Uzaya Açılan Yeni Kapı James Webb

James Webb Telescope
James Webb Telescope
Abone Ol  


NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu, Neptün gezegenini çevreleyen sisi kaldırmak için hazırlandı. Tabi bu yapacağı uzay görevlerinden sadece biri. 18 Aralık’ta Fransız Guyenası’ndan fırlatılmasına 29 gün kaldı. Geri sayımı buradan takip edebilirsiniz.  James Webb’in yapacağı ayrıntılı atmosferik çalışmalar, galakside bilinen gizemli gezegenlerden bazılarına ilişkin önemli bilgiler sağlayacaktır. Samanyolu esrarengiz gezegenlerle dolu bir kümedir. Dünya’dan daha büyük, ancak Neptün’den biraz daha küçük binlerce hatta on binlerce gezegen olabilir. Uzaya Açılan Yeni Kapı James Webb üzerinden elde edilen bir çok yeni ham bilgi analiz edilmek için bekliyor olacak.

Işık yılı uzaklığında bulunan pus veya bulutlar tarafından gizlenmiş ve kendi güneş sistemimizle karşılaştırılabilir hiçbir şey olmadan gök cisimlerini analiz etmemiz zor olmaktadır. Bu yüzden Samanyolu içinde bulunan Neptün-altı boyutlu gezegenlerin kesin doğası hala gizem olmaya devam etmektedir.

  • Nasıl form kazandılar?
  • Nasıl oluştular?
  • Bu gök cisimleri bize genel olarak gezegenlerin evrimi hakkında ne söyleyebilirler?

Şimdi bu soruların yanıtlarını bulmak James Webb Teleskobunun yolculuğunun başlamasına kaldı. Gerçekten bu işe gönül verenler ve bilim insanları açısından heyecan dorukta. Bilim dünyası 18 Aralık tarihine kilitlenmiş durumda.

NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu Samanyolu’nda gözlemlenen en yaygın gezegen türünün doğasını ve kökenini çevreleyen sisin ardını görebilmek için dizayn edilmiştir. Loş kızılötesi ışığın parlaklık ve rengindeki son derece ince farkları ölçmek için benzersiz bir yeteneğe sahiptir.

Gezegen Karsilastirilmalari
Neptün-altı öte gezegenleri TOI-421b ve GJ 1214b’nin boyutlarını Dünya ve Neptün ile karşılaştıran çizim. Hem TOI-421 b hem de GJ 1214 b, yarıçap, kütle ve yoğunluk bakımından Dünya ile Neptün arasındadır. İki öte gezegenin düşük yoğunlukları, kalın atmosferlere sahip olmaları gerektiğini gösteriyor. Gezegenler, artan yarıçap ve kütle sırasına göre soldan sağa doğru düzenlenmiştir: Derin Uzay İklim Gözlemevi’nden Dünya’nın Görüntüsü: Dünya, ortalama yarıçapı yaklaşık 6.370 kilometre, kütlesi yaklaşık 6 milyar trilyon metrik ton ve suyun yoğunluğunun 5,5 katı yoğunluğa sahip kayalık bir gezegendir. TOI-421 b’nin çizimi: TOI-421 b, Dünya’nın 2,68 katı yarıçapa, Dünya’nın 7,2 katı kütleye ve 2,05 katı su yoğunluğuna sahip, sıcak bir Neptün-altı öte gezegenidir. GJ 1214 b’nin çizimi: GJ 1214 b, Dünya’nın 2,74 katı yarıçapa, Dünya’nın 8,2 katı kütleye ve 2,2 katı su yoğunluğuna sahip, sıcak bir Neptün-altı öte gezegenidir. Neptün’ün Voyager 2: Neptün’ün görüntüsü: Neptün, Dünya’nın 3.88 katı yarıçapa (yaklaşık 58 kat hacim veren), Dünya’nın 17 katı kütleye ve yalnızca 1,6 katı su yoğunluğuna sahip bir buz devidir. Şekil, gezegenlerin yarıçap cinsinden ölçeklenmesini gösterir, ancak uzaydaki konumu veya yıldızlarından uzaklığı göstermez. Dünya ve Neptün Güneş’in yörüngesinde dönerken, TOI-421 b yaklaşık 244 ışıkyılı uzaklıkta güneş benzeri bir yıldızın yörüngesinde dönüyor ve GJ 1214 b yaklaşık 48 ışıkyılı uzaklıkta küçük bir kırmızı cüce yıldızın yörüngesinde dönüyor. İzin: NASA, ESA, CSA ve D. Player (STScI)

Samanyolu’nda incelenen Güneş benzeri yıldız sistemlerinin yarısından fazlası, kendi güneş sistemimizde olmayan gizemli bir gezegen türünü barındırmaktadır. Yarısından fazlası derken şu ana kadar tespit edilenler arasında olanları kast etmekteyiz.

