27 Haziran 2012 Çarşamba

Ötegezegen Atmosferleri İçin Yeni Yöntem: Tau Boötes b sonunda gözlendi.


Yeni ve akıllıca bir teknik sonunda gökbilimcilerin bir ötegezegenin atmosferini detaylı olarak incelemelerine olanak sağladı — hatta gezegenin yıldızın önünden geçmesine gerek olmadan. Uluslar arası bir ekip Tau Boötes b gezegeninin zayıf ışığını yakalamak için ESO’nun Çok Büyük Teleskop’unu kullandı. Ekip ilk kez gezegenin atmosferini inceledi, yörüngesini ölçtü ve kütlesini hassas bir şekilde belirledi — böylece 15-yıllık problem çözülmüş oldu. Şaşırtıcı bir şekilde, ekip gezegen atmosferinin soğumakta olduğunu buldu, aksine tersi bekleniyordu. Sonuçlar Nature dergisinin 28 Haziran 2012 tarihli sayısında yayınlanacak. 

Tau Boötes b [1] gezegeni 1996 yılında keşfedilen ilk ötegezegenlerden birisi ve şu anda bilinen en yakın gezegen sistemlerinden biri. Etrafında dolandığı yıldız çıplak gözle kolayca görülebilse de, gezegen kesinlikle görülemez, ve şimdiye kadar sadece yıldızı üzerindeki kütleçekimsel etkisiyle tespit ediliyordu. Tau Boötes b büyük bir “sıcak Jüpiter” ve yıldızı etrafında oldukça yakın bir yörüngede bulunuyor.


Çoğu ötegezegen gibi, gezegen yıldız diski önünden geçmiyor (son Venüs geçişine benzer şekilde). Şimdiye kadar bu tür geçişler sıcak Jüpiter atmosferlerinin araştırılması için gerekliydi: bir gezegen yıldızının önünden geçtiği sırada, yıldız ışığı üzerinde atmosferin özelliklerini bulunduran izlere rastlanır. Eğer Tau Boötes b’nin atmosferini geçerek bize ulaşan bir yıldız ışığı yoksa, bunun anlamı bu gezegenin atmosferinin daha önce çalışılamamış olmasıdır. 


Fakat şimdi, sıcak Jüpiterlerden yayılan zayıf ışığı araştırma girişimlerinin 15. Yılında, gökbilimciler sonunda Tau Boötes b’nin atmosfer yapısını güvenilir bir şekilde ilk kez tespit etmeyi ve kütlesini kesin bir şekilde belirlemeyi başardılar. Ekip ESO’nun Şili’deki Çok Büyük Teleskop’u üzerinde bulunan CRISES [2] aletini kullandı. Yüksek kaliteli kırmızı-ötesi gözlemleri (2.3 mikron dalgaboyu civarında) [3] gezegenden gelen zayıf ışıkla birleştirdiler, bunu yaparken yıldızdan gelen çok güçlü ışığı akıllıca bir yöntemle ayırmaları gerekiyordu [4]. 


Çalışmanın yürütücüsü Matteo Brogi (Leiden Gözlemevi, Hollanda) şunları aktarıyor: “VLT ve CRISES’in sağladığı yüksek kaliteli gözlemler sayesinde sistemin tayfını daha önce mümkün olmayan bir detayda çalışmayı başardık. Işığın sadece % 0.01’i gezegenden, diğer kısmı ise yıldızdan geliyordu, ve bu çok kolay olmadı”. 


Diğer yıldızların etrafında dolanan gezegenlerin çoğu yıldızları üzerindeki kütleçekim etkisi sayesinde bulundu, ki bu da onların kütleleri hakkında toplanan bilgiyi sınırlıyor: sadece bir gezegen için kabul edilen sınırın hesaplanmasına imkan veriyorlar [5]. Buradaki çığır açan yöntem ise çok daha güçlü. Gezegenin ışığını doğrudan tespit edebilmek gökbilimcilerin gezegenin yörünge açısını tespit etmelerine ve böylece kütlesini hassas bir şekilde ölçmelerine imkan veriyor. Gezegenin yörünge hareketindeki değişiklik izlenerek, ekip ilk kez Tau Boötes’in yıldızıyla 44 derecelik bir açı yaparak dolandığını ve kütlesinin Güneş Sistemimizdeki Jüpiter’in altı katı olduğunu ilk kez güvenilir bir şekilde belirledi. 


