Joanna Barstow
Gökbilimcilerin, Güneş’ten öteki bir yıldızın yörüngesinde dönen birinci gezegeni keşfetmelerinden bu yana, Güneş Sistemi’ndekilere çok da benzemeyen pek çok dünya bulduk. Bu ötegezegenlerin büyük bir kısmı, kabaca Jüpiter büyüklüğünde, birkaç günde bir ana yıldızlarına yakın bir yörüngedeki çeşidini tamamlayan, büyük ve gaz halindeki gezegenlerden oluşuyor.
Bu ‘sıcak Jüpiterleri’* direkt doğruya göremesek de ana yıldızlarından yayılan parlamanın içinde gizlendikleri için, ‘geçiş yöntemi’ aracılığıyla saptanması en kolay olan gezegenler yeniden onlardır. Bu teknik, [cismin] mesken sahibi yıldızın önünden geçerken dolaylı olarak varlığını açık etmesi ve yıldızın ışığının bir kısmını engellemesiyle işler.
Geçiş esnasında, yıldızın yaydığı ışık atmosferden süzülürken çeşitli gazları saptayarak atmosferin bileşimini de anlayabiliriz. Yeniden de bu yol, bize yalnızca gezegenin bir bölgesinde var olan şartlarla ilgili bilgi sunar. Nature Astronomy mecmuasında yayınlanan ve ‘WASP-121b’ isimli bir ötegezegeni bahis alan yeni araştırmamızda, bir sıcak Jüpiter’in global atmosferini eşi görülmemiş detaylarla birlikte direkt doğruya gözlemlemeyi başardık.
AŞIRI ŞARTLARA SAHİP BİR GEZEGEN
Ana yıldızlarına çok yakın bir yörüngede dönen gezegenlerin bir tarafı daima biçimde gün ışığına, öteki tarafıysa ebediyen karanlığa bakar. Bu yörüngenin tam olarak ne uzaklıkta olduğuna bağlı biçimde, ‘gündüz’ saatlerinde çok yüksek sıcaklıklara ulaşabilir; hatta kimi vakit en serin yıldızlarınkini bile aşabilir. Yıldız ve gezegen ortasındaki toplam ışık ölçüsünde yaşanan değişimi ve yıldızın kendi başına yaydığı ışığı hesaplayarak, gündüz sıcaklığını ölçebiliriz.
WASP-121b isimli gezegen, 2015 yılında ‘SuperWASP’ isimli teleskop yardımıyla keşfedildi. Gündüzleri yüzey ısısı 2.226,85 santigrat dereceyi aşan sıcaklıklara ulaşıyor. Gaz devi gezegenler büyük oranda moleküler hidrojen ve helyumdan meydana gelirler ve su buharı üzere başka gazlardan da eser ölçüde barındırırlar. Başka yandan, buna benzeri çok sıcaklıklarda, moleküller atomlarına ayrılmaya başlayabilir ve hatta elektronlar atom çekirdeğinden kopabilir; bu durum ise başka gezegenlerde gördüğümüzden ziyadesiyle farklı görünen bir atmosferik kimyaya neden olur.
Bununla birlikte, en büyük sorulardan biri, WASP-121b üzere çok sıcak bir gezegenin karanlık ‘gece tarafında’ ne olduğu. Bu taraf rastgele bir biçimde yıldız ışığına maruz kalmaz ve sonsuza dek uzayın dondurucu enginliğine bakar. Bu kısmın ısınabilmesinin yegâne yolu, gezegenin atmosferindeki rüzgarların yıldıza bakan kısımdan buraya ısı taşımasıdır. Ne var ki, çok güçlü rüzgarlarla dahi, en sıcak gezegenler kelam konusu olduğunda gündüz ve gece tarafları ortasında muazzam ısı farkları oluşmasını bekleriz ve bu durumun atmosferde gerçekleşen kimyasal süreçler açısından da zincirleme tesirleri olması olası görünüyor.
IŞIKTAKİ DEĞİŞİMLER ARACILIĞIYLA GÖZLEMLENİYOR
Gece kısmında neler olup bittiğini öğrenmenin tek yolu, gezegeni ve yıldızı en az bir tam yörünge boyunca birlikte gözlemlemeye çalışmaktır. Ardından, gezegenin farklı yüzleri görünür hale gelirken, sistemden yayılan ışıkta yaşanan çok küçük değişimleri farklı dalga uzunluklarında ölçebiliriz.
