James Webb Uzay Teleskobu (JWST) sayesinde, Güneş Sistemi dışındaki uzaylı dünyaların gökyüzünü görmeye hiç olmadığımız kadar yaklaştık.
Son gözlemlerle, YSES-1 adı verilen bir yıldızın yörüngesindeki gaz devi ötegezegenlerden birinin atmosferinde yüksekte sürüklenen ince kum bulutları olduğu doğrulandı. Daha da ilginci, komşu bir gezegenin benzer gözlemleri, etrafının Dünya'da değerli taş olarak bulunan peridotun hammaddesi olan olivin minerali açısından zengin, büyük, dönen bir diskle çevrili olduğunu gösteriyor.
Güneş Sistemi dışındaki gezegenler (ötegezegenler) oldukça zorlu hedeflerdir. Doğrudan gözlemlenmeleri son derece zordur; çok uzaktalar, küçük ve sönükler, yörüngesinde döndükleri yıldızların parlak ışığı tarafından perdelenirler. Bugüne kadar doğrulanan yaklaşık 6.000 ötegezegenin büyük çoğunluğu dolaylı yöntemlerle (yıldızlarının ışığında yarattıkları değişikliklere dayanarak) tespit edilmiştir. Sadece yaklaşık 80 ötegezegen doğrudan görülebilmiştir.
Bir gezegen hakkında, çevresini nasıl etkilediği veya yıldızını nasıl tutulmaya uğrattığı gibi dolaylı yollardan da birçok şey öğrenilebilir. Ancak yaydığı ışığın doğrudan gözlemlenmesi çok daha fazlasını ortaya çıkarabilir. Yine de, en yakın ötegezegenlerin bile soluk ışığından bir sinyal alabilmek için güçlü bir araca ihtiyaç vardır.
YSES-1 sistemi sadece 306 ışık yılı uzaklıktadır ve bilinen iki gezegen içerir: YSES-1b (yıldıza 160 astronomik birim uzaklıkta) ve YSES-1c (320 astronomik birim uzaklıkta). YSES-1c, yaklaşık 6 Jüpiter kütlesindeyken, YSES-1b 14 Jüpiter kütlesiyle daha büyüktür ve gezegenler ile kahverengi cüceler arasındaki kütle sınırındadır.
Bu sistemi daha önceki doğrudan gözlemler, gezegenlerin ilginç atmosferik özelliklere sahip olabileceğini düşündürmüştü ancak kullanılan araçlar bunları tespit edecek güce sahip değildi.
İşte burada JWST devreye girdi.
JWST üzerindeki NIRSpec aracıyla, gezegenlerin binlerce dalga boyunda görüntüsünü alabiliyoruz. Bu görüntüler, gezegenin kendisinden gelen termal ışık olan spektrumları üretmek için işlenebilir. Işık ötegezegenin atmosferinden geçerken, ışığın bir kısmı moleküller tarafından emilir ve gezegenin parlaklığında düşüşlere neden olur. Atmosferlerin neyden yapıldığını bu şekilde anlayabiliyoruz.
Peki sonuçlar ne mi? Bugüne kadar derlenmiş, çok gezegenli bir sistemin en detaylı spektral veri seti.
Araştırmacılar, her iki ötegezegenin atmosferinde de su, karbon monoksit, karbon dioksit ve metan izleri buldu. Bunlar nispeten yaygın atmosferik bileşenlerdir. Ancak farklılaştıkları noktalar işleri ilginçleştiriyor.
YSES-1c için su, karbon dioksit, karbon monoksit ve metandan kaynaklanan çok sayıda moleküler özellik görüyoruz. Daha uzun dalga boylarında ise, farklı bir spektral şekle sahip olan silikat parçacıklarının neden olduğu soğurmayı görüyoruz. Farklı parçacık ve yapıların laboratuvar verilerini kullanarak, hangi silikatların verilere en uygun olduğunu ve bu parçacıkların diğer özelliklerini belirlemek için modeller oluşturduk. Modellerimiz, atmosferin yükseklerinde, bulutlardan yağmur şeklinde inebilecek az miktarda demir içerebilen küçük silikat parçacıkları olabileceğini gösteriyor. Ancak modellerimiz, yalnızca silikatların bir karışımının da verilere uyabileceğini gösteriyor.
YSES-1b için böyle bir spektral özellik gözlemlenmedi, ancak başka bir şey ortaya çıktı: Ötegezegenin etrafındaki bir diskte küçük olivin taneciklerinin izi.
Olivi, Dünya'da volkanik koşullarda oluşan bir mineraldir; özellikle ince, değerli taş kalitesindeki örnekleri peridot oluşturur. Olivin ayrıca meteoritlerde de bulunur, bu nedenle mineralin erimiş kaya durumlarında kolayca oluşabileceği anlaşılıyor.
Ancak YSES-1b çevresinde toz halinde görülmemesi gerekir. Toz çökmesi, en fazla yaklaşık 5 milyon yıl sürmesi beklenen etkili bir süreçtir. YSES-1 sisteminin ise yaklaşık 16.7 milyon yıl yaşında olduğu tahmin ediliyor. Olivin açısından zengin tozun, YSES-1b yakınında yörüngede dönen nesneler arasındaki bir çarpışmanın kalıntısı olması mümkün. Bu da gözlemlerin kozmik zamanda çok şanslı bir anda yapıldığı anlamına geliyor.
Her iki sonuç da muhteşem.
YSES-1c'nin spektral tipinin bulutlu bir atmosfere sahip olduğu teorize edildiği için atmosferinde bulutları tespit etmeyi umuyorduk. Ancak özelliği gördüğümüzde, kahverengi cücelerde görülen diğer silikat özelliklerinden oldukça farklıydı.
İç gezegen YSES-1b'nin etrafında bir disk olduğuna dair kanıt görmeyi ise HİÇ beklemiyorduk. Bu kesinlikle bir sürprizdi.
En iyi astrofiziksel gözlemler, yanıtladıkları kadar soru da ortaya çıkarır. YSES-1 de bir istisna değil. YSES-1b etrafındaki disk büyük bir soru işareti. Ayrıca ötegezegen atmosferleri hakkında yeterince bilgiye sahip değiliz veya bu nesnelerin oluşmasının ne kadar sürdüğünü bilmiyoruz. Diğer ötegezegenlerin atmosferlerini doğrudan incelemeye yönelik devam eden çalışmalar, bilgimizdeki bu boşlukların bir kısmını doldurmaya yardımcı olacaktır.
Bu araştırmanın erken kariyer bilim insanları tarafından yürütüldüğü için de heyecanlıyım. Bu gezegen sistemini görüntülemek için JWST'yi kullanmayı önerdiğimde, ben bir yüksek lisans öğrencisiydim ve JWST henüz fırlatılmamıştı ve ötegezegenlere bakmak için tasarlanmamıştı. Makalenin ilk beş yazarı, birinci sınıf yüksek lisans öğrencisinden doktora sonrası araştırmacıya kadar değişiyor. Bunun erken kariyer bilim insanlarını destekleme ihtiyacını vurguladığına inanıyorum ve benim için en heyecan verici sonuç bu.
Araştırma bulguları bilimsel bir dergide yayınlandı.
