Karnegi Elm İnstitutu tərəfindən

 Redaktorların qeydləriBu rəssamın konsepsiyası TOI-561 b ekzoplanetindəki geniş maqma okeanının üstündəki qalın atmosferin necə görünə biləcəyini göstərir. NASA-nın James Webb Kosmik Teleskopu tərəfindən planetin gündüz tərəfindən çəkilən işığın ölçülməsi göstərir ki, ulduzundan aldığı güclü radiasiyaya baxmayaraq, TOI-561 b çılpaq qaya deyil. Müəllif: NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)

Karneginin rəhbərlik etdiyi astronomlar qrupu Günəş sistemimizdən kənarda qayalı bir planetin ətrafında atmosferin mövcudluğuna dair ən güclü dəlil aşkar etdi. Onların ” The Astrophysical Journal Letters” jurnalında dərc olunmuş işi NASA-nın JWST-dən istifadə edərək gözlənilməz bir yerdə – maqma okeanına ev sahibliyi edən qədim, ultra-isti super Yer kürəsində – yadplanetli atmosferi aşkar etdi.

TOI-561 b, Yer kürəsinin kütləsindən təxminən iki dəfə böyük olan qayalı bir dünyadır, lakin ev sahibi ulduzuna yaxınlığı səbəbindən ev planetimizə çox bənzəmir. Ulduz Günəşimizdən bir qədər az kütləli və daha soyuq olsa da, planet öz Günəş sistemimizdə Merkurinin qırxda bir məsafəsində orbitdə fırlanır. TOI-561 b -də bir il cəmi 10,56 saat davam edir və planetin bir tərəfi daimi gün işığındadır.

Məqalənin ikinci müəllifi, Carnegie Science Postdoctoral üzvü Nikol Uollak izah etdi: “Digər sistemlər haqqında bildiklərimizə əsasən, astronomlar bu kimi bir planetin yarandıqdan sonra uzun müddət öz atmosferini saxlaya bilməyəcəyini proqnozlaşdırardılar.” “Lakin müşahidələrimiz göstərir ki, onun ətrafı nisbətən qalın bir qaz örtüyü ilə əhatə olunub və bu da ultra qısa dövrlü planetlər haqqında ənənəvi fikirləri alt-üst edir.”

Günəş sistemimizdə daha kiçik və daha isti planetlər formalaşma illərində onları əhatə edən ilkin qaz örtüyünə yapışa bilməmişdilər. Lakin TOI-561 b-nin ulduzu Günəşimizdən daha qədimdir və atmosferi toxunulmaz olaraq qalır.Bu rəssamın konsepsiyası, NASA-nın James Webb Kosmik Teleskopu və digər rəsədxanaların müşahidələrinə əsaslanaraq, ultra isti super Yer ekzoplanetinin TOI-561 b-nin necə görünə biləcəyini göstərir. Webb məlumatları planetin qlobal maqma okeanının üzərində qalın bir atmosferlə əhatə olunduğunu göstərir. Mənbə: NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)

Bu atmosferin mövcudluğu planetin qeyri-adi dərəcədə aşağı sıxlığını izah etməyə kömək edə bilər.

Məqalənin aparıcı müəllifi, Carnegie Science astronomu Johanna Teske izah etdi: “Bu , super şişirdilmiş və ya ‘pambıq konfet’ planeti adlandırdığımız planet deyil , amma Yerə bənzər bir tərkibə malik olsaydı, gözlədiyinizdən daha az sıxdır”.

Müşahidə proqramını hazırlayarkən, komanda planetin aşağı sıxlığının nisbətən kiçik dəmir nüvəsi və Yerin daxili hissəsini təşkil edən qayalardan daha az sıxlığı olan qayadan ibarət mantiya ilə izah edilə biləcəyini düşündü.

