Gök bilimciler dev bir gezegeni oluşum aşamasında yakaladı

Elias 2-24 b olarak bilinen genç gezegen, ev sahibi yıldızının etrafındaki gaz ve toz diskinin içinde gömülü duruyor.

Gezegenin aşırı genç olması, araştırmacıları büyük gezegenlerin ne kadar hızlı şekillenebileceğini yeniden düşünmeye zorluyor.

Şili'deki Astrofizik Çalışmaları Enstitüsünde profesör ve sonuçları detaylandıran makalenin ortak yazarı olan Lucas Cieza, gezegen oluşum modellerinin daha önceki en genç gezegen rekorunu elinde tutan ve tamamı 5 milyon yıldan daha yaşlı olan sistemleri açıklamakta zorlandığını söyledi.

Cieza, Elias 2-24 b'nin en iyi gezegen oluşum modellerinde bile bazı önemli süreçlerin eksik olduğunu gösterdiğini belirtti.

Tozlu bir diskin içinde saklanan gezegen

Astrophysical Journal Letters dergisinde 16 Eylül'de yayımlanan ve Şili'deki Diego Portales Üniversitesinden doktora adayı Andrea Bernardi liderliğindeki bir çalışmada, yedi yıldızın arşivlenmiş gözlemleri incelendi.

Bu yıldızlar daha önce Hawaii'deki W. M. Keck Gözlemevinde bulunan bir koronagraf ile gözlemlenmişti. Koronagraf, bir yıldızın yoğun ışığının büyük bölümünü engelleyerek gök bilimcilerin yakındaki çok daha sönük nesneleri aramasını kolaylaştırıyor.

Söz konusu yedi yıldızın her biri toz, gaz, buz ve kayalık materyallerle dolu bir enkaz diskiyle çevrili bulunuyor. Gök bilimciler bu disklerdeki boşluklar ve diğer desenlerle özellikle ilgileniyor çünkü bu tür özellikler gezegenlerin oluştuğuna ve çevrelerindeki materyalde yollar açtığına işaret edebiliyor.

Yıldızlardan gelen parlak ışığı bastıran ekip, bu disklerin içinde başka türlü tespit edilmesi zor olan sönük gezegenleri aradı. Bernardi, gezegenlerin bu boşlukları oydukları için oralarda bulunması gerektiğini ve Elias 2-24 b'yi tam olarak orada bulduklarını ifade etti.

Elias 2-24 b kabaca Jüpiter'in kütlesine sahipken, ev sahibi yıldızı Dünya'dan yaklaşık 450 ışık yılı uzaklıkta bulunuyor. Sistem çok genç olduğu için gök bilimcilere kendi güneş sistemimizin milyarlarca yıl önceki haline benzeyebilecek koşulları incelemek için nadir bir fırsat sunuyor.

Gezegensel bir inşaat alanını izlemek

Yıldızlar geniş gaz ve toz bulutlarının içinde oluşuyor. Bir yıldız doğduktan sonra, kalan materyal bir disk içinde onun etrafında dönmeye devam ediyor.

Zamanla bu diskteki parçacıklar çarpışabiliyor, birbirine yapışabiliyor ve giderek daha büyük nesnelere dönüşerek sonunda çevrelerindeki materyalde yollar açan gezegenler üretebiliyor.

Yeni doğan gezegenler genellikle oluştukları gaz ve tozun arkasına saklandıkları için bu en erken aşamayı incelemek zorluk taşıyor. Bilinen ötegezegenlerin çoğu bunun yerine geçiş yöntemiyle keşfedildi. Bir geçiş, bir gezegenin bizim bakış açımızdan yıldızının önünden geçerek yıldızın parlaklığının hafifçe düşmesine neden olduğunda meydana geliyor.

Ancak genç gezegenleri bu şekilde tespit etmek zor olabiliyor. Kalın toz onları gizleyebiliyor ve yıldızlarından çok uzakta dönen gezegenlerin her bir yörüngeyi tamamlaması çok daha uzun sürüyor, bu da geçişleri daha nadir hale getiriyor. Sonuç olarak, şu anda doğrulanmış yaklaşık 6 bin ötegezegenin büyük çoğunluğu milyarlarca yaşında ve yıldızlarına nispeten yakın bir yörüngede dönüyor.

Gök bilimciler bu nedenle teori, bilgisayar simülasyonları ve gezegenlerin kendilerinin genellikle görünmez kaldığı disklerle çevrili genç yıldızların gözlemlerini birleştirerek gezegen oluşum modelleri oluşturuyor. Elias 2-24 b gibi daha fazla son derece genç dünyayı keşfetmek, bu modelleri geliştirmek için önemli kanıtlar sağlayabiliyor.

