Menzilini anlamadan doğayı anlayamayız. Bu, ötegezegen biliminde ve gezegen oluşumu teorilerimizde açıkça görülmektedir. Doğanın aykırı değerleri ve tuhaflıkları modellerimiz üzerinde baskı yaratır ve bilim insanlarını daha derine inmeleri için motive eder.

Gliese 367 b (ya da Tahay) kesinlikle tuhaf bir gezegen. Yıldızının yörüngesinde yalnızca 7,7 saatte dönen bir Ultra Kısa Dönem (USP) gezegeni.

5000'den fazla ötegezegen kataloğumuzda yaklaşık 200 USP gezegeni daha var, bu nedenle Gliese 367 b bu açıdan benzersiz değil. Ancak başka bir yönden de aykırıdır: aynı zamanda ultra yoğun bir gezegendir. Dünya'dan neredeyse iki kat daha yoğundur.

Bu da neredeyse saf demir olması gerektiği anlamına geliyor. Elisa Goffo, baş yazar, Torino Üniversitesi der ki:

"GJ 367 b'yi kayalık mantosu çıkarılmış Dünya benzeri bir gezegenle karşılaştırabilirsiniz."

Gökbilimciler Tahay'ı 2021'deki TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) verilerinde buldular. Ancak The Astrophysical Journal Letters'da yapılan yeni araştırma, tuhaf gezegenin kütlesini ve yarıçapını geliştirilmiş ölçümlerle iyileştiriyor. Ayrıca gezegen için iki kardeş bulundu.

Araştırmanın adı "Ultra Yüksek Yoğunluklu, Ultra Kısa Periyotlu Alt-Dünya GJ 367 b için Şirket: 11,5 ve 34 Günde İki Ek Düşük Kütleli Gezegenin Keşfi." Başyazar, Torino Üniversitesi Fizik Bölümü'nde doktora öğrencisi olan Elisa Goffo'dur.

TESS, Gliese 367 b'yi 2021 yılında Gliese 367 adlı kırmızı cüce yıldızdan son derece zayıf bir geçiş sinyali tespit ettiğinde buldu. Sinyal TESS'in algılama kapasitesinin sınırlarındaydı, bu nedenle gökbilimciler Dünya gibi küçük olduğunu biliyorlardı.

2021 çalışmalarının bir parçası olarak araştırmacılar, G 367 b'nin kütlesini ve yoğunluğunu belirlemek için Avrupa Güney Gözlemevi'ndeki Yüksek Doğruluklu Radyal Hız Gezegen Arayıcı (HARPS) spektrografını kullandılar.

Gezegenin yarıçapının Dünya'nınkinin yüzde 72'si ve kütlesinin de Dünya'nınkinin yüzde 55'i olduğunu belirlediler. Bu da onun muhtemelen demir bir gezegen, bir zamanlar çok daha büyük olan bir gezegenin artık çekirdeği olduğu anlamına geliyor.

Şimdi Goffo ve meslektaşlarının yeni araştırmasına gelelim.

Onlar da küçük gezegeni ölçmek için HARPS kullandılar. Bu kez G 367 b'nin 371 HARPS gözlemini kullandılar. Bu sonuçlar, gezegenin 2021 çalışmasında bulunandan daha da yoğun olduğunu gösteriyor. Dünya'nın kütlesinin yüzde 55'i yerine, bu yeni araştırma gezegenin Dünya'nın kütlesinin yüzde 63'ü olduğunu ortaya koyuyor. Yarıçapı da Dünya'nın yüzde 72'sinden yüzde 70'ine düşmüştür.

Sonuç olarak G 367 b Dünya'dan iki kat daha yoğundur.

Gezegen nasıl bu hale geldi? Şu anki haliyle oluşmuş olması pek olası değil. Bunun yerine, muhtemelen kayalık mantosu sıyrılmış bir gezegenin çekirdeğidir.

