WASP-18 b: Bir ötegezegenin 3 boyutlu atmosferi

Bir ötegezegenin 3 boyutlu atmosferi

Uzay teleskobundan elde edilen gözlemleri kullanarak James Webb, bir dış gezegenin üç boyutlu sıcaklık haritasını çıkaran ilk kişiydi. Bu, ultra sıcak Jüpiter WASP-18 b'nin atmosferinde farklı sıcaklık bölgelerinin keşfedilmesine yol açtı; bunlardan birinde su buharı o kadar sıcaktır ki ayrışır.

Sanatçının WASP-18 b adlı ötegezegen tasviri. [ Daha büyük resmi görüntüle ]

Dünya'dan yaklaşık 400 ışık yılı uzaklıktaki WASP-18 b, Jüpiter'e benzeyen bir gaz devi. Graz'daki Avusturya Bilimler Akademisi Uzay Araştırma Enstitüsü'nden Patricio Cubillos, "Ancak, güneş sistemimizdeki hiçbir gezegene benzemeyen uç bir dünya," diyor. "WASP-18 b, yıldızının yörüngesinde o kadar yakın bir yörüngede dönüyor ki, yörüngesini bir günden kısa sürede tamamlıyor. Yıldızın yoğun radyasyonu atmosferini yaklaşık 3000 °C'lik sıcaklıklara kadar ısıtıyor." WASP-18 b nispeten güçlü bir sinyal verdi ve bu nedenle yeni haritalama tekniğini test etmek için iyi bir adaydı.

Şimdi sunulan çalışma, 3 boyutlu tutulma haritalaması veya spektroskopik tutulma haritalaması adı verilen bir tekniğe dayanıyor ve James Webb Uzay Teleskobu ile yüksek hassasiyetli gözlemler için tutulma haritalamasının potansiyelini gösteren 2023'teki 2 boyutlu modele dayanıyor. (JWST) Gösterildi. Ötegezegenlerin keşfi başlı başına zordur; genellikle ana yıldızlarının parlaklığının yüzde birinden daha azını yayarlar. Doğru yörünge yönelimine sahip gezegenler için gökbilimciler, gezegen ana yıldızının arkasından geçerken oluşan parlaklık düşüşünü gözlemleyerek emisyonlarını ölçebilirler; bu olguya örtülme veya tutulma da denir.

3B tutulma haritalama tekniği bir adım daha ileri gidiyor: Bu toplam radyasyonun çok küçük kısımlarını ölçüyor ve bunları, yıldızlarının arkasında kaybolup tekrar belirdikleri sırada gezegenin belirli bölgelerine atıyor. Gezegenin atmosferindeki su buharı tarafından emilim, üçüncü boyutu sağlıyor. Gözlemlenen ışık daha sonra farklı dalga boylarına veya renklere ayrılıyor: Su tarafından en güçlü şekilde emilen dalga boyları, atmosferin üst katmanlarının (stratosfer) incelenmesini sağlarken, su tarafından daha az emilen dalga boyları ışığın daha derin katmanlara nüfuz etmesini sağlıyor. Araştırmacılar, bu ölçümleri birleştirerek gezegenin atmosferinin üç boyutlu bir haritasını oluşturabiliyorlar: enlem, boylam ve irtifa.

Yeni harita, WASP-18 b'nin görünür "gündüz yüzünde" sıcaklık ve muhtemelen kimyasal bileşim açısından farklılık gösteren spektroskopik olarak belirgin bölgeler olduğunu doğruladı. Gezegen, yıldız ışığının en doğrudan vurduğu ve rüzgarların ısıyı yeniden dağıtmak için yetersiz göründüğü dairesel bir "sıcak nokta" sergiliyor. Sıcak noktayı çevreleyen, gezegenin görünür dış kenarlarına daha yakın, daha soğuk bir "halka" bulunuyor.

Cubillos, "Sıcak nokta bölgesinde, sıcaklığın irtifayla arttığını gördük, bu da sıcak bir stratosfere işaret ediyor," diyor. "Ancak halka bölgesinde tamamen farklı bir termal yapı bulduk. Burada sıcaklık irtifayla düşüyor ve sıcak noktadan 1000°C daha soğuk." Ölçümler ayrıca sıcak noktadaki su buharı içeriğinin WASP-18b'nin geri kalanına göre daha düşük olduğunu gösterdi. Cornell Üniversitesi Astronomi Enstitüsü'nden Ryan Challener, "Bunun, gezegenin bu bölgede o kadar sıcak olduğunun ve suyu parçalamaya başladığının kanıtı olduğuna inanıyoruz," diye açıklıyor. "Bu teoride öngörülüyordu, ancak şimdi gerçek gözlemlerle görmek gerçekten heyecan verici."

IWF Direktörü Christiane Helling, "WASP-18 b bizim için zaten eski bir tanıdık," diye vurguluyor. WASP-18 b'nin JWST tarafından ek gözlemlenmesi, su dışındaki kimyasal bileşiklerin tespit edilmesini sağlayacak ve ilk 3 boyutlu tutulma haritasının mekansal çözünürlüğünü daha da artıracak. Cubillos, "Bu teleskop ve bu yeni teknikle, güneş sistemindeki komşularımızla aynı şekilde ötegezegenleri inceleyebiliyor ve Jüpiter'in Büyük Kırmızı Lekesi ve bulut bantları gibi detayları gözlemleyebiliyoruz," diye ekliyor. Şimdiye kadar doğrulanan 6.000'den fazla ötegezegen arasında, bu teknik kullanılarak haritalanabilen yüzlerce başka sıcak Jüpiter de bulunuyor. Challener, "Ötegezegenleri popülasyonlar halinde 3 boyutlu olarak anlamaya başlıyoruz ki bu çok heyecan verici," diye ekliyor.

2009'daki keşfinden bu yana, gökbilimciler WASP-18 b'ye hayran kaldılar çünkü Güneş Sistemimizde buna benzer bir şey yok. WASP-18 b'nin yıldızının (Güneşimizden biraz daha büyük) etrafındaki bir yörüngesi yalnızca 23 saat sürüyor. Yer tabanlı gözlemevlerine ek olarak, Hubble , Chandra , TESS ve Spitzer uzay teleskopları da bu ultra sıcak gaz devini gözlemledi. James Webb Uzay Teleskobu da onu gözlemlemeye başladığından beri, araştırmacılar yeni keşifler yapıyor.

Ekip bulgularını dergide yayınlanan uzman bir makalede rapor ediyor Nature Astronomy dergisinde yayımlandı.