Güneş sistemimizin ötesine uzanan gezegen avı, Dünya’dan binlerce ışık yılı uzaktaki yıldızların etrafında dönen ve çok uzaklara yayılmış 4.000’den fazla gezegen ortaya çıkardı. Güneş sistemi dışındaki bu gezegenler, kayalık süper Dünya’lardan minyatür Neptün’lere ve muazzam gaz devlerine kadar tam bir yabani hayvan sergisine benziyor.
Günümüze değin keşfedilen bu şaşırtıcı gezegenler arasında, “sıcak Jüpiter’ler” de bulunuyor. Hemen hemen Jüpiter boyutunda olan bu devasa gaz topları, Jüpiter’in 12 yıllık yörüngesinin aksine kendi yıldızlarının etrafında 10 günden kısa sürede dönüyor. Bilim insanları, şimdiye kadar 400 civarı sıcak Jüpiter keşfetmiş. Fakat bu ağır cisimlerin nasıl oldu da gezegen biliminde henüz çözülmemiş en büyük gizemlerden birine dönüştüğü pek bilinmiyor.
Şimdiyse gökbilimciler, ultra sıcak Jüpiter’lerin en olağanüstü örneklerinden birini keşfetmişler: Jüpiter’in kütlesinin yaklaşık beş katı olan bu gaz devi, yıldızının etrafında sadece 16 saatte dönüyor. Gezegenin yörüngesi, bugüne dek bilinen tüm diğer gaz devlerinin en kısası.
Son derece dar yörüngesi ve yıldızına olan yakınlığı sebebiyle, gezegenin gündüz kısmının yaklaşık 3.227 derece Celsius olduğu tahmin ediliyor; yani neredeyse küçük bir yıldız kadar sıcak. TOI-2109b adı verilen gezegen, bu sebeple şimdiye kadar keşfedilen en sıcak ikinci gezegen niteliğinde.
TOI-2109b’nin özelliklerini inceleyen gökbilimciler, gezegenin “yörünge bozunması” sürecinde olduğuna veya sarmal hareket gerçekleştirerek yıldızına doğru gittiğine inanıyorlar; tıpkı bir küvetin gider deliğine doğru daire çizen su gibi… Bilim insanlarının tahminine göre son derece kısa olan bu yörünge, gezegenin yıldızına diğer sıcak Jüpiter’lerden daha hızlı gitmesine sebep oluyor.
İlk olarak NASA’nın Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) öncülüğünde yürütülen uzay görevi Geçiş Yapan Ötegezegen Gözlem Uydusu (TESS) ile yapılan keşif, yıldızları tarafından çekilip yutulan gezegenlerin nasıl davrandığını inceleme bakımından gökbilimcilere benzersiz bir fırsat sunuyor.
Çalışmanın yürütüldüğü esnada MIT’de doktora sonrası araştırma görevlisi olan ve daha sonra NASA Goddard Uzay Merkezine geçen keşfin baş yazarı Ian Wong, “Eğer şanslıysak, gezegenin yıldızına nasıl yaklaştığını bir ila iki yıl içinde tespit edebiliriz” diyor. “Ömrümüz, gezegenin yıldızına düştüğünü görmeye yetmeyecek. Fakat 10 milyon yıl sonra gezegen artık yerinde olmayabilir.”
Dört gün önce The Astronomical Journal bülteninde duyurulan keşif, MIT’nin TESS bilim takımı üyelerinin ve dünya çapındaki araştırmacıların yer aldığı büyük bir ortaklık çalışmasının sonucu.
Geçiş izi
NASA’nın TESS uydusu, Dünya’dan yaklaşık 855 ışık yılı uzaklıktaki Herkül takımyıldızının güney kısmında yer alan bir yıldız olan TOI-2109’u 13 Mayıs 2020’de gözlemlemeye başlamış. Yıldız, yörüngesinde dönen bir gezegen barındırabileceği için görevin 2109’uncu “TESS İlgi Odağı” şeklinde tanımlanmış.
Uzay aracının yaklaşık bir ay boyunca yıldızın ışığına yönelik yaptığı gözlemler, TESS bilim takımınca analiz edilmiş ve geçiş olup olmadığı araştırılmış. Yıldız ışığının dönemsel şekilde azalması, yıldızın önünden bir gezegenin geçiyor olabileceğini gösteriyor. Gezegen, böylelikle ışığın ufak bir bölümünü kısa süreliğine engelliyor. TESS’den alınan veriler, yıldızın aslında her 16 civarında geçiş yapan bir cisim barındırdığını doğrulamış.
Araştırma takımı daha geniş boyuttaki bir gökbilim camiasını bilgilendirdikten kısa süre sonra yer tabanlı birden çok teleskop, sonraki bir yıl boyunca bir dizi frekans bandında yıldızı daha yakından takip etmiş. TESS’in başlangıçta yaptığı tespitle birleştirilen bu gözlemlerle, geçiş yapan cismin yörüngede dönen bir gezegen olduğu doğrulanmış.