Baş yazar Goffo, "GJ 367 b'yi kayalık mantosu sıyrılmış Dünya benzeri bir gezegenle karşılaştırabilirsiniz" dedi.

"Bunun GJ 367 b'nin oluşumu için önemli sonuçları olabilir. Gezegenin Dünya gibi oluşmuş olabileceğine inanıyoruz, esas olarak demirden yapılmış yoğun bir çekirdek, silikat bakımından zengin bir manto ile çevrili."

Küçük gezegenin mantosunu kaybetmesi için olağanüstü bir şey olmuş olmalı. Goffo, "Feci bir olay, gezegenin yoğun çekirdeğini çıplak bırakarak kayalık mantosunu sıyırmış olabilir" diye açıkladı. Yaşamının erken dönemlerinde hala oluşmakta olan diğer protoplanetlerle arasındaki çarpışmalar gezegenin dış katmanını ortadan kaldırmış olabilir.

Goffo'ya göre bir başka olasılık da, küçük USP'nin bir protogezegensel diskin alışılmadık derecede demir açısından zengin bir bölgesinde doğmuş olmasıdır. Ancak bu pek olası görünmüyor.

Üçüncü bir olasılık daha var ve ilk kez gökbilimciler 2021'de G 367 b'yi keşfettiklerinde düşünülmüştü. Neptün gibi bir zamanlar çok büyük olan bir gaz devinin kalıntısı olabilir.

Bu durumda, gezegen yıldızdan uzakta oluşmuş ve daha sonra içeri göç etmiş olmalıdır. Şu anda yıldızına o kadar yakın ki, kırmızı cüceden gelen yoğun ışınım atmosferi kaynatmış olabilir.

G 367 b, süper-Merkür adı verilen çok küçük bir dış gezegen sınıfında yer alıyor. Bileşimleri Merkür ile aynıdır, ancak daha büyük ve yoğundurlar. (Nadir olmalarına rağmen, iki tane bulunan bir sistem var).

Merkür de G 367 b ile aynı kaderi paylaşmış olabilir. Bir zamanlar daha fazla manto ve kabuğa sahip olabilirdi, ancak çarpışmalar bunları ortadan kaldırdı.

Ancak süper Merkür'ler arasında bile G 367 b öne çıkmaktadır. Bildiğimiz en yoğun USP'dir.

Yeni makalede, "Kesin kütle ve yarıçap tahminlerimiz sayesinde, GJ 367 b'nin potansiyel iç bileşimini ve yapısını araştırdık ve 0,91 kütle oranına sahip bir demir çekirdeğe sahip olmasının beklendiğini gördük" deniyor.

Peki bu sistemde ne oldu? G 367 b kendisini bu durumda ve yıldızına bu kadar yakın nasıl buldu?

Araştırmacılar ayrıca bu sistemde iki gezegen daha buldular: Gökbilimciler USP gezegenlerinin neredeyse her zaman birden fazla gezegene sahip sistemlerde bulunduğunu düşünüyor, bu nedenle bu yeni araştırma bunu güçlendiriyor. TESS bu gezegenleri tespit edemedi çünkü yıldızlarından geçmiyorlar. Ekip onları HARPS gözlemlerinde buldu ve varlıkları olası oluşum senaryolarını sınırlıyor.

Torino Üniversitesi'nden Profesör Davide Gandolfi, "HARPS spektrografıyla yaptığımız yoğun gözlemler sayesinde, yörünge periyotları 11,5 ve 34 gün olan iki düşük kütleli gezegenin daha varlığını keşfettik; bu da böylesine yoğun bir gezegenin oluşumuna yol açabilecek olası senaryoların sayısını azaltıyor" dedi.

Yoldaş gezegenler de yıldıza yakın yörüngede dönüyorlar ancak daha düşük kütlelere sahipler. Bu durum, herhangi birinin demir açısından zengin bir ortamda oluştuğu fikrine baskı yapıyor, ancak bunu ortadan kaldırmıyor.

