Kepler-51 ve Pamuk Şeker Gezegenleri

Gökbilimciler Güneş Sistemi’nin etrafına baktıklarında, gezegenlerin neredeyse her şeyden oluşabileceğini buldular. Kepler-51 sistemi, bunun en uç örneklerinden biri…

Dünya, Mars ve Venüs gibi karasal gezegenlerin yoğun demir çekirdeği ve kayalık örtüsü vardır. Jüpiter ve Satürn gibi dev dış gezegenler çoğunlukla gaz ve sıvıdır. Gökbilimciler, bu gezegenlerin bulut katmanlarının içine bakarlar, gezegenin kütlesini (yörünge hareketinden hesaplandığı gibi) boyutuyla karşılaştırarak çıkarırlar.

Sonuç, Jüpiter’in su yoğunluğuna sahip olması ve Satürn’ün daha düşük bir yoğunluğa sahip olması bu şekilde bulunur. (Satürn büyük bir küvette yüzebilir.) Bu gaz devleri kayalık dünyanın yoğunluğunun sadece 1/5’i kadardır.

Yeni Bir Gezegen Sınıfı

Gökbilimciler güneş sistemimizde bulunan hiçbir şeye benzemeyen tamamen yeni bir gezegen sınıfı ortaya çıkardılar. “Karasal” veya “gaz devi” yerine, “pamuk şekeri” gezegenler denebilir çünkü yoğunlukları çok düşük. Bu gezegenler o kadar şişirilmişler ki, neredeyse Jüpiter’in büyüklüğündeler. Ancak Jüpiter kütlesinin sadece 1/100’ü kadarlar. Üçü, yaklaşık 2.600 ışık yılı uzaklıkta bulunan Güneş benzeri yıldız Kepler-51’in yörüngesinde dönüyor.

Şişirilmiş gezegenler, gezegen evriminde Güneş Sistemi’nde neden böyle bir şey görmediğimizi açıklayan kısa bir geçiş aşamasını temsil edebilir. Gezegenler yıldızlarından çok daha uzakta oluşmuş ve içe göç etmiş olabilirler. Düşük yoğunluklu hidrojen/helyum atmosferleri uzaya akarak çok daha küçük gezegenlere dönüşebilirler.

Super-Puffs | Pamuk Şeker

“Super-Puffs” yeni bir kahvaltılık gevrek gibi gelebilir. Ama aslında pamuk şeker yoğunluğuna sahip benzersiz ve nadir genç gezegenler sınıfı için verilen takma bir addır. Güneş sistemimizde onlar gibi bir cisim yoktur.

Hubble Uzay Teleskobu’ndan yeni veriler, Kepler-51 Sistemi’nde bulunan bu süper kabarık gezegenlerden ikisinin kimyasının ilk ipuçlarını verdi. Aslında Güneş benzeri genç bir yıldızın etrafında dönen üç süper pufa sahip olan bu dış gezegen sistemi, 2012 yılında NASA’nın Kepler Uzay Teleskobu tarafından keşfedildi. Ancak bu gezegenlerin düşük yoğunlukları 2014 yılında belirlendi.

Son Hubble gözlemleri, bir gökbilimciler ekibinin bu gezegenler için kütle ve büyüklük tahminlerini hassaslaştırmasına izin verdi – bağımsız olarak “kabarık” doğalarını doğruladı. Dünya kütlesinin birkaç katından fazla olmamakla birlikte, hidrojen/helyum atmosferleri o kadar şişmiştir ki neredeyse Jüpiter’in büyüklüğündedirler. Başka bir deyişle, bu gezegenler Jüpiter kadar büyük ve hantal görünebilir ancak kütle olarak yaklaşık yüz kat daha hafiftir.

