Uzayın Derinliklerinde bir Bebek Jüpiter keşfedildi

Gökbilimciler, NASA/ESA/CSA James Webb Uzay Teleskobunun yardımıyla; genç yakın yıldız TWA 7'nin yörüngesinde dönenkütlesi Satürn'e benzeyen bir gezegene dair ikna edici kanıtlar yakaladılar.  James Webb Uzay Teleskobu'nun görüntüleri aracılığı ile keşfedilen ilk gezegenin bir özelliği de bu teknikle şimdiye kadar görülen en hafif gezegen olması. 

James Webb gözlem programı #3662'nin bir parçası olarak gerçekleştirilen çalışmaların sonuçlar Nature dergisinde "Genç TWA 7 diskinde Jüpiter altı bir gezegene dair kanıt" başlığı ile yayınlandı.

TWA 7 adlı genç bir yıldızın etrafında dönen, Jüpiter'den daha hafif bir gezegenin (TWA 7b) tespitinin dikkat çekici noktaları ve astronomik önemi şöyle özetlenebilir: 

• TWA 7b, Jüpiter'in kütlesinin yaklaşık %30'u kadar (0.3 M_J) bir kütleye sahip, "sub-Jovian" (Jüpiter-altı) kategorisinde bir gezegen.
• 52 AU (Dünya-Güneş mesafesinin 52 katı) uzaklıkta, yıldızının etrafındaki bir toz diskinin (debris disk) içinde keşfedildi.
• Gezegenin varlığı, diskin yapısındaki boşluklar ve halkalar ile tutarlı. Bu, gezegenin diskle kütleçekimsel etkileşiminin bir sonucu.
• Genç Sistemlerde Gezegen Oluşumunu Anlamayı Sağlıyor:  TWA 7, sadece 6.4 milyon yıl yaşında (Güneş Sistemi'nin 4.5 milyar yıllık yaşıyla karşılaştırıldığında çok genç). Bu keşif, gezegenlerin nasıl oluştuğuna ve disklerle nasıl etkileştiğine dair kritik ipuçları sunuyor.
• Gezegenin diskin içindeki konumu ve kütlesi, teorik modellerle uyumlu. Örneğin, simülasyonlar gezegenin diskteki halkaları ve boşlukları nasıl şekillendirdiğini gösteriyor (bkz. Makalenin Fig. 3).
• JWST'nin kızılötesi hassasiyeti sayesinde, şimdiye kadar doğrudan görüntülenen en hafif gezegenlerden biri keşfedildi. Önceki teleskoplar bu kadar soluk ve soğuk gezegenleri tespit edemiyordu.
• Gezegenin etkin sıcaklığı 305–335 K (yaklaşık oda sıcaklığı) ve atmosferinde su bulutları olabileceği öngörülüyor.

Disk-Gezen Etkileşiminin Kanıtı
TWA 7'nin diski, üç halkadan oluşuyor. Gezegenin tam olarak orta halkada (R2) ve bir boşlukta bulunması, diskin yapısını şekillendirdiğini gösteriyor. Bu, gezegenlerin disklerle nasıl dinamik etkileşime girdiğine dair somut bir örnek.

Araştırmacılar, keşfedilen kaynağın bir gezegen olduğunu doğrulamak için diğer olasılıkları elemişler:

Güneş Sistemi'ndeki bir cisim olamaz: Çok düşük hareket hızı ve mesafe uyuşmuyor.

Arka plan galaksisi olamaz: ALMA ve SPHERE verilerinde bu konumda bir galaksi izine rastlanmadı. Ayrıca, bir galaksinin burada bulunma olasılığı yalnızca %0.34.

Atmosfer modellemeleri, gözlemlenen ışık özelliklerinin ancak bir gezegenle açıklanabileceğini gösteriyor.

TWA 7b, soğuk ve genç bir gaz devi olarak, gezegen atmosferlerinin evrimini incelemek için eşsiz bir fırsat sunuyor.

JWST ile yapılacak spektroskopik gözlemler, gezegenin atmosferik bileşenlerini (su, metan vb.) ve metal bolluğunu araştırmaya yardımcı olacak.

Gezegenin yörünge hareketinin izlenmesi (550 yıllık tahmini yörünge periyodu nedeniyle zor olsa da) disk dinamikleri hakkında daha fazla bilgi sağlayabilir.

Fransa'daki Observatoire de Paris-PSL ve Université Grenoble Alpes'te CNRS araştırmacısı olan Dr. Anne-Marie Lagrange liderliğindeki uluslararası ekip, JWST'nin Orta Kızılötesi Enstrümanı (MIRI) ve koronagrafını kullanarak TWA 7'yi çevreleyen enkaz diskinde zayıf bir kızılötesi kaynak tespit etti. Kaynak, gökyüzündeki yıldızdan yaklaşık 1,5 yay saniyesi uzaklıkta yer alıyor ve TWA7'nin uzaklığı, Dünya'nın Güneş'e olan uzaklığının yaklaşık elli katı. Bu, enkaz diskinde görülen temel özellikleri açıklayacak bir gezegenin beklenen konumuyla uyuşuyor.

