NASA, ötegezegenlerin küçülmesinin gizemini ortaya koyuyor

Yeni bir çalışma, süper Dünyalar ve Neptün altı gezegenler arasındaki “eksik” dış gezegenleri açıklayabilir.

Bazı ötegezegenler atmosferlerini kaybediyor ve küçülüyor gibi görünüyor. kullanılarak yapılan yeni bir çalışmada NASAGökbilimciler, kullanımdan kaldırılan Kepler uzay teleskobunu kullanarak olası bir nedenin kanıtını buldular: Bu gezegenlerin çekirdekleri, atmosferlerini içten dışa doğru itiyor.

Ötegezegen boyut farkı

Dış gezegenler (güneş sistemimizin dışındaki gezegenler) Çeşitli boyutlarda gelirKüçük kayalık gezegenlerden devasa gaz devlerine kadar. Ortada bir kaya yatıyor Süper Dünya Ve kabarık atmosfere sahip daha büyük alt-Neptünler. Ancak, bilim adamlarının daha iyi anlamaya çalıştığı, Dünya’nın 1,5 ila 2 katı büyüklüğünde (veya süper Dünyalar ile Neptün altı gezegenler arasında) gezegenlerin gözle görülür bir yokluğu – “boyut farkı” – var.

Caltech/IPAC’ta araştırma bilimcisi ve NASA’nın Ötegezegen Arşivi bilim lideri Jesse Christiansen, “Bilim insanları şu anda 5.000’den fazla dış gezegenin keşfini doğruladılar, ancak çapı 1,5 ila 2 metre olan gezegenlerin sayısı daha az” dedi. çarpı çap Yeryüzünün. Yeni çalışmanın yazarı Astronomi dergisi. “Ötegezegen bilim insanları artık bu boşluğun tesadüfi olmadığını söyleyecek yeterli veriye sahip. Gezegenlerin oraya ulaşmasını ve/veya orada kalmasını engelleyen bir şeyler oluyor.”

Bu sanatçının konsepti, Neptün’ün dış gezegeni TOI-421 b’nin neye benzeyebileceğini gösteriyor. Yeni bir çalışmada bilim insanları, bu tür gezegenlerin atmosferlerini nasıl kaybettiklerini gösteren yeni kanıtlar buldular. Kaynak: NASA, Avrupa Uzay Ajansı, Kanada Uzay Ajansı ve D. Oyuncu(STScI)

Araştırmacılar bu boşluğun bazı alt gezegenlerin zamanla atmosferlerini kaybetmesiyle açıklanabileceğine inanıyor. Bu kayıp, gezegenin atmosferini tutacak kadar kütlesi ve dolayısıyla çekim kuvveti olmaması durumunda meydana gelecektir. Dolayısıyla, yeterince büyük olmayan Neptün’ün altındaki gezegenler, yaklaşık olarak süper Dünya boyutuna küçülecek ve iki gezegen boyutu arasında bir boşluk bırakacaktır.

Ancak bu gezegenlerin atmosferlerini nasıl kaybettikleri bir sır olarak kaldı. Bilim insanları iki olası mekanizma üzerinde karar kıldılar: Bunlardan birine temel enerji olarak kütle kaybı adı veriliyor; Diğeri ise foto buharlaşmadır. Çalışma, ilkini destekleyen yeni kanıtlar ortaya çıkardı.

Bu video, ana ötegezegen türleri veya güneş sistemimizin dışındaki gezegenler arasındaki farkları açıklıyor. Kredi bilgileri: NASA/Jet Tahrik Laboratuvarı-Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü

yap boz u çöz

Christiansen, çekirdekteki kütle kaybının, bir gezegenin sıcak çekirdeğinden gelen radyasyonun zamanla atmosferi gezegenden uzağa itmesiyle meydana geldiğini ve “ve bu radyasyonun atmosferi aşağıdan ittiğini” söyledi.

Gezegensel boşluğun diğer ana açıklaması, bir gezegenin atmosferinin, ev sahibi yıldızın sıcak radyasyonu tarafından patlaması sonucu ortaya çıkan fotobuharlaşmadır. Bu senaryoda, “yıldızdan gelen yüksek enerjili radyasyon, buz küpünün üzerindeki saç kurutma makinesi gibi davranıyor” dedi.

Fotobuharlaşmanın gezegenin yaşamının ilk 100 milyon yılında meydana geldiği düşünülürken, temel enerjiden kaynaklanan kütle kaybının çok daha sonra, yani gezegenin yaşamından yaklaşık bir milyar yıl sonra meydana geldiği düşünülmektedir. Ancak Christiansen, her iki mekanizmada da “yeterli kütleye sahip değilseniz, dayanamayacaksınız, atmosferinizi kaybedecek ve küçüleceksiniz” diye ekledi.