Ancak araştırmacılar, Neptün benzeri gezegenlerin yüzlercesinin büyüklük, kütle ve yörünge dahil olmak üzere temel özelliklerini ölçebilmiş olsalar da, temel yapıları hala belirsizliğini koruyor.

  • Peki bu gezegenler Dünya’dan daha yoğun mudur?
  • Dünya benziyorlar mı? Kaya ve demir toplarından mı oluşmuşlardır?
  • Yoksa kalın hidrojen ve helyum gazı katmanlarıyla kaplanmışlar mı?
  • Veya buharlı, su açısından zengin atmosferlerle çevrili daha az yoğun kaya ve buz karışımları mı sahiptirler?

Elimizde karşılaştırma için sınırlı veriler bulunmaktadır. Kendi güneş sistemimizde benzer büyüklükte ve yörüngede gezegen bulunmamaktadır.

Bu soruları cevaplamak şu ana kadar zor oluyordu.

  • Bu gezegenler nelerdir?
  • Nasıl oluşurlar?
  • Neden güneş sistemimizde onlara sahip değil?

Bunlar temel soruları çok sayıda öte gezegen gözlemine öncülük eden Chicago Üniversitesi’nden astronom olan Jacob Bean soruyor.

Gezegenlerde ki Sis Problemi

Neptün’e benzer  gezegenlere Alt Neptün diyerek yazımıza devam edelim. Onların nelerden yapıldığını ve nasıl oluştuklarını anlamanın anahtarı, atmosferlerini incelemektir. Ancak net bir görüş elde etmek şu ana kadar kolay olmadı.

Dış gezegen atmosferlerini analiz etmenin en etkili yöntemi, iletim spektroskopisi olarak bilinen bir tekniktir.

Gezegen etrafında döndüğü yıldızından geçerken, yıldız ışığının bazı dalga boyları (renkleri) gezegenin atmosferindeki gazlar tarafından filtrelenir.

Gezegenleri çevreleyen her gaz kümesi farklı dalga boylarında ışıma yaptığından gezegen atmosferinin neden yapıldığını anlamak mümkün olabilmektedir.

Uygulanan bu teknik bir çok öte gezegen için başarılı olmuşken çoğu alt Neptün için de olamamıştır.

Dış gezegen atmosferlerinin teorik modellemesinde uzmanlaşmış Maryland Üniversitesi-College Park Üniversitesi’nden Eliza Kempton, “Neptün-altı gezegenlerin çok az atmosferik gözlemi oldu” diye açıklıyor.

“Bu gözlemlerin çoğu, spektrumların atmosferdeki gazları tanımlamamıza izin verecek spektral özellikler yolunda fazla bir şey ortaya çıkarmadığı için tatmin edici değil” şeklinde ifade ediyor.

Sorun, bulutları veya pusları oluşturan aerosoller, küçük parçacıklar ve damlacıklar gibi görünüyor.

Bu parçacıklar yıldız ışığını saçar, belirgin tayfsal tepe noktalarını ince dalgalanmalara dönüştürür ve gaz bileşimini belirleme açısından tayfı neredeyse işe yaramaz hale getirir.

Ancak Webb ile araştırmacılar, Neptün’ün alt bölgelerine ilişkin çok daha net bir görüşün ufukta olduğundan eminler.

James Webb operasyonlarının ilk yılı için planlanan iki gözlem programı, Neptün altı boyutlu iki gezegeni araştırmak için Webb’in benzersiz güçlü yeteneklerini kullanacak.

Bunlar GJ 1214 b, arketip alt Neptün ve TOI-421 b yeni bir keşiften oluşmaktadır.

Alt Neptün Arketipi (kök örnek): GJ 1214 b

Yakınlardaki bir kırmızı cüce yıldızın yörüngesinde dönen sıcak bir alt Neptün olan GJ 1214 b, düzinelerce araştırmaya konu olan bir gezegenden bahsediyoruz. Kısa yörünge periyodu, yıldızına göre büyük boyutu ve Dünya’ya olan karşılaştırmalı yakınlığı etkili bir şekilde bu gezegeni gözlemlemeyi kolaylaştırmaktadır.

Referans noktası Neptün olmasından dolayı onu araştırmaya değer bir hedef haline getiriyor.