“Yeni VLT gözlemleri Tau Boötis b’nin kütlesi hakkındaki 15 yıllık gizemi çözdü. Ve yeni yöntem yıldızları önünden geçiş yapmayan ötegezegenlerin, kütleleri yanı sıra, atmosferlerini de doğru olarak araştırabileceğimiz anlamına geliyor, ki bu daha önceden mümkün değildi”, diyor araştırma ekibinden Ignas Snellen (Leiden Gözlemevi, Hollanda). “Bu ileriye doğru büyük bir adım.” 


Tau Boötis b’nin kütlesini ölçen ve atmosfer ışığını tespit eden ekip ayrıca atmosferde karbon monoksit gazının miktarını da belirledi, bunun yanı sıra gözlemlerle teorik modelleri karşılaştırarak farklı yüksekliklerdeki sıcaklık farklılıklarını da ölçtü. Çalışmayla elde edilen sürpriz sonuçlardan biri de yeni gözlemlerin sıcaklığın yükseklere çıkıldıkça düştüğü bir atmosferi işaret etmesiydi. Bu sonuç diğer sıcak Jüpiterler ötegezegenlerde bulunan sıcaklık çevriminin — sıcaklıkta yükseklikle gelen bir artış — tam tersi [6] [7]. 


VLT gözlemleri yer-konuşlu teleskopların yardımıyla yapılan yüksek çözünürlüklü tayf ölçümü gözlemlerinin geçiş yapmayan ötegezegenlerin atmosferlerine ait detaylı analizler için değerli bir araç olduklarını göstermektedir. Gelecekte farklı moleküllerin tespiti sayesinde gökbilimciler gezegenin atmosfer koşulları hakkında daha fazla bilgi edinmelerini sağlayacak. Bunların gezegenin yörüngesi boyunca ölçülmesi sayesinde gökbilimciler belki de gezegenin sabah ve akşam arasındaki atmosferik değişimleri izlemeleri mümkün olacak. 


“Bu çalışma ile şu anki ve E-ELT gibi gelecekteki yer-konuşlu teleskopların muazzam potansiyelleri gösterilmiştir. Belki bir gün bu şekilde Dünya-benzeri gezegenler üzerinde biyolojik aktivitelerin kanıtlarını bulabiliriz.” diye sonlandırıyor Ignas Snellen. 


Notlar 


[1] Gezegenin ismi olan Tau Boötes b, yıldızın ismiyle (Tau Boötes, ya da τ Bootis, τ Yunanca “tau” harfidir, “t” değil) “b” harfinin birleştirilmesiyle oluşur, burada “b” yıldızın etrafında bulunan ilk gezegeni temsil etmektedir.Tau Boötes a ise yıldızın kendisi için kullanılmaktadır. 


[2] Oldukça Soğuk Kırmızı Ötesi Eşel Tayfçekeri (CRyogenic InfraRed Echelle Spectrometer) 


[3] Kırmızı-ötesi dalgaboylarında, yıldızın kendisi optik bölgeye göre daha az ışık yaymaktadır, bu nedenle bu dalgaboyu bölgesi, gezegenin zayıf sinyalini ayırt etmek için daha kullanışlıdır. 


[4] Bu yöntemde gezegenin yıldızı etrafındaki hızını ölçülerek, ışımanın yıldızdan gelen ışıktan ayrılmasını ve ayrıca Yer atmosferinden kaynaklanan etkilerin çıkarılması sağlanır. Aynı gökbilimciler ekibi bu yöntemi daha önce geçiş yapan bir gezegenin yörünge hızını yıldız diskinin önünden geçiş yaparken ölçerek denediler. 


[5] Bu normalde bilinmeyen yörünge eğiminden kaynaklanmaktadır. Eğer gezegenin yörüngesi yıldız ile Yeryüzünün birleştiren bakış doğrultusuna göre eğimli ise, daha büyük kütleli bir gezegen yıldız üzerinde daha küçük kütleli ve daha az yörünge eğimli bir gezegenle aynı ileri ve geri çekim etkisi gösterir ve bu iki ayrı etkiyi ayırt etmek mümkün değildir. 


[6] Termal çevrimin sıcak Jüpiterlerin Spitzer Uzay Teleskopuyla yapılan fotometrik gözlemlerdeki soğurma olarak yorumlanmasından ziyade, tayfta moleküler özelliklerce karakterize edilen salmalar olduğu düşünülüyor. HD209458b ötegezegen atmosferlerindeki termal çevrimin en iyi çalışıldığı örnektir. 


[7] Bu gözlem termal çevrimi engelleyen — Tau Boötes b’nin yıldızında görüldüğü gibi —kromosferik aktiviteden kaynaklanan güçlü mor-ötesi ışınımın modellerle uyumlu olduğunu göstermektedir.


Kaynak: ESO

Hiç yorum yok:

Yorum Gönderme