MIT’nin Kavli Astrofizik ve Uzay Araştırmaları Enstitüsünde araştırma görevlisi olan eş yazar Avi Shporer, “Her şey bunun bir gezegen olmasıyla tutarlılık gösteriyordu” diyor. “Ardından çok ilginç ve nispeten nadir bir şey bulduğumuzu fark ettik.”
Gündüz ve gece
Çeşili optik ve kızılötesi dalga boylarında yapılan ölçümleri analiz eden takım; TOI-2109b’nin Jüpiter’in yaklaşık beş katı ağırlığında olduğunu, yaklaşık yüzde 35 daha büyük olduğunu ve 2,4 milyon kilometre civarı bir uzaklıkla birlikte yıldızına son derece yakın olduğunu belirlemiş. Kıyaslama yapılacak olursa, Merkür Güneş’ten yaklaşık 58 milyon kilometre uzaklıkta.
Gezegenin yıldızı, Güneş’imizle karşılaştırıldığında boyut ve kütle olarak hemen hemen yüzde 50 daha büyük. Araştırmacılar sistemin bu gözlemlenen özelliklerinden yola çıkarak, TOI-2109b’nin sarmal bir hareketle ve yılda 10 ila 750 milisaniyelik bir oranda yıldızına gittiğini tahmin ediyorlar; şimdiye kadar gözlemlenen diğer sıcak Jüpiter’lerden daha hızlı…
Gezegenin boyutları ve yıldızına olan yakınlığı düşünüldüğünde araştırmacılar, TOI-2109b’nin ultra sıcak bir Jüpiter olduğunu ve yörüngesinin, bilinen tüm gaz devleri içerisinde en kısa yörünge olduğunu belirlemişler. Diğer çoğu sıcak Jüpiter gibi, bu gezegen de kütleçekim kilidi sergiliyor gibi görünüyor ve bir tarafı sürekli geceyken, bir tarafı sürekli gündüz oluyor; Ay’ın Dünya’ya göre olan duruşu gibi. Ay boyu süren TESS gözlemleriyle birlikte araştırmacılar, gezegen ekseni etrafında dönerken değişen parlaklıklara şahit olmuşlar. Hem optik hem de kızılötesi dalga boylarında gezegenin yıldızının arkasından geçtiğini (bkz. ikincil tutulma) gözlemleyen bilim insanları, gündüz tarafının 3200 derece Celsius’tan yüksek sıcaklıklara ulaştığını tahmin ediyorlar.
“Bu arada gezegenin gece tarafındaki parlaklık, TESS verisindeki hassasiyetin altında” diyor Shporer. “Bu durum, orada gerçekte neler olduğuna dönük soru işaretleri meydana getiriyor. Oradaki sıcaklık çok mu düşük; yoksa gezegen bir şekilde gündüz kısmında ısı toplayıp gece kısmına mı iletiyor? Ultra sıcak Jüpiter’lere yönelik bu soruyu cevaplamaya çalışıyoruz ve henüz işin başındayız.”
Araştırmacılar, yakın gelecekte TOI-2109b’yi çok daha güçlü araçlar ile gözlemlemeyi umuyor. Bunlar arasında Hubble Uzay Teleskobu ve yakında fırlatılacak olan James Webb Uzay Teleskobu da bulunuyor. Yapılacak daha detaylı gözlemler, sıcak Jüpiter’lerin yıldızlarına düşerken içinden geçtikleri koşulları açıklığa kavuşturabilir.
“TOI-2109b gibi ultra sıcak Jüpiter’ler, en olağanüstü ötegezegen alt sınıfını teşkil ediyor” diyor Wong. “Bunların atmosferinde meydana gelen benzersiz fiziksel ve kimyasal süreçlerin bazılarını daha yeni anlamaya başladık ki bunların güneş sistemimizde örneği yok.”
Gelecekte TOI-2109b’de yapılacak gözlemler, böylesi baş döndürücü sistemlerin nasıl oluştuğuna yönelik de ipuçları ortaya çıkarabilir. “Sıcak Jüpiter’ler, ötegezegen biliminin başından beri tuhaflık timsalleri biçiminde görülüyor” diyor Shporer. “Jüpiter kadar ağır ve büyük olan bir gezegen, sadece bir kaç gün süren bir yörüngeye nasıl ulaşabilir? Güneş sistemimizde buna benzer hiçbir şey yok. Biz de bunu, üzerlerinde çalışma yapmak ve mevcudiyetlerini açıklamaya çalışmak yönünden bir fırsat olarak görüyoruz.”
Araştırma kısmen NASA tarafından desteklenmiş.
Yazar: Jennifer Chu/Massachusetts Teknoloji Enstitüsü. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
