Nesne, WISPIT-2 adı verilen genç bir Güneş benzeri yıldızın yörüngesinde dönüyor ve ışığı, kendisini oluştururken hâlâ hidrojen yutan bir dünyayı ele veriyor.

WISPIT-2 ve toz diski boşlukları

Yıllardır gezegen oluşum disklerinin yüksek kontrastlı görüntüleri, gölgeli boşluklarla bölünmüş parlak halkaları gösteriyordu.

Yaygın fikir basitti: Protogezegenler, taze karda kar küreme araçları gibi, yol kat ederler. Ancak bu boşlukların içinde neredeyse hiç gezegen bulunmamıştı, bu da şüphecilere yer bırakıyordu.

Arizona Üniversitesi’nden ekibin lideri Prof. Laird Close, “Gözlemlenen bu disk boşluklarının protoplanetlerden kaynaklandığına dair düzinelerce teorik makale yazıldı, ancak bugüne kadar kimse kesin bir tane bulamadı” dedi.

Profesör Close, WISPIT-2 keşfini “büyük bir olay” olarak nitelendiriyor çünkü gezegenler olması gereken yerlerde sıklıkla bulunmuyor. Bu boşluk, bilim camiasındaki pek çok kişiyi, birçok protoplanet diskinde bulunan halka-boşluk düzenini açıklamak için alternatif açıklamalar aramaya yöneltti.

Close!e göre, “Böyle karanlık boşluklara sahip olmamıza rağmen, içlerindeki sönük öte gezegenleri tespit edemememiz astronomide bir gerginlik noktası oldu. Birçok kişi protogezegenlerin bu boşlukları oluşturabileceğinden şüphe duyuyordu, ama artık gerçekten oluşturabileceklerini biliyoruz.”

WISPIT-2’yi bulan aletler

Leiden Gözlemevi’nden Richelle van Capelleveen ile birlikte Profesör Close ve ekibi, gözlemlerini dünya standartlarında birkaç teleskop kullanarak gerçekleştirdiler.

Şili’deki 6,5 m’lik Magellan Teleskobu’na monte edilmiş MagAO-X aşırı adaptif optik sistemine güvendiler. Uzmanlar ayrıca, Şili’deki ESO’nun Çok Büyük Teleskobu’nun yanı sıra Arizona’daki ikiz 8.4 m’lik Büyük Dürbün Teleskobu’nu da kullandılar.

MagAO-X (Macellan Adaptive Optics System eXtreme), Dünya atmosferinin bulanıklığını gerçek zamanlı olarak ortadan kaldırıyor. Bu sayede, yeni doğan gezegenlere dair en iyi ipuçlarının bulunduğu görünür dalga boylarında son derece keskin görüntüler elde ediliyor.

Yeni doğmuş bir dünyayı fark etmek

Av, belirli bir işarete odaklandı: hidrojen-alfa, süper sıcak hidrojen plazması tarafından yayılan koyu kırmızı dalga boyuna karşılık gelir. Gaz, büyüyen bir gezegene serbest düştüğünde, çarpma onu H-alfa’da parlayacak kadar ısıtabilir.

Close, “Gezegenler oluşup büyürken, çevrelerinden hidrojen gazı emerler ve bu gaz, uzaydan gelen dev bir şelale gibi üzerlerine çökerek yüzeye çarpar. Son derece sıcak bir plazma oluşturur ve bu da belirli bir H-alfa ışık imzası yayar” dedi.

MagAO-X, genç protogezegenlerin üzerine düşen hidrojen gazını tespit etmek için özel olarak tasarlandı ve bu şekilde onları tespit edebiliyoruz. Yıldız ile diskin iç kenarı arasındaki merkezi boşlukta ikinci, daha da yakın bir aday ortaya çıktı.

Close, bunu kariyerindeki en önemli keşiflerden biri olarak nitelendirerek, “Uyarlanabilir optik sistemini çalıştırdığımızda gezegen doğrudan üzerimize atladı” dedi.

WISPIT-2’nin yeni gezegeninin içi

Dıştaki nesne WISPIT-2b olarak adlandırıldı. Yıldızından yaklaşık 56 AB uzaklıkta yer alıyor; yani Güneş Sistemimize nakledildiğinde Neptün’ün yörüngesinin çok ötesinde. Modellemeler, kütlesinin yaklaşık beş Jüpiter kadar olduğunu gösteriyor.