Bu grafik ana ötegezegen türlerini detaylandırmaktadır. Bilim adamları, süper Dünyalar ile Neptün altı gezegenler arasında yer alan gezegenlerin “boyut farkını” veya görünürdeki yokluğunu daha iyi anlamak için çalışıyorlar. Resim kaynağı: NASA/JPL-Caltech

Gözlem yoluyla kanıtların ortaya çıkarılması

Bu çalışmada Chittiiansen ve ortak yazarlar, 600 milyon ile 800 milyon yıl arasındaki Praesepe ve Hyades yıldız kümelerine bakmak için Kepler uzay teleskopunun bir uzatma görevi olan NASA’nın K2’sinden gelen verileri kullandılar. Gezegenlerin genellikle ev sahibi yıldızlarıyla aynı yaşta olduğu düşünüldüğünden, bu sistemdeki Neptün altı gezegenler foto buharlaşmanın meydana gelebileceği yaşı çoktan geçmiş olacak, ancak çekirdek enerji kütle kaybına uğrayacak kadar yaşlı değiller.

Dolayısıyla ekip, Prasepe ve Hyades’te (diğer kümelerdeki daha yaşlı yıldızlarla karşılaştırıldığında) çok sayıda Neptün altı gezegenin bulunduğunu görürse, foto buharlaşmanın meydana gelmediği sonucuna varabilirler. Bu durumda, Neptün altının daha az kütleli kütlesine zamanla ne olacağının en muhtemel açıklaması, temel enerjiden kaynaklanan kütle kaybı olacaktır.

Brycepe ve Haades’i gözlemleyen araştırmacılar, bu kümelerdeki yıldızların neredeyse %100’ünün hala bir alt yıldız içerdiğini buldu.Neptün Yörüngesindeki bir gezegen veya aday gezegen. Bu gezegenlerin boyutlarına bakılırsa araştırmacılar, atmosferlerini koruduklarına inanıyor.

Bu resimde NASA’nın ötegezegen avcısı Kepler Uzay Teleskobu gösterilmektedir. Ajans, 30 Ekim 2018’de Kepler’in yakıtının bittiğini ve Dünya’dan uzakta, mevcut ve güvenli yörüngesinde emekliye ayrılacağını duyurdu. Kepler, 2.600’den fazla dış gezegen keşfinden oluşan bir miras bıraktı. Resim kredisi: NASA/Wendy Stenzel/Daniel Rutter

Bu, K2 tarafından gözlemlenen diğer yaşlı yıldızlardan (800 milyon yıldan daha yaşlı yıldızlar) farklıdır ve bunların yalnızca %25’i Neptün’ün altında yörüngededir. Bu yıldızların daha yaşlı yaşı, temel enerji kütle kaybının meydana geldiği düşünülen zaman aralığına daha yakındır.

Ekip, bu gözlemlerden Praesepe ve Hyades’te foto buharlaşmanın meydana gelemeyeceği sonucuna vardı. Eğer bu gerçekleşmiş olsaydı, yüz milyonlarca yıl önce olmuş olurdu ve bu gezegenlerin çok az atmosferi kalmış olurdu. Bu, çekirdek kaynaklı kütle kaybını, bu gezegenlerin atmosferlerine neler olabileceğine dair ana açıklama haline getiriyor.

Devam eden araştırmalar ve Kepler’in mirası

Christiansen’in ekibi, çalışma için gerekli gezegen kataloğunu oluşturmak için beş yıldan fazla zaman harcadı. Ancak araştırma henüz tamamlanmaktan çok uzakta ve fotobuharlaşma ve/veya temel enerji kütle kaybıyla ilgili mevcut anlayış daha da gelişebilir. Bu gezegensel boşluğun gizeminin kesin olarak çözüldüğünü duyurmadan önce, sonuçların muhtemelen gelecekteki çalışmalarla test edilmesi gerekecek.

Bu çalışma, Dış Gezegen Keşif Programı kapsamında NASA ile sözleşme kapsamında Pasadena’daki Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü tarafından yönetilen ve NASA’nın Güney Kaliforniya’daki Jet Propulsion Laboratuvarı’nda bulunan NASA’nın Dış Gezegen Arşivi kullanılarak gerçekleştirildi. JPL, Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü’nün bir bölümüdür.

Referans: Jesse L. Christiansen, John K. Zinke, Kevin K. Hardigree-Ullman, Rachel B. Fernandez, Philip F. Hopkins tarafından “K2.VII.’nin Ölçeklendirilmesi” “Yüksek Oranda Mezozoik Sıcak Alt-Neptün Yaratılışının Kanıtı” , Louisa M. Ripoll, Kirsten M. Polley, Galen J. Bergsten ve Saki Burri, 15 Kasım 2023, Astronomi dergisi.
doi: 10.3847/1538-3881/acf9f9

NASA’nın Kepler misyonu

30 Ekim 2018’de Kepler’in yakıtı bitti ve dokuz yıl sonra görevine son verdi; bu süre zarfında diğer yıldızların etrafında 2.600’den fazla onaylanmış gezegenin yanı sıra gökbilimcilerin doğrulamaya çalıştığı binlerce ek aday keşfetti.

NASA’nın Kaliforniya Silikon Vadisi’ndeki Ames Araştırma Merkezi, NASA’nın Bilim Misyonu Direktörlüğü adına Kepler ve K2 görevlerini yönetmektedir. JPL, Kepler misyonunun geliştirilmesini yönetti. Ball Aerospace & Technologies Corporation, uçuş sistemini Boulder’daki Colorado Üniversitesi’ndeki Atmosfer ve Uzay Fiziği Laboratuvarı’nın desteğiyle çalıştırdı.