ABD Ulusal Bilim Vakfının (NSF) Ulusal Optik-Kızılötesi Gökbilim Araştırma Laboratuvarında (NOIRLab) çalışan bir gökbilimci, Fresno – California Eyalet Üniversitesinde çalışan bir yerbilimciyle bir araya gelerek yakın yıldızların yörüngesinde dönen gezegenlerdeki kaya tiplerine dönük ilk tahminleri gerçekleştirmiş. “Kirli” beyaz cücelerin kimyasal bileşimlerini inceleyen araştırmacılar, yakın yıldızların etrafında dönen çoğu kayalı gezegenin zannedilenden daha çeşitli ve egzotik olduğunu; bu gezegenlerdeki kaya tiplerinin ise güneş sistemimizin hiçbir yerinde bulunmadığını belirlemişler.
Gökbilimciler, galaksimizdeki yıldızların yörüngesinde dönen ve ötegezegen olarak bilinen binlerce gezegen keşfetmiş. Fakat bu gezegenlerin tam olarak nelerden oluştuğunu veya Dünya’ya benzeyip benzemediklerini öğrenmek kolay değil. NSF NOIRLab’da çalışan gökbilimci Siyi Xu, cevabı bulmak için Fresno – California Eyalet Üniversitesinde çalışan Keith Putirka ile birlikte kirli beyaz cüceler şeklinde bilinen beyaz cücelerin atmosferlerini incelemiş. Bir zamanlar Güneş gibi normal yıldızların çöken, yoğun çekirdekleri olan bu yıldızlar, eskiden kendisinin etrafında dönen fakat sonunda üstüne düşüp atmosferlerini “kirleten” gezegenlerden, asteroitlerden veya diğer kayalı cisimlerden kaynaklı yabancı maddeler içeriyor. Beyaz bir cücenin atmosferinde doğal şekilde var olamayacak (hidrojen ve helyumdan başka) elementlere bakan bilim insanları, yıldıza düşen kayalı gezegensel cisimlerin nelerden meydana geldiğini çözebiliyorlar.
Hepsi de Güneş’in yaklaşık 650 ışık yılı içerisinde bulunan 23 kirli beyaz cüceye bakan Putirka ile Xu; Hawai’deki W. M. Keck Gözlemevi’ni, Hubble Uzay Teleskobu’nu ve diğer gözlemevlerini kullanarak yıldızlardaki kalsiyum, silikon, magnezyum ve demiri hassas şekilde ölçmüş. Bilim insanları daha sonra bu elementlerin ölçülen miktarlarını kullanarak, söz konusu elementlerden oluşacak mineralleri ve kayaları yeniden oluşturmuşlar. Beyaz cücelerin, güneş sistemimizdeki diğer iç gezegenlerin hepsinden çok daha geniş aralıkta bileşimler taşıdığını bulmuşlar. Bu durumun, yıldız gezegenlerinin çok daha geniş çeşitlilikte kaya tipleri içerdiğini akla getiriyor. Aslında bazı bileşimler o kadar sıra dışıymış ki, Putirka ve Xu söz konusu gezegenlerde olması gereken yeni kaya tiplerini sınıflandırmak için yeni isimler bulmak zorunda kalmış (“kuvars piroksenitler” ve “periklaz dünitler” gibi).
“Eskiden kirli beyaz cücelerin etrafında dönen bazı ötegezegenler Dünya’ya benziyor gibi görünse de, çoğu güneş sistemimizde görülmeyen kaya tipleri taşıyor” diyor Xu. “Güneş sistemimizde hiçbir doğrudan muadilleri yok.”
Putirka, bu yeni kaya tiplerinin ait oldukları kayalı dünyalar bakımından ne anlama gelebileceğini tarif ediyor. “Beyaz cüce verilerinden gördüğümüz bazı kaya tipleri, Dünya’daki kayalardan daha fazla suda çözünür ve okyanusların gelişim şeklini etkileyebilirdi” diye açıklıyor. “Bazı kaya tipleri çok daha düşük sıcaklıklarda eriyebilir ve Dünya’daki kayalardan daha kalın kabuklar meydana getirebilir. Bazı kaya tipleri ise daha zayıf olabilir ve levha tektoniklerinin gelişimine olanak sağlayabilir.”
Kirli beyaz cüceler üzerinde yürütülen önceki çalışmalarda, kayalı gezegenlerden gelen ve aralarında kalsiyum, alüminyum ile lityumun da yer aldığı elementler keşfedilmiş. Fakat Putirka ve Xu, bunların (genelde Dünya’daki kayaların ufak bir kısmını oluşturan) ufak elementler olduğunu ve bu kayalı gezegenlerde hangi tür kaya tiplerinin bulunabileceğini gerçek anlamda öğrenmek için; özellikle silikon olmak üzere (Dünya’daki kayaların büyük bir kısmını meydana getiren) büyük elementlere dönük ölçümlere ihtiyaç duyulduğunu açıklıyor.
Putirka ile Xu, bunlara ek olarak beyaz cücelerin atmosferlerinde ölçülen yüksek seviyelerdeki magnezyum ve düşük seviyelerdeki silikonun, tespit edilen kayalı parçaların muhtemelen gezegenlerin iç kısımlarından (kabuklarından değil, manto tabakalarından) geldiğini gösterdiğini belirtiyor. Kirli beyaz cücelere dönük yürütülen bazı önceki çalışmalarda, bir zamanlar bu yıldızların etrafında dönen kayalı gezegenlerde kıtasal kabuk bulunduğunu gösteren işaretlere rastlandığı bildirilmiş fakat Putirka ve Xu, kabuksal kayalara yönelik hiçbir bulguya ulaşamamış. Yine de yapılan gözlemler, bu gezegenlerde kıtasal kabuk veya başka kabuk tiplerinin bulunabileceği ihtimalini tamamen elemiyor. “Eğer kıtasal kabuk varsa, onu göremediğimizi çünkü çekirdek ve manto tabakası gibi diğer gezegen bileşenlerinin kütlesine göre ölçülemeyecek kadar küçük bir kısımda meydana geldiğini düşünüyoruz” diye belirtiyor Putirka.
Xu’ya göre bir gökbilimci ile bir yerbilimcinin bir araya gelmesi, kirli beyaz cücelerin atmosferlerinde gizlenen sırların açığa çıkarılmasında anahtar öneme sahipti. “Keith Putirka ile bir konferansta tanışmış ve gözlemlediğim sistemleri anlamamda bana yardımcı olabileceğini öğrenince heyecan duymuştum. O bana yerbilim öğretti, ben de ona gökbilim öğrettim ve bu gizemli ötegezegen sistemlerini nasıl anlayacağımızı çözdük.”
“Normal” veya mevcut kaya sınıflandırma yöntemleri, olivin ve ortopiroksenin Dünya’nın manto tabakasında (ve güneş sistemimizdeki diğer kayalı gezegenlerin manto tabakalarında) baskın mineraller olmasına dayanıyor. Fakat pek çok ötegezegende olivin değil kuvars bulunabiliyor veya ortopiroksen yerine periklaz olabiliyor. Bu yüzden, yeni bir sınıflandırma yöntemi geliştirilmiş.
İkilinin çalışması, altı gün önce Nature Communications bülteninde yayımlandı.
Kaynak: ABD Üniversitelerarası Astronomi Araştırmaları Birliği (AURA). Çeviren: Ozan Zaloğlu.
