Bilimkurgu Kulübü Bu Sitede Gelecek Var!
Yeni araştırmalar, bir zamanlar küçük gaz devleri olduğu düşünülen bazı mini-Neptünlerin, okyanus barındıran ve radyasyona maruz kalan kayalık dünyalar olabileceğini öne sürüyor.
Uzaktaki bir yıldızın etrafında dönen Dünya’nın 2,5 katı bir gezegen hayal edin. Bizim okyanuslarla kaplı kayalık dünyamız gibi bir şey mi hayal ediyorsunuz? Yoksa Neptün’ün küçük bir versiyonu olan bir gaz devi mi? Son günlerde yayımlanan iki makale, daha önce pek ihtimal vermediğimiz üçüncü bir seçenek olabileceğini öne sürüyor. Giderek daha fazla sayıda dış gezegen keşfedildikçe bir şey netleşiyor: Güneş Sistemi’nde temsil edilmeyen gezegen çeşitleri var. Güneş Sistemimiz temelde iki çeşit gezegene sahiptir: Kayalık gezegenler ve gaz devleri. Güneş’e yakın iç gezegenler ilk grubu, Güneş’in uzağındaki dış gezegenlerse ise ikinci grubu oluşturuyor. Ancak son yıllarda gökbilimciler, alıştığımız bu kalıbı kıran birçok dünya buluyorlar.
Gökbilimciler süper-Dünya tipi gezegenleri, Dünya’nın dört katı kütleye ve 1,6 katı yarıçapa sahip dış gezegen olarak tanımlamışlardı. Ancak öteki yıldızların çevresinde çok çeşitli gezegenler bulunduğundan, bu tanım büyük ölçüde tartışılmaktadır. İşleri daha da karıştıran mini-Neptünler var bir de… Yani Dünya’nın birkaç ila 10 katı veya daha fazla kütleli (Neptün, Dünya’nın kütlesinin yaklaşık 17 katıdır) ve Dünya’nın 1,6 katından fazla yarıçaplı gezegenler… Bugüne değin mini-Neptünlerin en küçüğünün bile kayalık olamayacak kadar iri kıyım oldukları varsayılmıştı. Bu yüzden normal bir gaz devi gibi hidrojen ve helyumdan oluştukları düşünülüyordu.
Fransız Ulusal Bilimsel Araştırma Merkezi’nden (CNRS) astrofizikçi ve makalenin ortak yazarı Jérémy Leconte, “Toplulukta, gerçekten iki popülasyona [süper-Dünyalar ve mini-Neptünler] sahip olduğumuza dair ortak bir fikir vardı,” diyor. “Ancak, bu gezegenleri doğrudan görüntüleyemediğimiz sürece iki tür arasında kesin bir ayrım yapmak mümkün olamıyordu.” Leconte ve diğerlerinin çalışmaları, süper-Dünyalar ve mini-Neptünlerin, üçüncü bir türün varyasyonları olabileceğini gösteriyor. Marsilya Astrofizik Laboratuvarı’nda çalışan bilim insanları 15 Haziran’da mini-Neptünlerin büyüklüklerini hidrojen ve helyuma borçlu olmadıklarını öne süren bir makale yayınladılar. Çalışma mini-Neptünlerin yoğun, kayalık çekirdekli ve ultra-kalın su atmosferleriyle radyasyona maruz kalmış okyanus dünyaları olabileceğini iddia ediyor.
Araştırmacılar, böyle bir atmosferin, kayalık gezegenin sıcak ev sahibi yıldızın yoğun ışıması ile gezegen yüzeyindeki suyu kaynatmasının neden olduğu yoğun sera etkisinin sonucu olabileceğini söylüyor. Böyle bir senaryo, küçük kütleli bir gezegenin büyük bir yarıçapa sahip olmasını açıklayabilir. Dahası, Leconte’nin Astronomi ve Astrofizik dergisinde 9 Haziran’da yayımlanan son çalışması, bir yıldızın su zengini kayalık bir dış-gezegenin yüzeyini nasıl ışın bombardımanına tutabileceğine odaklanıyor. Çalışmada anlatılan sürecin gerçekten de kayalık bir dünyayı minik bir gaz devine benzeten kalın bir atmosfer yaratabileceğini öne sürüyor.