Teske bunun məntiqli ola biləcəyini qeyd edir: “TOI-561 b, Süd Yolunun qalın disk adlanan bölgəsində yerləşən çox qədim – Günəşdən iki dəfə böyük – dəmir çatışmazlığı olan bir ulduzun ətrafında fırlanması ilə ultra qısa dövrlü planetlər arasında fərqlənir. O, öz Günəş sistemimizdəki planetlərdən çox fərqli kimyəvi mühitdə əmələ gəlmiş olmalıdır.”2024-cü ilin may ayında NASA-nın James Webb Kosmik Teleskopunda NIRSpec (Yaxın İnfraqırmızı Spektroqraf) tərəfindən çəkilmiş emissiya spektri, ultra isti super Yer ekzoplaneti TOI-561 b-dən gələn 3-5 mikronluq işığın müxtəlif dalğa uzunluqlarının parlaqlığını göstərir. Məlumatların nəzəri modellərlə müqayisəsi planetin çılpaq bir qaya olmadığını, əksinə uçucu maddələrlə zəngin bir atmosferlə əhatə olunduğunu göstərir. Məlumatlar (ağ dairələr) planetin ulduzun arxasında hərəkət etdiyi ikincil tutulmadan əvvəl, tutulma zamanı və sonra ulduz-planet sisteminin parlaqlığındakı dəyişikliyin ölçülməsinə əsaslanır. TOI-561 b ulduza təkbaşına görmək üçün çox yaxın olsa da, planetdən gələn işığın miqdarını planetin və ulduzun birləşdirilmiş parlaqlığından (planet ulduzun yanında olduqda ölçülür) ulduzun parlaqlığını (planet ulduzun arxasında olduqda ölçülür) çıxmaqla hesablamaq olar. TOI-561 b-nin tərs kilidləndiyi düşünülür, bu da bu müşahidə zamanı ölçülən planetar işığının əksəriyyətinin gündüzdən gəldiyi deməkdir. Müqayisə üçün üç model spektri göstərilir. Əgər TOI-561 b-nin atmosferi olmayan tünd çılpaq qaya səthi (hamar boz xətt) və ya nazik qaya-buxar atmosferi (kəskin bənövşəyi xətt) varsa, planetin gündüz tərəfi əslində olduğundan xeyli parlaq görünməlidir. Bunun əvəzinə, məlumatlar su, oksigen və karbon qazı kimi uçucu maddələrlə zəngin bir atmosferlə daha uyğundur. (Burada göstərilən model 100% su buxarından ibarət bir atmosfer fərz edir.) Mənbə: Şəkil – NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI) Məlumat – Johanna Teske (Carnegie Science Earth and Planets Laboratory), Anjali Piette (Birmingem Universiteti), Tim Lichtenberg (Groningen), Nicole Wallack (Carnegie Science Earth and Planets Laboratory)

Bu o deməkdir ki, onun tərkibi kainatın nisbətən gənc olduğu dövrdə əmələ gələn planetləri təmsil edə bilər.

Amma ekzotik daxili kompozisiya hər şeyi izah edə bilməz.

TOI-561 b-ni öyrənməyə qərar verərkən, tədqiqat qrupu həmçinin onun daha böyük və daha az sıx görünməsini təmin edən qalın bir atmosferlə əhatə oluna biləcəyindən şübhələndi.

TOI-561 b atmosferinin mövcudluğunu yoxlamaq üçün astronomlar JWST-nin Yaxın İnfraqırmızı Spektroqraf (NIRSpec) cihazından istifadə edərək planetin gündüz temperaturunu yaxın infraqırmızıdakı parlaqlığına əsasən ölçdülər. Planet ulduzun arxasında hərəkət etdikcə ulduz-planet sisteminin parlaqlığının azalmasını ölçməyi əhatə edən bu texnika TRAPPIST-1 sistemində və digər qayalı dünyalarda atmosfer axtarışında istifadə edilənə bənzəyir.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Əgər TOI-561 b, gecə tərəfinə istilik daşımaq üçün atmosferi olmayan çılpaq bir qaya olsaydı, onun gündüz temperaturu 4900 dərəcə Farenheytə (2700 dərəcə Selsi) yaxınlaşmalı idi. Lakin NIRSpec müşahidələri göstərir ki, planetin gündüz temperaturu 3200 dərəcə Farenheytə (1800 dərəcə Selsi) yaxın görünür – hələ də olduqca isti, lakin gözləniləndən daha soyuq.

Nəticələri izah etmək üçün komanda bir neçə fərqli ssenarini nəzərdən keçirdi. Maqma okeanı müəyyən qədər istiliyi dövriyyəyə buraxa bilərdi, lakin atmosfer olmadan gecə tərəfi, ehtimal ki, bərk olardı və bu da gündüz tərəfindən axını məhdudlaşdırardı. Maqma okeanının səthində nazik bir qaya buxarı təbəqəsi də mümkündür, lakin özü də müşahidə ediləndən daha kiçik bir soyutma effektinə malik ola bilər.