Exoplanet GJ b and Its Star scaled
Mevcut bilgilere göre GJ 1214 b dış gezegeninin nasıl görünebileceğini gösteren çizim. Dünya’dan yaklaşık 48 ışık yılı uzaklıkta, Neptün’ün alt boyutunda, sıcak bir öte gezegen olan GJ 1214b, galaksideki en çok çalışılan öte gezegenlerden biridir. Daha önceki spektroskopik gözlemler, gezegenin aerosollerle (bulutlar veya puslar) örtüldüğünü gösteriyor; bu, şimdiye kadar kalın atmosferini oluşturan gazların bileşimini belirlemeyi imkansız hale getirdi. İzin: NASA, ESA, CSA ve D. Player (STScI)

Araştırma ekibi bu gezegenin bir tam yörüngesinin (yaklaşık 50 saat) biraz fazlasını kesintisiz olarak GJ 1214 sistemine bakmak için Webb’in Orta Kızılötesi Enstrümanını (MIRI) kullanacak.

Ardından, GJ 1214 b’nin atmosferini oluşturan olası gaz ve aerosol kombinasyonlarını daraltmak için verileri üç farklı şekilde analiz edecekler.

Gezegenin İletim Spektroskopisi

Su, metan veya amonyak gibi moleküller bolsa, iletim spektrumunda açık olmalıdırlar. Orta-kızılötesi ışık, aerosoller tarafından görünür ve yakın-kızılötesi ışıkla aynı şekilde dağılım göstermemelidir.

Termal Emisyon Spektroskopisi

Gezegenin kendisi tarafından yayılan orta kızılötesi ışık, her ikisi de atmosferden etkilenen gezegenin sıcaklığı ve yansıtıcılığı hakkında bilgi sağlayacaktır.

Örneğin karanlık, isli, ışığı emen bir pusla çevrili bir gezegen, parlak, yansıtıcı bulutlarla kaplı bir gezegenden daha sıcak olacaktır.

Faz Eğrisi Sıcaklık Haritalaması

James Webb, GJ 1214 b’yi doğrudan gözlemleyemeyecek olsa da (gezegen yıldızına çok yakındır), gezegen yörüngedeyken sistemden gelen toplam ışık miktarındaki çok ince değişiklikleri ölçmek için yeterince hassastır.

Araştırmacılar, gezegenin ortalama sıcaklığını boylamla haritalamak için GJ 1214 b’nin faz eğrisini, faza karşı parlaklık grafiğini (yani, gezegenin gün tarafının ne kadarının teleskoba baktığını) kullanacaklar. Bu, atmosferin dolaşımı ve yapısı hakkında ek bilgi sağlayacaktır.

Sıcak Alt Neptün TOI-421 b

GJ 1214 b gibi sıcak alt Neptünleri çevreleyen aerosollerin neden yapıldığı belli değildir.

Ancak Satürn’ün ayı Titan’da bulunan sis benzeri pus oluşturanlara benzer olabilirler. Bu hipotezi test etmek için araştırmacılar, büyüklük ve yoğunluk olarak GJ 1214 b’ye benzeyen, ancak isli sisin var olamayacak kadar sıcak olduğu düşünülen bir gezegen olan TOI-421 b’yi hedef almaya karar verdiler.

James Webb, TOI-421 b’yi yıldızından geçerken, bir kez Yakın Kızılötesi Görüntüleyici ve Yarıksız Spektrografı (NIRISS) kullanarak ve yine Yakın Kızılötesi Spektrografı (NIRSpec) kullanarak iki kez gözlemleyecektir.

Hipotez doğruysa ve TOI-421 b’nin gökyüzü açıksa, spektrum su, metan ve karbondioksit gibi moleküllerin bolluğunu ölçmek için kullanılabilir. Sonuçta TOI-421 b’nin bir aerosol sorunu olduğu ortaya çıkarsa, ekip bu aerosollerin neyden yapıldığını daha iyi anlamak için verileri kullanacak.

Bilim adamlarının James Webb ile bir dizi farklı yolla anlaşılması zor Neptün-altı atmosferlerini araştırarak, sonunda yalnızca bu iki belirli nesneyi değil, tüm bir gezegen sınıfını anlamaya başlayacaklarından eminler.

Hem GJ 1214 b’nin MIRI gözlemleri hem de TOI-421 b’nin gözlemleri Webb’in programının bir parçası olarak gerçekleştirilecektir.

James Webb Uzay Teleskobu, 2021’de fırlatıldığında dünyanın önde gelen uzay bilimi gözlemevi olacak.

Webb güneş sistemimizdeki gizemleri çözecek, diğer yıldızların etrafındaki uzak dünyaların ötesine bakacak ve evrenimizin ve yerimizin gizemli yapılarını ve kökenlerini araştıracak.

James Webb’in ortakları arasında ESA (Avrupa Uzay Ajansı) ve Kanada Uzay Ajansı ile birlikte NASA tarafından yönetilen uluslararası bir programdır.

Kaynak: sciencedaily

İlk yorum yapan olun

Bir yanıt bırakın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.


*