Bu keşif, JWST'nin düşük kütleli gezegenleri doğrudan görüntülemedeki gücünü kanıtlarken, genç yıldız sistemlerinde gezegen-disk etkileşimlerine dair önemli bir örnek sunuyor. TWA 7b, hem gezegen oluşum teorilerini test etmek hem de soğuk gaz devlerinin özelliklerini incelemek için yeni bir pencere açıyor.

Ekip, 21 Haziran 2024'te Webb'in Orta Kızılötesi Aleti'ndeki ( MIRI ) koronagrafı kullanarak , yakınlardaki soluk nesneleri ortaya çıkarmak için ana yıldızın parlak parıltısını dikkatlice bastırdı. Yüksek kontrastlı görüntüleme adı verilen bu teknik, gökbilimcilerin, aksi takdirde ana yıldızlarından gelen yoğun ışıkta kaybolacak gezegenleri doğrudan tespit etmelerini sağlar. Gelişmiş görüntü işleme kullanılarak kalan yıldız ışığı çıkarıldıktan sonra, TWA 7 yakınında, arka plan galaksilerinden veya Güneş Sistemi nesnelerinden ayırt edilebilen soluk bir kızılötesi kaynak ortaya çıkarıldı. Kaynak, daha önceki yer tabanlı gözlemlerle TWA 7 etrafında keşfedilen üç toz halkasından birindeki bir boşlukta bulunuyor. Parlaklığı, rengi, yıldızdan uzaklığı ve halka içindeki konumu, çevredeki enkaz diskini şekillendiren genç, soğuk, Satürn kütlesinde bir gezegene ilişkin teorik tahminlerle tutarlıdır.

Dr. Lagrange, "Gözlemlerimiz, TWA 7 enkaz diskinin yapısını şekillendiren bir gezegen için güçlü bir aday olduğunu ortaya koyuyor ve konumu tam olarak bu kütlede bir gezegen bulmayı beklediğimiz yerde, " dedi. 

Johns Hopkins Üniversitesi ve Baltimore Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü'nden ortak yazar Mathilde Malin , "Bu gözlemevi, Güneş Sistemi'ndeki gezegenlere benzer kütlelere sahip gezegenlerin görüntülerini yakalamamızı sağlıyor. Bu, kendi gezegen sistemlerimiz de dahil olmak üzere gezegen sistemleri hakkındaki anlayışımızda heyecan verici bir adım ileri anlamına geliyor" diye ekledi.

İlk analiz, TWA 7b olarak adlandırılan nesnenin, Jüpiter'in yaklaşık 0,3 katı kütleye (~100 Dünya kütlesi) ve 320 Kelvin'e (kabaca 47 santigrat derece) yakın bir sıcaklığa sahip genç ve soğuk bir gezegen olabileceğini öne sürüyor. Konumu, diskteki bir boşlukla örtüşüyor ve gezegen ile çevresi arasında dinamik bir etkileşim olduğunu ima ediyor.

Toz ve kayalık malzemeyle dolu enkaz diskleri hem genç hem de yaşlı yıldızların etrafında bulunur, ancak daha genç yıldızların etrafında daha kolay tespit edilirler çünkü daha parlaktırlar. Genellikle yıldızın etrafında oluşmuş gezegenler tarafından yaratıldığı düşünülen görünür halkalar veya boşluklar içerirler, ancak böyle bir gezegen henüz bir enkaz diski içinde tespit edilmemiştir. Doğrulandığında, bu keşif bir gezegenin bir enkaz diski şekillendirmekle doğrudan ilişkilendirildiği ilk zamanı işaret edecek ve bir trojan diskinin ilk gözlemsel ipucunu sunabilir - gezegenin yörüngesinde sıkışmış bir toz topluluğu.

CE Antilae olarak da bilinen TWA 7, TW Hydrae birliğinde yaklaşık 111 ışık yılı uzaklıkta bulunan genç (~6,4 milyon yaşında) bir M tipi yıldızdır. Neredeyse tam karşıdan bakan diski, onu Webb'in yüksek hassasiyetli orta kızılötesi gözlemleri için ideal bir hedef haline getirmiştir.

Bulgular, Webb'in yakın yıldızların etrafındaki daha önce görülmemiş, düşük kütleli gezegenleri keşfetme yeteneğini vurgulamaktadır. Devam eden ve gelecekteki gözlemler, adayın özelliklerini daha iyi sınırlamayı, gezegensel statüsünü doğrulamayı ve genç sistemlerde gezegen oluşumu ve disk evrimi anlayışımızı derinleştirmeyi amaçlayacaktır. Bu ön sonuç, JWST'nin ötegezegen keşfi ve karakterizasyonu için açtığı heyecan verici yeni sınırı sergilemektedir.

Tunç Deniz - Mistikalem.com