“Bütün müşahidələri izah etmək üçün bizə həqiqətən də qalın, uçucu maddələrlə zəngin bir atmosfer lazımdır”, – deyə Birləşmiş Krallıqdakı Birmingem Universitetinin həmmüəllifi, keçmiş Karnegi Elm Postdoktoranturası üzvü Anjali Piette bildirib. “Güclü küləklər istiliyi gecə tərəfinə ötürərək gündüz tərəfini soyudacaq. Su buxarı kimi qazlar atmosferə keçməzdən əvvəl səthdən yayılan yaxın infraqırmızı işığın bəzi dalğa uzunluqlarını udacaq. (Teleskop daha az işığı aşkar etdiyi üçün planet daha soyuq görünəcək.) Ulduz işığını əks etdirərək atmosferi soyudan parlaq silikat buludlarının olması da mümkündür.”

JWST-nin müşahidələri belə bir atmosfer üçün inandırıcı dəlillər təqdim etsə də, sual qalır: Bu qədər güclü radiasiyaya məruz qalan kiçik bir planet, bu qədər güclü bir atmosferi bir yana qoyaq, ümumiyyətlə, necə saxlaya bilər? Bəzi qazlar kosmosa qaçır, amma bəlkə də gözlənildiyi qədər səmərəli deyil.

“Biz düşünürük ki, maqma okeanı ilə atmosfer arasında bir tarazlıq var . Atmosferi qidalandırmaq üçün planetdən qazlar çıxdığı bir vaxtda, maqma okeanı onları yenidən içəri çəkir”, – deyə Karneginin rəhbərlik etdiyi Atmosfer Empirik Nəzəri və Eksperimental Tədqiqat (AEThER) layihə qrupunun üzvü olan Hollandiyadakı Qroningen Universitetindən həmmüəllif Tim Lixtenberq bildirib. “Müşahidələri izah etmək üçün bu planet Yer kürəsindən daha çox uçucu maddələrlə zəngin olmalıdır. Bu, həqiqətən də yaş lava topu kimidir.”

Teske yekunlaşdırdı: “Əslində həyəcanverici olan odur ki, bu yeni məlumat dəsti cavab verməkdən daha çox suallar ortaya çıxarır.”

Bunlar JWST-nin 3860 saylı Ümumi Müşahidəçi Proqramının ilk nəticələridir. Proqrama əsasən, TOI-561 b ulduzun ətrafında təxminən dörd tam dövrə vurarkən sistemi 37 saatdan çox fasiləsiz müşahidə etmək mümkün olub. Komanda hazırda planetin hər yerində temperaturu xəritələşdirmək və atmosferin tərkibini daraltmaq üçün tam məlumat dəstini təhlil edir.

Teske və Wallack-in bu JWST sənədindəki liderliyi, missiyanın otuz il əvvəlki ən erkən konsepsiyasından başlayaraq inqilabi kosmik teleskopda vaxt bölgüsünün ilk dörd dövrünə qədər uzanan Karnegi Elminin mükəmməllik ənənəsini təmsil edir.

JWST kalibrləmə işlərini başa vurub astronomik tədqiqat proqramları üçün məlumat toplamağa başladığı vaxtdan bəri, Teske, Wallack və digər Karnegi Yer və Planetlər Laboratoriyası və Rəsədxanaları ilə əlaqəli alimlər ondan çox JWST komandasına rəhbərlik etmiş və ekzoplanet atmosferləri, qalaktikaların əmələ gəlməsi və daha çox şey haqqında çığır açan nəticələr açıqlamışlar.

Yer və Planetlər Laboratoriyasının direktoru Maykl Uolter bildirib ki, “JWST ilə işləyən bu irəliləyişlər ekzoplanet xüsusiyyətlərinin planetlərin təkamülü və dinamikası tərəfindən necə formalaşdığını anlamaqda uzun müddətdir davam edən gücümüzə birbaşa təsir göstərir. Üfüqdə daha həyəcanverici nəticələr var və biz gələn il Karnegi rəhbərliyindəki JWST elminin yeni dalğasına hazırıq.”

Əlavə məlumat: Johanna K. Teske və digərləri, Ultrahot Super-Earth-də Qalın Uçucu Atmosfer TOI-561 b, The Astrophysical Journal Letters (2025). DOI: 10.3847/2041-8213/ae0a4c

Jurnal məlumatı: Astrofizika Jurnal Məktubları 

Karnegi Elm İnstitutu tərəfindən təmin edilir 

Daha ətraflı araşdırın