Ekip, boşluğun içinde, yaklaşık 14-15 AB uzaklıkta, yaklaşık dokuz Jüpiter kütlesine sahip aday CC1’i işaretledi. Bu kütleler, kısmen Arizona Üniversitesi’nden Gabriel Weible tarafından Büyük Dürbün Teleskobu’nda toplanan termal kızılötesi verilerden çıkarıldı.

Weible, “Bu, bizim Jüpiter ve Satürn’ümüzün şu ankinden 5.000 kat daha gençken göründüklerine benziyor. WISPIT-2 sistemindeki gezegenler, bizim gaz devlerimizden yaklaşık 10 kat daha büyük ve daha dağınık görünüyor.”

“Genel görünüm, muhtemelen yakınlardaki bir ‘uzaylı gökbilimcinin’ 4,5 milyar yıl önce çekilmiş Güneş Sistemimizin ‘bebeklik fotoğrafı’nda görebileceğinden çok da farklı değil” dedi.

Diskin kendisi oldukça ayrıntılı: dört parlak halka, dört karanlık boşluk ve muhtemelen onları şekillendiren iki gezegen. Geometri, gömülü dünyaların toz ve gazı çekerek nasıl şeritler oluşturduğuna dair onlarca yıllık teoriyle örtüşüyor.

Close, “MagAO-X adaptif optik sistemimiz, H-alfa dalga boyunda iyi çalışacak şekilde benzersiz bir şekilde optimize edilmiştir; böylece parlak yıldız ışığını sönük proto-gezegenden ayırabilirsiniz” dedi.

Kızılötesi keşif doğrulandı

Galway Üniversitesi’nden van Capelleveen ve meslektaşları, bir diğer araştırmada gezegeni termal kızılötesi ışıkta tespit ettiklerini ve VLT’nin SPHERE cihazıyla halkaların ayrıntılarını açıkladıklarını bildiriyorlar. Aynı sistemdeki bu bağımsız pencere, H-alfa bulgusunu destekliyor.

Van Capelleveen, “Gezegenleri gençliklerinin geçici zamanlarında görebilmek için gökbilimcilerin genç disk sistemleri bulması gerekiyor. Bu sistemler nadirdir çünkü bu, gezegenlerin gerçekten daha parlak ve tespit edilebilir olduğu tek zamandır.” 

“WISPIT-2 sistemi bizim güneş sistemimizle aynı yaşta olsaydı ve ona bakmak için aynı teknolojiyi kullansaydık, hiçbir şey göremezdik. Her şey çok soğuk ve çok karanlık olurdu” dedi.

WISPIT-2 bir dönüm noktası olarak

Şimdiye kadar, doğrudan görüntülenen her “birikimli” protogezegen, gerçek bir boşlukta değil, bir diskin iç boşluğunda ortaya çıkmıştı. Şüpheciler, halkaların gezegenler olmadan, manyetik alanlar veya toz kimyası yoluyla oluşabileceğini savundular.

Gerçek, gaz tüketen bir dünyanın bir boşluğa gömüldüğünü görmek bu döngüyü kapatır: Uzun zamandır şüphelenilen gezegen-boşluk bağlantısı en azından bir ders kitabındaki örnekte geçerlidir. Güneş sistemimiz de 4,5 milyar yıl önce benzer bir disk olarak başladı.

Protoplanetlerin bu disklerde nerede ve nasıl yer aldığını belirlemek ve onları hala beslenirken yakalamak, gökbilimcilerin Jüpiter ve Satürn gibi devlerin nasıl bir araya geldiğine dair modelleri test etmelerine olanak sağlıyor.

Bu bulgular aynı zamanda gezegenlerin enkazı nasıl şekillendirdiğini ve içlerindeki daha küçük kayalık dünyaların oluşumunu nasıl sağladığını da ortaya koyuyor.

MagAO-X ve diğer aşırı adaptif optik sistemleri artık H-alfa ve kızılötesine ayarlı olduğundan, daha fazla hedef onları takip edecektir. Boşluklar uzun süre boş kalmayabilir.