Kayalık Bir Gezegen, Sahip Olmaması Gereken Bir Atmosferle Bilim İnsanlarını Şaşırtıyor

154 ışık yılı uzaklıkta, Balık takımyıldızı yönünde bir gezegen var. Adı HD 3167 b. Bu gezegen, normalde atmosfer barındıramayacak kadar yakın bir yörüngede dönüyor olması gerekiyordu. Ama öyle yapmıyor.

Bir dakika. En başından başlayalım.

Kayalık Bir Dünyanın Zorlu Yörüngesi

HD 3167 b, Dünya'dan birkaç kat büyük, kayalık bir süper-Dünya. Yıldızının etrafındaki bir tam dönüşünü sadece 23 saatte tamamlıyor—yani burada bir yıl, orada bir gün. Doğum günlerinizi, tatillerinizi, tüm mevsimleri tek bir Dünya gününde yaşıyormuşsunuz gibi düşünün.

Bu kadar yakın olmak demek, yıldızdan gelen ısının kızgın olması demek. Yüzeydeki sıcaklık, kayaları eritip sıvı hale getirecek kadar yüksek. Astronomlar bu tür gezegenlere "lav dünyaları" diyor. İsmin hakkını veriyorlar.

Peki neden şaşırtıcı?

Atmosfer Kaçırmaması Gerekiyordu

Uzak yörüngeli gezegenlerin aksine, bu kadar yakın dönen dünyalar ciddi bir sorunla karşı karşıya: yıldız radyasyonu ve çekim kuvveti atmosferi soyup alıyor.

Nasıl çalışıyor? İki temel mekanizma var. Birincisi, yıldızın çekimi ve parçacık bombardımanı atmosfer moleküllerini uzaya savuruyor. İkincisi, yüksek enerjili fotonlar atmosferi oluşturan gazları ısıtıp dağıtıyor. Balonu havada tutmaya çalışırken birinin üzerine hortumla su sıktığını düşün—beynizde canlanıyor değil mi?

Chicago Üniversitesi'nden araştırma eş-yazarı Edwin Kite'ın dediği gibi: "Kayalık bir gezegen yıldızına ne kadar yakınsa, atmosfer tutması o kadar zor olmalı. Ama lav dünyalarının çoğu bunu başarıyor gibi görünüyor."

HD 3167 b'nin Atmosferik Journal Letters'da yayımlanan bu keşfi, şimdiye kadarki en soğuk lav dünyasında atmosfer kanıtı içeren ilk çalışma. Bilim insanları bu sayede atmosfer tutma kapasitesinin sıcaklıkla nasıl değiştiğini anlamaya çalışıyor.

James Webb Devreye Giriyor

154 ışık yılı ötedeki bir gezegenin atmosferini nasıl ölçüyorsunuz? Cevap: James Webb Uzay Teleskobu ve "ikincil tutulma" tekniği.

Prensip şu: Gezegen yıldızının arkasına geçtiğinde, yıldızın önünden geçtiğinde ve tekrar arkasına geçtiğinde toplam ışık değişimini ölçüyorsunuz. Aradaki fark, gezegenin kendisinden gelen kızılötesi ışığın miktarını gösteriyor. O da sıcaklığını.

İşte püf noktası: Atmosferi olmayan bir gezegen, yıldıza bakan tarafında maksimum teorik sıcaklığa ulaşır. Isıyı dağıtacak bir şey yok çünkü.

Ama atmosfer varsa, durum farklı. Atmosfer ısıyı gezegenin karanlık tarafına taşır ve bir kısmını uzaya yansıtır. Sonuç: yüzey, olması gerekenden daha serin kalır.

HD 3167 b tam da bunu yapıyor. Beklenenden belirgin şekilde soğuk. Bu da bir termal tampon—yani atmosfer—olduğuna dair güçlü kanıt.

Atmosfer Ne Yapılmış Olabilir?

Burada işler ilginçleşiyor.

Daha önceki varsayım şuydu: Bu kadar sıcak lav dünyalarının atmosferi, yüzeyden buharlaşan silikat minerallerinden oluşur. Yani kaynaktan fışkıran buhar katmanı.

Ama yeni veriler farklı bir tablo çiziyor. Karbon monoksit, karbondioksit, hatta su buharı izleri var. Bunlar daha ağır gazlar. Yüzeydeki kayaların değil, belki de gezegenin oluşum sürecinden kalan farklı kimyasal bileşenlerin ürünü olabilirler.

Kite bu sonucu şöyle özetliyor: "Kayalık gezegenlerin aşırı koşullarda atmosfer tutabildiğini görmek harika. Bu gezegenlerde yaşam olası değil, ama onları inceleyerek diğer kayalık dünyalar için önemli süreçleri anlayabiliriz."

Neden Önemli?

Evet, bu gezegende hayat yok. Orada olmak imkansız. Peki neden umursayalım?

Şu yüzden: Dünya kayalık bir gezegen ve atmosferi var. Ama neden? Niye bazı dünyalar atmosferlerini kaybetti, bazıları kaybetmedi? Bu sorunun cevabını lav dünyalarının aşırı koşullarında arıyoruz.

Karanlık tarafta neler oluyor, ısı nasıl dağılıyor, hangi gazlar kalıyor—bunların hepsi erken Dünya'yı anlamamız için ipuçları. Milyarlarca yıl önce gezegenimiz belki de şu gördüğümüz gezegenlerden birine benziyordu.

Üstelik evren sürekli bizi şaşırtıyor. Modellerimiz yanlış çıkıyor, yeni şeyler keşfediyoruz. Bu bile başlı başına heyecan verici değil mi?

Araştırma grubu şimdi 10 lav dünyasını inceleyen daha geniş bir programın ilk sonuçlarını paylaştı. Amacı net: Atmosfer kaybının hangi sıcaklık eşiğinde başladığını bulmak.

Cevaplar geliyor. Bizi şaşırtmaya devam edecek.

Kaynak: ScienceDaily, "Webb finds a surprising atmosphere on a scorching lava world