Astronomlar, erken Dünya’yı andırabilecek bir soğuk lav gezegenini keşfetti

Bir grup astronom, yüzeyi lavlarla kaplı olmasına rağmen atmosfer taşıyan ve bu özelliğiyle bilinen en soğuk lav gezegeni konumundaki HD 3167 b adlı yeni bir gezegeni keşfetti. Kayalardan oluşan bu “süper-Dünya” gezegeni, Güneş sistemimiz dışındaki bir yıldızın etrafında 154 ışık yılı uzaklıkta dolanıyor. Gezegen, yıldızının çok yakınında döndüğü için bir yılını yalnızca bir Dünya günü kadar kısa sürede tamamlıyor. Araştırmacılar, gezegenin atmosferinin gün tarafındaki ısıyı yansıtıp gece tarafına yönlendirdiğini belirledi; bu da onu atmosferi bulunan en soğuk lav gezegeni yapıyor. Bilim insanları, keşfi, güneş sistemimizin erken dönemindeki Dünya’nın biçimini anlamaya yardımcı olabileceği için büyük önemsiyor.

HD 3167 b, yüzeyi eriyerek yanan lavlara dönüşecek kadar sıcak olan kayalardan oluşan nadir “lav gezegenleri”nden biri. Gezegen, yıldızına o kadar yakın ki, atmosferi olmadan gün tarafının “teorik olarak mümkün olan en sıcak” seviyeye ulaşması gerekirdi. Ancak araştırmacılar böyle bir şey gözlemlemedi; bunun yerine atmosferi bulunan, beklenen maksimumdan belirgin şekilde daha soğuk bir gezegen buldular.

Bir lav gezegeninin atmosferi nasıl ayakta kalıyor?

Keşfin dikkat çeken yanı, gezegenin atmosfer taşıması. Normalde kayalardan oluşan bir gezegen yıldızına ne kadar yakınsa, atmosfer taşıması o kadar zor olur; çünkü yıldız rüzgarı ve yıldızdan gelen yüksek enerjili fotonlarla bombalanır. Buna rağmen HD 3167 b atmosferini koruyabildi. Çalışmanın ortak yazarlarından Chicago Üniversitesi Jeofizik Bilimler Profesörü Edwin Kite, bu durumun şaşırtıcı olduğunu vurguladı: “Kayalardan oluşan bir gezegen yıldızına ne kadar yakınsa atmosfer taşıması o kadar zor olmalı, çünkü yıldız rüzgarıyla bombalanıyor ve yıldızdan daha fazla yüksek enerjili foton alıyor. Ancak görünen o ki, lav gezegenlerinin çoğu atmosferini koruyabiliyor.”

İlk exoplanet (Güneş sistemimiz dışındaki bir gezegen) 30 yılı aşkın bir önce onaylandıktan sonra bilim insanları, bugüne kadar 6.300’den fazla farklı exoplanet keşfetti. Sıcak Jüpiter benzeri gaz devlerinden, küçük Neptün benzeri gezegenlere kadar inanılmaz çeşitlilikte gezegen bulundu. Bu gezegenler arasında, yüzeyleri eriyerek yanan lavlara dönüşen sınırlı sayıda “lav gezegeni” de yer alıyor.

MIRI ile gözlemler ve ikincil tutulma yöntemi

Araştırmacılar, yeni çalışmada gezegeni MIRI (orta kızılötesi alet) kullanarak gözlemledi. Bu alet, gezegeni kızılötesi ışıkta görme imkanı sağlıyor ve bilim insanlarına gezegen sıcaklıklarını tahmin etme ile atmosfer olup olmadığını değerlendirme imkanı veriyor. Bu aletle gezegen, “ikincil tutulma” olarak adlandırılan bir dönemde gözlemlendi; yani gezegen yıldızının arkasına geçtiğinde ortaya çıkan kızılötesi ışık farkları incelendi.

Gezegen, lav gezegenlerinde yaygın olan bir durum olan “kilitli dönme” (tidal locking) özelliğine sahip. Bu, gezegenin her zaman yıldızına dönük bir yüzü ve sürekli karanlıkla kaplı bir yüzü olduğu anlamına geliyor. Ancak yeni bulunan gezegen, diğerlerinden biraz farklı davranıyor. Çalışmanın baş yazarı ve Kite’ın grubundaki lisansüstü öğrenci Brandon Park Coy, atmosferi olsaydı gün tarafının teorik olarak mümkün olan en sıcak seviyeye ulaşması gerektiğini, ancak böyle bir şey bulunmadığını belirtti. “Beklenen maksimumdan belirgin şekilde daha soğuk bir gezegen bulduk” diye ekledi Coy.

Bu gezegenler yaşam için çok sıcak, ancak onları çalışarak, diğer kayalardan oluşan gezegenler için önemli olan süreçler hakkında bir şey söyleyebiliriz.

Edwin Kite, Chicago Üniversitesi Jeofizik Bil Profesörü ve çalışmanın ortak yazarı

Araştırmacılar, gezegenin atmosferinin gün tarafını soğuttuğunu sonuçlarına vardılar: Atmosfer, yıldızdan gelen ışığı yansıtıp bu ısıyı temelde gezegenin gece tarafına yönlendiriyor. Yani lav gezegeni olacak kadar sıcak olsa da, atmosferi bulunan en soğuk lav gezegeni konumunda.

Gezegenlerin atmosferi hangi sıcaklıkta oluşuyor?

Tuhaf bir şekilde, bu gezegenin sıcaklığı ekibin muhtemelen bir atmosferi olduğuna conclusions varmasını sağlarken, bilim insanları daha önce ultra-sıcak lav gezegenleri üzerinde de atmosferler gözlemlemişti. Bu durum, bu gezegenlerin atmosferlerini nasıl ve hangi sıcaklıkta oluşturdukları konusunda bir dizi soru ortaya çıkarıyor.

Bu keşf, bu soruyu yanıtlamayı hedefleyen daha büyük bir programın parçası. Maryland Üniversitesi’nden astronom Megan Weiner Mansfield’in liderliğini yaptığı bu program, 10 farklı lav gezegenini inceleyip bu gezegenlerin atmosferi hangi sıcaklıkta oluşturmaya eğilimli olduklarını araştırıyor.

Yaşam için ne kadar elverişsiz olurlarsa olsunlar, bu tür gezegenleri çalışmakla da ilgileniyoruz, çünkü erken Dünya’nın büyük ölçüde bir lav gezegenine benzediğini düşünüyoruz. Güneş sistemimizin çok erken döneminde, kayalardan oluşan gezegenler oluştuğunda, tüm planetesimallerin çarpışmalarından gelen enerji nedeniyle aşırı sıcaklardılar. Dünyanın tamamen sıvı bir yüzeye sahip olduğu bilinen bir magma okyanusu evresi yaşandı. Bu sonuç, bize Dünya’nın ilk birkaç milyon yılında koşulların nasıl olmuş olabileceğini çalışmak için bir pencere sağlıyor.

Brandon Park Coy, çalışmanın baş yazarı

Bu bulgular, aynı zamanda bilim insanları arasında yaygınlaşan ve çoğu gezegenin atmosfer taşıdığı yönündeki sonuçları da destekliyor. Astronomlar, yaşamın evrende nasıl oluşup var olabileceğini daha iyi anlamamıza yardımcı olabilecek garip, uzak dünyaları keşfederek exoplanet bilim alanında mümkün olanı genişletiyor.

Bu çalışma, The Astrophysical Journal Letters (Astrofizik Dergisi Mektupları) dersinde yayımlandı.