Keck Gözlemevi’nin yeni bir çalışması, dev gezegenlerin büyük kütleli kahverengi cücelerden daha hızlı dönebildiğini göstererek, gezegen sistemlerinin nasıl oluştuğu ve evrimleştiği hakkında önemli ipuçları ortaya koyuyor.
Güneş sistemimizde özellikle Jüpiter ve Satürn hızlı döner; her biri yaklaşık 10 saatte tam bir tur tamamlar ve birlikte güneş sisteminin dönme enerjisinin büyük bir kısmını barındırır.
Gökbilimciler uzun zamandır bir gezegenin kütlesinin dönüş hızıyla bağlantılı olabileceğinden şüpheleniyordu. Bu fikri test etmek için araştırmacılar, Hawaii Maunakea’da bulunan WM Keck Gözlemevi’ni kullanarak 32 uzak gaz devi ve kahverengi cüceyi incelediler.
Bu gruba Jüpiter’den daha büyük altı dev gezegen ve 25 kahverengi cüce eşlikçisi dahildi. Keck verilerini kullanan ekip, kütle, boyut ve yaş faktörlerini hesaba kattıktan sonra gaz dev gezegenlerin daha büyük kütleli cisimlerden daha hızlı döndüğünü buldu.
Araştırmacılar ayrıca sonuçlarını daha önceki dönüş ölçümleriyle birleştirerek, 43 yıldız ve alt yıldız eşlikçisi ve dev gezegenin yanı sıra 54 serbest yüzen kahverengi cüce ve gezegen kütleli cisimden oluşan özel bir örneklem oluşturdu.
Araştırma, Northwestern Üniversitesi’nin Disiplinlerarası Astrofizik Araştırma ve Keşif Merkezi (CIERA) bilim insanları tarafından yürütüldü.
Gökbilimciler Öte gezegenlerin Dönme Hızlarını Nasıl Ölçtüler?
Bu çalışmada gözlenen gezegenlerin çoğu, yıldızlarının etrafında Dünya ile Güneş arasındaki mesafeye göre, onlarca ila yüzlerce astronomik birim (AU) uzaklıktaki yörüngede dönüyordu.
Gökbilimciler, bu kadar uzak dünyaların nasıl oluştuğunu, bunun yıldız çevresi diskinde kademeli bir süreç mi yoksa yıldızlarınkine benzer bir kütle çekim çökmesi mi olduğunu hala tartışıyorlar.
Bunu araştırmak için ekip, dönen gezegenlerden gelen ışığı izole etmek amacıyla Keck Gezegen Görüntüleme ve Karakterizasyon Cihazı’nı (KPIC) kullandı.
Bilim insanları bu özellikleri analiz ederek bir gezegenin ne kadar hızlı döndüğünü belirleyebilir. Çalışmanın lideri, Northwestern Üniversitesi’nden CIERA araştırmacısı Dino Chih-Chun Hsu şöyle diyor:
“Dönme hareketi, bir gezegenin nasıl oluştuğunun fosil kaydıdır. Bunların dönüşlerini ölçerek, onları on ila yüz milyonlarca yıl önce şekillendiren fiziksel süreçleri bir araya getirebiliriz. KPIC ile, bir gezegenin yakındaki diğer yıldızlar etrafındaki dönüşünü ortaya koyan bu küçük sinyalleri tespit edebiliyoruz.”
“Sonuçlarımız, hem gezegenin kütlesinin hem de gezegenin kütlesi ile yıldızının kütlesi arasındaki oranın, gezegenin nihai dönüş hızını etkilediğini göstermektedir. Bu da bu sistemlerin nasıl oluştuğunun fiziğini daraltmamıza yardımcı oluyor.”
Gezegen Kütlesi, Manyetik Alanlar ve Dönme
Bu karmaşık ilişki, özellikle bir gezegen ve bir kahverengi cüce örneğiyle gösterilebilir. HR 8799 sisteminde, Jüpiter’in kütlesinin yaklaşık 7 katı olan bir gaz devi, aynı sistemdeki Jüpiter’in kütlesinin 24 katı olan bir kahverengi cüce eşinden altı kat daha hızlı dönmektedir.
Bu durum, gezegenin oluşum aşamasındaki manyetik alanı ile gezegen çevresindeki disk arasındaki etkileşimler sonucu dönme hızının azalmasıyla açıklanabilir.
Temelde, daha büyük kütleli eş cismin dönüş hızı, çok daha güçlü bir manyetik alana sahip olması nedeniyle yavaşlamıştı. Boyut, kütle ve dönüş arasındaki bu ilişkiyi anlamak, bilim insanlarının güneş sistemimizin tarihi hakkında daha fazla bilgi edinmelerine de yardımcı olur.
Hsu şöyle diyor: “Açısal momentumun gezegenler arasında dağılım şekli, bir gezegen sisteminin genel mimarisini etkiler. Dünya’nın dönüşü ve manyetik alanı bile nihayetinde güneş sistemi oluştuğunda bu dönüş bütçesinin nasıl bölündüğüyle bağlantılıdır.”
“KPIC, türünün ilk örneği olan ve öte gezegenleri incelemek için tamamen yeni bir yol açan bir araçtır. Daha önce tespit edilmesi neredeyse imkansız olan dönüş gibi özellikleri ölçmemizi sağladı.”
HISPEC ile Gelecekteki Öte gezegen Araştırmaları
Araştırma ekibi, “başıboş gezegenler” olarak da bilinen serbest yüzen gezegenlerin (FFP) dönüşlerini inceleyerek çalışmalarını genişletmeyi planlıyor.
Ayrıca bu gezegenlerin atmosferlerinin bileşimini de araştırmayı umuyorlar. Bu, Keck Gözlemevi’nin 2027’de faaliyete geçecek olan Yüksek Çözünürlüklü Kızılötesi Spektrografı ile Öte gezegen Karakterizasyonu (HISPEC) gibi yeni nesil enstrümanlar tarafından desteklenecektir.
Hsu’nun açıkladığı gibi, HISPEC bu ölçümleri daha küçük ve daha uzak dünyalara kadar genişletecektir. Northwestern Üniversitesi’nden Jason Wang şöyle açıklıyor:
“KPIC’ten öğrendiğimiz dersleri, daha iyi hassasiyete, daha yüksek spektral çözünürlüğe ve daha geniş dalga boyu kapsamına sahip olacak HISPEC’e aktardık.”
“HISPEC ile dönüşlerini ölçebileceğimiz gezegen sayısını önemli ölçüde artırabileceğiz ve özellikle kendi Jüpiter’imize daha yakın gezegenleri inceleyerek Jüpiter’imizin tipik olup olmadığını görebileceğiz.”
Hsu ise, “Gezegen dönüşünün bize neler anlatabileceğini keşfetmeye henüz yeni başlıyoruz. Gelecekteki aletler ve daha büyük teleskoplarla, daha da fazla gezegenin dönüşünü ölçebilecek ve tüm gezegen sistemlerinde dönüşü, kimyayı ve oluşum tarihini birbirine bağlayabileceğiz” dedi.
