Gökadamızdaki en genç gezegenler için yeni bir yöntem
ALMA’yı kullanan iki bağımsız gökbilimciler ekibi yeni doğan yıldız HD 163296 etrafındaki üç genç gezegene dair ikna edici kanıtları gözler önüne serdi. Yeni bir gezegen bulma yöntemi kullanan gökbilimciler genç yıldızın etrafındaki gaz diskinde üç adet tedirginlik tespiti yaptı: yeni oluşmuş gezegenlerin bu yörüngede bulunduğuna dair en güçlü kanıt. Bunlar ALMA tarafından keşfedilen ilk gezegenler olarak göz önüne alınmaktadırlar.
Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizgesi (ALMA) genç yıldızların etrafındaki gaz ve tozla-dolu gezegen fabrikaları olan öncül-gezegen diskleri alanındaki anlayışımızı değiştirmiştir. Bu disklerdeki halkalar ve boşluklar öncül-gezegenlerin varlığına dair ilgi çekici ikinci derece kanıtlar sunmaktadır [1]. Bununla birlikte, diğer olgular da bu özelliklerden sorumlu olabilmektedir.
Ancak şimdi yeni bir gezegen-avlama yöntemi kullanan iki farklı gökbilimciler ekibi genç bir yıldızın etrafındaki gezegen oluşum diski içindeki gaz akışında meydana gelen beklenmedik desenleri tespit ederek, yeni doğmuş bir yıldızın etrafındaki yörüngede dolanan yeni oluşan gezegenlerin belirgin, ayırt edici özelliklerini onayladı [2].
“Bir öncül-gezegen diski içindeki gaz akışını ölçmek genç bir yıldızın etrafındaki gezegenler hakkında daha fazla kesinlik sağlıyor,” diyor iki makaleden birinin başyazarı Avustralya’daki Monash Üniversitesinden Christophe Pinte. “Bu yöntem gezegen sistemlerinin nasıl oluştuklarına dair ümit vadedici yeni bir yön sunuyor”.
Her biri kendi keşfini yapmak üzere ekipler Dünya’dan 330 ışık-yılı uzaklıkta Yay takımyıldızı doğrultusunda yer alan HD 163269’un ALMA gözlemlerini analiz etti [3]. Güneş’in iki katı kütlesine sahip olan bu yıldız sadece dört milyon yıl yaşında — Güneş’in yaşının binde biri kadar.
“Yıldızın öncül-gezegen diskindeki yerel, küçük-ölçekli gaz hareketine baktık. Bu tamamen yeni yaklaşımla ALMA’nın yüksek çözünürlüklü görüntüleri sayesinde gökadamızdaki en genç gezegenlerden bazılarını ortaya çıkarabiliriz,” diyor diğer makalenin baş yazarı Michigan Üniversitesinden gökbilimci Richard Teague.
Disk içindeki toza odaklanmaktansa, ki daha önceki ALMA gözlemleriyle açık bir şekilde görüntülenmişti, gökbilimciler disk boyunca yayılan karbon monoksit (CO) gazını araştırdı. CO molekülleri milimetre-dalgaboyunda ayırt edici çok özel bir ışık yaymakta ve ALMA da bunu ayrıntılı bir şekilde gözleyebilmektedir. Doppler etkisi nedeniyle bu ışığın dalgaboyunda meydana gelen göze çarpmayan değişiklikler disk içindeki gaz hareketlerini ortaya çıkarmaktadır.
Teague liderliğindeki ekip yıldızdan 12 milyar ve 21 milyar kilometre uzaklıktaki iki gezegeni tespit etti. Pinte liderliğindeki diğer ekip ise yıldızdan yaklaşık 39 milyar kilometre uzaklıktaki bir gezegeni tespit edebildi [4].
İki ekip aynı yöntemin çeşitli varyasyonlarını kullanarak gaz akışındaki anomalilikleri aradı — CO salmasının dalga boyundaki kayma buna kanıt oldu — bu da gazın büyük kütleli bir nesne ile etkileştiğini göstermektedir [5].