Atmosferlerinin dışa doğru nasıl ve neden balonlandığı bilinmemektedir ancak bu özellik süper ponponları atmosfer araştırması için ana hedefler haline getirmektedir. Hubble’ı kullanan ekip, Kepler-51 b ve 51 d adı verilen gezegenlerin atmosferinde bileşenlerin, özellikle de suyun, kanıtlarını aramaya başladı. Hubble gezegenleri yıldızlarının önünden geçerken gözlemledi. Gökbilimciler, kızılötesi ışıkta atmosfer tarafından emilen ışık miktarını çıkardılar. Bu tür bir gözlem, bilim insanlarının gezegenlerin su gibi kimyasal bileşenlerinin belirtilerini aramasına izin verir.

Hubble Ekibini Şaşırtan Bulgular

Hubble ekibinin şaşkınlığına neden olan, her iki gezegenin spektrumlarının herhangi bir kimyasal imzaya sahip olmadığının bulunmasıdır. Bu sonucu atmosferlerinde yüksek parçacık bulutlarına bağladılar. Colorado Üniversitesi Boulder’dan Jessica Libby-Roberts, “Bu tamamen beklenmedik bir şeydi,” diyerek şöyle devam ediyor; “Büyük su emme özelliklerini gözlemlemeyi planlamıştık ama onlar orada değildi. Bulutta kaldık!” Bununla birlikte, Dünya’nın su bulutlarının aksine, bu gezegenlerdeki bulutlar, Satürn’ün en büyük ayı Titan’da bulunanlar gibi tuz kristallerinden veya fotokimyasal pustan oluşabilir.

Bu bulutlar, ekibe Kepler-51 b ve 51 d’nin güneş sistemimiz dışındaki diğer düşük kütleli, gaz açısından zengin gezegenler hakkında fikir verdi. Süper ponponların spektrumlarını diğer gezegenlerin spektrumlarıyla karşılaştıran ekip, bulut/pus oluşumunun bir gezegenin sıcaklığına bağlı olduğu hipotezini destekledi.

Sonunda, ekip bu gezegenlerin düşük yoğunluklarının, 4.6 milyar yıllık Güneşimize kıyasla, sistemin sadece 500 milyon yıllık genç yaşının bir sonucu olduğunu buldu. Modeller, bu gezegenlerin yıldızın “yaşanabilir bölgesi” dışında, buzlu malzemelerin hayatta kalabileceği olası yörüngeler bölgesi içinde oluştuğunu ileri sürüyor.

Şimdi, gezegenler yıldıza daha yakın olduğunda, düşük yoğunluklu atmosferleri önümüzdeki birkaç milyar yıl içinde uzaya buharlaşmalıdır. Gezegensel evrim modellerini kullanan ekip, yıldıza en yakın gezegen olan Kepler-51 b’nin bir gün (bir milyar yıl içinde) oldukça küçük, Samanyolunda yaygın bir gezegen türü olan Neptün’ün daha küçük ve daha sıcak bir versiyonuna benzeyeceğini gösterdi. Bununla birlikte, yıldızdan daha uzak olan Kepler-51 d, düşük yoğunluklu bir tuhaf top gezegen olmaya devam edecek, ancak hem küçülecek hem de az miktarda atmosfer kaybedecek. Boulder Colorado Üniversitesi’nden Zach Berta-Thompson, “Bu sistem erken gezegen evrimi teorilerini test etmek için bize eşsiz bir laboratuvar sunuyor” diyor.

İyi haber şu ki, bu iki gezegenin atmosferik kompozisyonunu belirlemek için her şey bitmedi. NASA’nın 2021’de uzaya yollamayı planladığı James Webb Uzay Teleskobu, daha uzun kızılötesi dalga boylarına duyarlılığı ile bulut katmanlarını inceleyecektir. Bu teleskopla gelecekteki gözlemler, bu pamuk şeker gezegenlerinin gerçekte nelerden oluştuğu hakkında bilgi verebilir.

O zamana kadar, bu gezegenler tatlı bir gizem olmaya devam edecektir.

Hazırlayan: Ast. İlhan Vardar

Kaynak: NASA Hubblesite Basın Bülteni
http://www.senveben.biz.tr/2020/01/pamuk-seker-gezegenler/
https://hubblesite.org/contents/news-releases/2019/news-2019-60