Cieza, galaksinin sürekli olarak yeni yıldızlar ve gezegenler ürettiğini, bu nedenle evrimin her aşamasında çok sayıda bulunduğunu söyledi. Bunun, tüm süreci teorik olarak görebileceğimiz anlamına geldiğini ancak çoğu teleskobun tespit edebildiği şeyler konusunda büyük bir boşluk olduğunu belirten Cieza, şu anda bu bebek gezegenlere karşı çoğunlukla kör olduklarını kaydetti.

On yıllık gizem nihayet çözüldü

Yeni doğrulama, gök bilimcilerin yaklaşık on yıldır araştırdığı bir soruyu da çözüyor.

Şili'deki ALMA'dan yapılan önceki gözlemler, Elias 2-24'ü çevreleyen tozlu disk içinde bir boşluk olduğunu ortaya koydu. Daha sonra Avrupa Güney Gözlemevinin Şili'deki Çok Büyük Teleskobu aynı boşluğun içinde sönük bir ışık noktası tespit etti.

Gözlem, gök bilimcilerin genç bir gezegen gördükleri ihtimalini hemen gündeme getirdi. Ancak bu fikri mevcut gezegen oluşum modelleriyle bağdaştırmak zordu.

Bu modellere göre, bir gezegenin yıldızından bu kadar uzak bir mesafede bu kadar büyüyecek yeterli zamana sahip olmaması gerekiyordu. Mevcut tahminler, Güneş'e Jüpiter mesafesinde Jüpiter büyüklüğünde bir gezegen üretmenin yaklaşık 5 milyon yıl sürdüğünü gösteriyor. Böyle bir gezegeni daha uzakta inşa etmenin daha da uzun sürmesi bekleniyor.

Ancak gizemli ışık noktası, yıldızından Dünya'nın Güneş'e olduğundan yaklaşık 55 kat daha uzakta göründü ve şimdiden oluşan bir gezegen gibi davrandığına dair işaretler verdi.

Arşiv gözlemleri gezegeni doğruladı

Bernardi ve meslektaşları, nesnenin önceki gözlemlerde görünüp görünmediğini anlamak için Keck Gözlemevi Arşivi'ne başvurdu. Ekipler, 2018 ve 2020 yıllarında toplanan Keck verilerinde aynı sönük kaynağı buldu.

Gözlemleri birleştiren ve nesnenin zaman içinde nasıl hareket ettiğini izleyen araştırmacılar, bunun bir arka plan yıldızı veya görüntüleme sürecinin yarattığı bir hata değil, yörüngedeki bir gezegen gibi davrandığını belirledi. Bu kanıt, ekibin nesneyi Elias 2-24 b olarak doğrulamasını sağladı.

Genellikle teleskopların ayrı çalıştığını duyduklarını belirten Bernardi, bu doğrulamanın yalnızca birden fazla teleskobun birlikte kullanılmasıyla mümkün olduğunu söyledi. Elias 2-24 b'nin mevcut teleskopların tespit edebileceği sınırda olduğunu aktaran Bernardi, NASA'nın Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu gibi yeni araçlarla bu tür tespitlerin kolaylaşması gerektiğini ifade etti.

Yeni teleskop daha fazla bebek gezegen ortaya çıkarabilir

Otuz Ağustos'ta fırlatılan Roman, mevcut birçok teleskobun yıldızlarının aşırı parlamasından ayırmakta zorlandığı gezegenleri tespit etmek için tasarlanmış daha gelişmiş bir koronagraf taşıyor.

Roman, benzer bir doğrudan görüntüleme yaklaşımı kullanarak, mevcut araçların görmekte zorlandığı gerçek Jüpiter benzerleri de dahil olmak üzere çok daha dar yörüngelerdeki gezegenleri tespit edebilecek kapasiteye sahip bulunuyor. Buna karşılık Elias 2-24 b, yıldızından yaklaşık 10 kat daha uzakta yörüngede dönüyor.

Bu geliştirilmiş yetenek, gök bilimcilere büyük ölçüde gizli kalmış genç bir gezegen popülasyonuna erişim sağlayarak gezegen oluşumu araştırmalarındaki en büyük gözlemsel boşluklardan birini doldurmaya yardımcı olma potansiyeli taşıyor.

Bunun yeni bir keşif çağının sadece başlangıcı olduğunu vurgulayan Cieza, modern teknolojiyle gezegen oluşumunu iş başında görmenin inanılmaz olduğunu ve Roman'ın gezegen avcılığını bir sonraki seviyeye taşıyacağını kaydetti.