Bu sistem, gezegenin yüzey gaz katmanını haritalamamıza ve gece ile gündüz şartlarını karşılaştırmamıza imkan sunuyor. Prosedür, şimdilik sadece birkaç tane gezegen üzerinde uygulanabiliyor; zira aradığımız sinyaller ziyadesiyle küçük. Tekrar de bunu kısa mühlet evvel uzaya gönderilen James Webb Uzay Teleskobu (JWST) ile daha geniş bir çapta uygulayabileceğiz.
Araştırma grubumuz, Hubble Uzay Teleskobu aracılığıyla gezegenin iki tam yörüngesini gözlemleyerek WASP-121b üzerinde bu ölçümünü gerçekleştirebildi. Hubble’da, ışık yelpazesinin yakın kızıl ötesi kısmına bakan ve gezegenin atmosferinde bulunan su buharına karşı hassas olan bir aygıt kullandık. Atmosferin bu kısmında var olan su buharının ölçüsünü ve farklı yüksekliklerdeki sıcaklığı ölçmek emeliyle yörüngenin her kademesinde yapılan müşahedeleri, bilgisayar ortamında yaratılan modellerle karşılaştırdık.
SU DÖNGÜSÜ VE BULUTLAR
Gündüz ve gece tarafındaki sıcaklıkların, gece tarafında yaklaşık 1.226,85 santigrat ve gündüz tarafındaki yüksek rakımlarda 2.226,85 santigrat ile, 1000 santigrattan daha fazla fark sergilediğini gördük. Bu çok ısı farkından dolayı, gündüz tarafında bulunan yüksek su buharı ölçüsü, gece tarafına kıyasla azdır; moleküller çok seviyedeki gündüz sıcaklığında parçalansa da hava gece tarafına yanlışsız hareket ederken soğuyarak tekrar birleşirler.
Bu durum, WASP-121b’nin su döngüsünü andıran bir sistem barındırdığı manasına geliyor. Öte yandan, Dünya’da olduğu üzere suyun bir gaz olarak buharlaşmadan evvel sıvıya dönüşmesi ve akabinde bulutlar oluşturması yerine, WASP-121b’de yok olan ve sonra yine şekillendirilen öge su moleküllerinin kendileridir.
Bu, orada hiç bulut olmadığı manasına gelmiyor. En azından gece tarafında, gezegende var olan (Dünya’da çoğunlukla kayalarda bulunan ancak çok sıcak gezegenlerin atmosferlerinde gaz halinde tespit edilen bileşikler halindeki) minerallerin ağırlaşması ve bulutlar oluşturması için yeteri kadar serindir. WASP-121b’nin karanlık tarafında bulunan gökyüzü yakut ya da safir bile içerebilir; çünkü yaptığımız ölçümler, atmosferin pahalı taşları meydana getiren bir mineral olan korindonun küçük ve tozlu parçacıklar halinde ağırlaşması için hakikat sıcaklığa sahip olduğunu gösteriyor.
WASP-121b’deki su döngüsünü gözlemlemek, çok sıcak gezegenlerle ilgili kimi öngörülerimizi teyit etmemizi sağlıyor ve bunun yanı sıra atmosferlerin bu şartlar altında nasıl davrandığıyla ilgili daha fazla bilgi edinmek için bir fırsat sunuyor. Bir sonraki adım, birebir ölçümleri daha fazla gezegen üzerinde gerçekleştirmek ve elde ettiğimiz sonuçları karşılaştırmak olacak. JWST sayesinde tam olarak bunu yapmayı ve ayrıyeten daha berrak bir manzara elde etmek hedefiyle WASP-121b üzerindeki ölçümlerimizi yinelemeyi heyecanla bekliyoruz.
*Sıcak Jüpiter; fizikî bakımdan Jüpiter’e benzeyen ancak çok kısa yörünge dönemlerine sahip olan, gaz devi ötegezegen sınıfıdır. Yıldızlarına olan yakınlığı ve yüksek yüzey-atmosfer sıcaklıklarından ötürü, “sıcak Jüpiterler” diye isimlendirilirler.
Yazının özgünü The Conversation sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)