Sera Etkisi
Kötü şöhretine rağmen sera etkisi sayesinde Dünya ısısını koruyabilmektedir. Temel olarak, Güneş’ten gelen ışın enerjisinin bir kısmı Dünya atmosferinden geri yansır; ancak bir kısmı yere ulaşır. Dünya’nın ısınan yüzeyi daha sonra Güneş’ten aldığı bu enerjinin bir kısmını farklı bir dalga boyunda uzaya geri salar. İşte sera etkisi, bu geri salımı azaltarak enerjiyi gezegende hapseder. Ancak bu süreç kontrolden çıkabilir. Dünya’yı şimdiki yörüngesinden alıp Venüs’e yaklaştırırsanız, gezegenin ısınarak okyanuslarının buharlaştığını görürsünüz. Kaynayan okyanusların oluşturduğu atmosferik su buharı, küresel ısınmayı arttırarak sorunu daha da kötüleştirecektir. Uzun zaman önce Venüs’ün başına gelen şeyin bu olduğu düşünülmektedir.
Leconte, “Ama bu senaryoda ilginç olan şey, su buharının sera etkisi yüzünden böyle bir gezegenin atmosferinin çok sıcak olmasıdır,” diye açıklıyor. “Su, o sıcaklık ve basınç altında süper kritik hale geliyor.” Süper-kritik sıvı, yüksek basınç ve sıcaklık altında ulaşılabilen özel bir sıvı-gaz halidir. Esasen, bu durumda, gaz ve sıvı fazları arasındaki geçiş artık mevcut değildir. Sera etkisi gerçekten de kayalık bir süper-Dünya’yı aldatıcı bir mini-Neptün’e dönüştürebiliyorsa, bu tür süper-kritik atmosferler şimdiye kadar keşfedilen 4.000’den fazla dış-gezegende oldukça yaygın olabilir.
Bu, Ötegezegenler İçin Ne Anlama Geliyor?
Leconte, “İlginç olan, bu mini-Neptünlerin kendi Güneş Sistemimizde sahip olmadığımız bir şey olması,” diyor. “Ancak dış gezegenlerin istatistiklerine baktığımızda bunların en yaygın gezegen tipi olduğunu görüyoruz. Bununla birlikte, mevcut dış gezegen arayışının gözlemsel hatalardan arınmış olmadığını unutmamalıyız.” Güneş Sistemimizde bir mini-Neptün örneğinin olmaması, gizemi daha karmaşık hale getiriyor. Gerçekten varsalar bilim insanlarının sayılarını belirlemek için bu tür su zengini kayalık çekirdekli gezegenleri geçiş tayf ölçümü adı verilen bir teknik kullanarak yakından incelemeleri gerekiyor. Geçiş Tayf Ölçümü (transit spectroscopy), bir gezegenin yıldızının önünden geçişini yakından gözlemlemeye dayalı bir tekniktir. Yıldızdan gelen ışık gezegenin atmosferinden geçerken atmosferde bulunan moleküller yıldızın ışığında iz bırakır. Yıldız ışığının tayfına baktığımızda, atmosferik moleküllerin soğurması nedeniyle oluşan karanlık çizgiler, tayfta bir tür barkot ya da imza oluşturur. Bu imza, gezegenin kimyasal bileşimini belirlememize yardımcı olur.
Bu potansiyel su zengini mini-Neptünlerden birinin var olduğunu kanıtlamak, bu benzersiz gezegenlerin –hidrojen ve helyum açısından zengin, su açısından zengin ya da her ikisi birden– ev sahibi yıldızlarının etrafında nasıl oluştuğunu ve evrimleştiğini anlamanın kapısını açacaktır. Şu anda, Hubble Uzay Teleskobu yalnızca en büyük ve en sıcak gezegenleri veya sıcak Jüpiterleri görebiliyor. Ancak James Webb Uzay Teleskobu, 2021’in sonlarında fırlatıldığında, mini-Neptünler gibi daha küçük ve soğuk gezegenleri tespit edebilecek veya takip edebilecek. Yine de, James Webb Uzay Teleskopu’nun esas görevi dış-gezegenlerin bileşenlerini ortaya çıkarmak olmayacak ve bilim insanları gözlem süresi için rekabet edecek. Neyse ki, Avrupa Uzay Ajansı’nın, nasıl oluştuklarını ve geliştiklerini anlamak için tamamen dış-gezegenleri incelemeye adanmış bir projesi bulunmakta. 2028’den itibaren, Atmosferik Uzaktan Algılamalı Kızılötesi Büyük Gezegen Araştırması (ARIEL), yaklaşık 1.000 dış-gezegeni yakından incelemeyi amaçlayan dört yıllık bir çalışma başlatacak.
