç gezegen tespit edilmiştir.

Bu boyut farkının olası bir açıklaması, mini Neptünlerin süper Dünyalara dönüşmesidir. Mini-Neptünler, hidrojen ve helyumdan oluşan ilkel atmosferler tarafından koza haline getirilecek şekilde kuramsallaştırılmıştır. Hidrojen ve helyum, gaz bulutlarından doğan merkezi yıldızın oluşumundan arta kalanlardır. Bilim adamları, bir mini-Neptün yeterince küçük ve yıldızına yeterince yakınsa, yıldızsal X-ışınları ve ultraviyole radyasyonu yüz milyonlarca yıl boyunca ilkel atmosferini ortadan kaldırabilir. Bu, daha sonra, önemli ölçüde daha küçük bir çapa sahip (teorik olarak, Dünya gezegenimizi çevreleyen şeye benzer nispeten ince bir atmosferi hala koruyabilen) kayalık bir süper Dünya’yı geride bırakacaktır. 

Zhang, “Boyut aralığındaki bir gezegen, yarıçapını şişirmek için yeterli atmosfere sahip olacak, bu da daha fazla yıldız radyasyonunu engellemesini ve böylece hızlı kütle kaybını mümkün kılacağını” söyledi. “Ama atmosfer o kadar ince ki çabucak kayboluyor. Bu yüzden bir gezegen boşlukta uzun süre kalamaz.”

Gökbilimcilere göre, diğer senaryolar boyut farkını açıklayabilir. Örneğin, daha küçük kayalık gezegenler ilk etapta asla gaz zarfları toplamamış olabilir ve mini-Neptünler su dünyaları olabilir ve hidrojen gazı ile kaplanmayabilir. Atmosferden kaçan iki mini-Neptün’ün bu son keşfi, mini-Neptünlerin gerçekten de süper-Dünyalara dönüştüğü teorisini destekleyen ilk doğrudan kanıtı temsil ediyor. 

Gün Işığında İmzalar 

Gökbilimciler, mini Neptünlerin ev sahibi yıldızlarının önünden geçişini veya geçişlerini izleyerek kaçan atmosferleri tespit edebildiler. Gezegenler doğrudan görülemezler, ancak Dünya’daki bakış açımızdan görüldüğü gibi yıldızlarının önünden geçtiklerinde, teleskoplar gezegenlerin atmosferlerinde yıldız ışığının atomlar tarafından emilmesini arayabilirler. Mini Neptün TOI 560.01 durumunda, araştırmacılar helyum izleri buldular. Ekip, HD 63433 yıldız sistemi için, inceledikleri en dış gezegende, (HD 63433c olarak adlandırılan), iç gezegen HD 63433b’de olmayan hidrojen izleri buldu. 

Zhang, “İç gezegen atmosferini çoktan kaybetmiş olabilir” diyor.

“Gazların hızı atmosferlerin kaçtığının kanıtını sağlıyor. TOI 560.01 çevresinde gözlemlenen helyum saniyede 20 kilometre hızla hareket ederken, HD 63433c’nin etrafındaki hidrojen saniyede 50 kilometre hızla hareket ediyor. Bu mini-Neptünler bu kadar hızlı hareket eden gaza tutunacak kadar güçlü değiller. Gezegenlerin etrafındaki çıkışların kapsamı aynı zamanda kaçan atmosferlere de işaret ediyor; TOI 560.01 çevresindeki gaz kozası, gezegenin yarıçapından en az 3.5 kat daha büyük. Ve HD 63433c’nin etrafındaki koza, gezegenin yarıçapının en az 12 katıdır.” diye ekliyor

Gözlemler ayrıca TOI 560.01’den kaybolan gazın yıldıza doğru aktığını da ortaya çıkardı. Diğer mini-Neptünlerin gelecekteki gözlemleri, TOI 560.01’in bir anormallik olup olmadığını veya içe doğru hareket eden bir atmosferik çıkışın daha yaygın olup olmadığını ortaya çıkarmalıdır.

Knutson, “Öte gezegen bilim adamları olarak, beklenmeyeni beklemeyi öğrendik. Bu egzotik dünyalar, güneş sistemimizde gözlemlediklerimizin ötesine geçen yeni fizik ile bizi sürekli şaşırtıyor.” diyor.

İlhan Vardar

Kaynak : NASA, ESA, STScI, Caltech, Keck Gözlemevi  Sürüm Kimliği: 2022-009