Teague tarafından kullanılan teknik, gaz akışındaki ortalama değişimleri yüzde bir kaç küçüklüğüne kadar elde edilmesini sağlayarak çoklu gezegenlerin yıldıza yakın bölgedeki gaz hareketleri üzerindeki etkiyi ortaya çıkarmaktadır. Pinte tarafından kullanılan teknikte ise gaz akışı daha doğrudan ölçülerek diskin daha dış kısımları ölçülebilmektedir. Bu yazarların üçüncü gezegenin yerini daha hassas bir şekilde belirlemesini sağlamakta ancak yaklaşık olarak % 10’dan büyük akış değişimlerini takip edebilmektedir.
Her iki durumda da, araştırmacılar gaz akışının çevresindekilerle uyuşmadığı alanları tespit etmişlerdir — bir nehirdeki taşın etrafında oluşan minik bir girdap gibi. Bu hareketi dikkatlice analiz ederek Jüpiter’e benzer kütledeki gezegensel nesnelerin etkilerini kolayca görebilmişlerdir.
Bu yeni yöntem gökbilimcilerin öncül-gezegenimsi kütleleri daha hassas olarak ölçmelerini ve daha az oranda hataya düşmelerini sağlamaktadır. “Artık ALMA’yı gezegen tespiti işinin başına ve merkezine alıyoruz,” diyor eş-yazar Michigan Üniversitesinden Ted Bergin.
Her iki ekip de bu yöntemi iyileştirmeye devam edecek ve diğer disklere uygulayacaklar. Bu sayede bir gezegenin doğumu sırasında atmosferlerinin nasıl oluştuğu ve hangi elementlerin ve moleküllerin burada yer aldığı daha iyi bir şekilde anlaşılabilecek.
Notlar
[1] Geçtiğimiz yirmi yılda binlerce ötegezegen keşfedilmiş olsa da, öncül gezegenlerin tespiti bilimin sınırlarını zorlamaya devam etmiş ve şimdiye kadar kesin bir tespit olmamıştı. Ötegezegenleri bulmak için şu an kullanılan teknikler tamamen oluşmuş gezegenler için uygundur — bir yıldızın yer değiştirmesi ya da geçiş yapan gezegen nedeniyle yıldız ışığında meydana gelen sönümlenme — bu nedenle öncül gezegenlerin tespitinde kullanılamamaktadır.
[2] Bir gezegen varlığında yıldızın etrafındaki gazın hareketi oldukça basit ve tahmin edilebilir bir desen izlemektedir (Kepler dönmesi). Hem yeri hem de uyumu açısından her ikisini de başka bir nesnenin yerine getirmesi mümkün olmayan, sadece görece büyük kütleli bir nesnenin varlığında meydana gelebilecek tedirginliklerdir.
[3] ALMA’nın dikkat çekici HD 163269 görüntüleri ve benzer diğer sistemler öncül-gezegen disklerinde ve eş merkezli halkalarda merak uyandırıcı desenler ortaya çıkarmaktadır. Bu boşluklar öncül-gezegenlerin gaz ve tozu yörüngelerinden temizledikleri ve bir kısmını ise kendi atmosferlerinde kullandıklarına işaret edebilir. Bu özel yıldız diskinin daha önceki bir çalışması toz ve gaz içindeki boşlukların üst üste bindiğini göstermekte bu da en azından iki gezegenin burada oluştuğuna işaret etmektedir.
Bu başlangıç gözlemleri ile gezegenlerin kütlelerini hassas bir şekilde tahmin etmek mümkün değildir.
[4] Bu Dünya Güneş arası mesafenin 80, 140 ve 260 katına karşılık gelmektedir.
[5] Bu yöntem on dokuzuncu yüzyılda Neptün gezegenin keşfine yol açan şeye benzerdir. O durumda Uranüs gezegenin hareketindeki bozulmalar bilinmeyen bir nesnenin kütle çekimsel etkisi ile takip edilmiş ve 1846 yılında görsel olarak keşfine ve Güneş Sistemindeki gezegen sayısının sekize çıkmasını sağlamıştır.
ESO-Türkiye (Arif Solmaz, Çağ Üniversitesi, Uzay Gözlem ve Araştırma Merkezi, Mersin)