Gandolfi bir basın açıklamasında "GJ 367 b demir açısından zengin bir ortamda oluşmuş olsa da dev gezegen çarpışmaları gibi şiddetli olayları içeren bir oluşum senaryosunu dışlamıyoruz" dedi.

Ekip, makalelerinin sonuç bölümünde olası oluşum senaryolarını biraz daha derinlemesine inceliyor.

Oluşum senaryosunda, Gliese 367'nin etrafındaki protoplaneter diskin demir açısından zengin bir bölgeye sahip olması gerekir. Ancak gökbilimciler bu tür demir açısından zengin bir bölgenin var olup olmadığını bile bilmiyorlar.

"Olası yollar arasında, protogezegensel disklerde normalde mevcut olduğu düşünülenden çok daha fazla demir zengini malzemenin oluşumu yer alabilir. Bununla birlikte, özellikle iç kenara yakın (malzemenin çoğunun elde edilebileceği) bu kadar büyük bir nispi demir içeriğine sahip disklerin var olup olmadığı net değildir" diye yazıyorlar.

Aslında, ayrı bir 2020 çalışması, gezegen oluşumu üzerine yaptıkları çalışmaların "Merkür'ün oluşumunu açıklamak için gereken Fe'deki aşırı zenginleşmeleri yeniden üretemediğini" söyledi. Eğer disk modelleri demir zengini Merkür'ün nasıl oluştuğunu açıklayamıyorsa, G 367 b'nin nasıl oluştuğunu da açıklayamazlar.

Bunun yerine, gezegenin oluştuğunda farklı olması ve daha sonra zaman içinde mevcut şeklini alması daha olasıdır.

Çarpışma sıyırması, bir gezegenin dış malzemesinin bir ya da daha fazla çarpışma ile uzaklaştırılmasıdır. Farklılaşmış gezegenlerde dış malzeme iç malzemeden daha az yoğun olduğundan, tekrarlanan çarpışmalar daha hafif malzemeyi uzaklaştırarak G 367 b'nin kütle yoğunluğunu artırmış olabilir.

Ancak bununla ilgili en az bir sorun var: Yazarlar şöyle yazıyor: "GJ 367 b'nin kütle yoğunluğuna ilişkin ölçümümüz, eğer iş başındaki tek süreç buysa, çarpışmalı sıyrılmanın gezegenden demir dışı malzemeyi uzaklaştırmada oldukça etkili olması gerektiğini gösteriyor." Oldukça etkili ama imkânsız değil.

Yani üç olasılık var: gezegen demir açısından zengin bir ortamda oluştu, gezegen bir zamanlar daha büyüktü ve çarpışmalarla dış katmanlarını kaybetti ya da gezegen, yıldızına çok yakın göç eden ve gazlı zarfı sıyrılan bir zamanlar büyük bir gaz devinin artık çekirdeği.

Belki de bir tanesine karar vermek zorunda değiliz.

Yazarlar, "Elbette, yukarıda tartışılan tüm süreçler GJ 367 b olarak bilinen neredeyse saf demir topunun oluşumuna katkıda bulunmuş olabilir" diye yazıyor.

Şu anda elimizdeki tek şey olasılıklar. Bu sistem bir bulmaca gibi ve onu çözmek gökbilimcilere düşüyor. Olağandışı özellikleri onu aykırı bir örnek haline getiriyor ve bilim insanları aykırı örnekleri severler çünkü bu onları daha derine inmeye motive eder. Mevcut teorilerimiz bu tuhaflıkları açıklayamıyorsa, o zaman teorilerimizin iyileştirilmesi gerekir.

Araştırmacılar, "Bu ultra yüksek yoğunluklu, USP alt-Dünya'ya ev sahipliği yapan bu eşsiz çok gezegenli sistem, USP sistemlerinin oluşum ve göç senaryolarını daha fazla araştırmak için olağanüstü bir hedeftir" sonucuna varıyor.

 

Kaynak: https://www.sciencealert.com/