Potansiyel Olarak Yaşanabilir Buzlu Bir Dünya

Montréal Üniversitesi liderliğindeki uluslararası bir astronom ekibi, LHS 1140 b adlı ılıman bir ötegezegen hakkında heyecan verici bir keşifte bulundu: Bu gezegen, buz veya su ile kaplı, umut verici bir “süper-Dünya” olabilir.

İlk keşfedildiğinde, LHS 1140 b’nin mini-Neptün olabileceği, yani esasen gazlı bir gezegen olup Neptün’e kıyasla çok küçük olduğu speküle edilmişti. Ancak, James Webb Uzay Teleskobu (JWST) tarafından Aralık 2023’te toplanan veriler, Spitzer, Hubble ve TESS gibi diğer uzay teleskoplarından elde edilen önceki verilerle birleştirildikten sonra bilim insanları çok farklı bir sonuca vardılar.

Yaklaşık 48 ışık yılı uzaklıkta ve Cetus takımyıldızında bulunan LHS 1140 b, yıldızının yaşanabilir bölgesinde en umut verici ötegezegenlerden biri olarak görünüyor ve potansiyel olarak bir atmosfere ve hatta sıvı su okyanusuna sahip olabilir. Montréal Üniversitesi astronomlarının bu keşfi, ArXiv’de yayınlanmış olup yakında The Astrophysical Journal Letters’ta yayımlanacak.

‘Goldilocks’ Bölgesinde Bir Ötegezegen

Güneş’in beşte biri büyüklüğünde düşük kütleli bir kırmızı cüce yıldız etrafında dönen bir ötegezegen olan LHS 1140 b, Güneş Sistemi’mize en yakın yaşanabilir bölge içindeki ötegezegenlerden biri olması nedeniyle bilim insanlarının ilgisini çekiyor. “Goldilocks’ Bölgesi” olarak bilinen bu bölgede bulunan ötegezegenlerin, suyun sıvı formda bulunmasına izin verecek sıcaklıklara sahip olduğu düşünülmektedir – sıvı su, Dünya’daki yaşam için kritik bir elementtir.

Bu yılın başlarında, UdeM Trottier Ekzoplanet Araştırmaları Enstitüsü’nde (iREx) doktora öğrencisi olan Charles Cadieux tarafından yönetilen araştırmacılar, LHS 1140 b’nin kütle ve yarıçap tahminlerini olağanüstü bir doğrulukla rapor ettiler. Bu doğruluk, ünlü TRAPPIST-1 gezegenlerine kıyasla: Dünya’nın 1,7 katı büyüklüğünde ve 5,6 katı kütlesinde.

LHS 1140 b hakkında kritik sorulardan biri, mini-Neptün tipi bir ötegezegen mi (kalın bir hidrojen zengini atmosfere sahip küçük bir gaz devi) yoksa süper-Dünya mı (Dünya’dan daha büyük bir kayalık gezegen) olduğuydu. Bu son senaryo, hidrojen zengini bir atmosferle çevrili global bir sıvı okyanusa sahip bir “Hycean dünyası” olma olasılığını içeriyordu ve bu atmosferik sinyalin güçlü Webb Teleskobu kullanılarak gözlemlenebileceği belirtildi.

Webb Verilerinden Yeni Bilgiler

Son derece rekabetçi bir süreçle, astronom ekibi geçen Aralık ayında Webb’de değerli “yönetmenlik yetkisi” (DDT) elde etti ve bu süreçte Kanadalı yapımı NIRISS (Yakın Kızılötesi Görüntüleyici ve Slitless Spektrografı) aracı ile LHS 1140 b’nin iki geçişi gözlemlendi. Bu DDT programı, Webb’in yaklaşık iki yıllık operasyonlarında ötegezegenlerin incelenmesine adanmış ikinci program olup, bu bulguların önemini ve potansiyel etkisini vurguluyor.

Bu gözlemlerin analizi, mini-Neptün senaryosunu güçlü bir şekilde dışlarken, LHS 1140 b’nin süper-Dünya olabileceğine ve hatta nitrojen zengini bir atmosfere sahip olabileceğine dair umut verici kanıtlar sunuyor. Bu sonuç doğrulanırsa, LHS 1140 b, gezegenin ilk oluşumundan sonra oluşmuş bir ikincil atmosfere sahip olduğu gösterilen ilk ılıman gezegen olacaktır.

Tüm birikmiş verilere dayanan tahminler, LHS 1140 b’nin, Dünya benzeri bir kompozisyona sahip kayalık bir gezegen için beklenenden daha az yoğun olduğunu gösteriyor, bu da kütlesinin %10 ila %20’sinin su olabileceğini düşündürüyor. Bu keşif, LHS 1140 b’nin muhtemelen bir kar topu veya buz gezegeni olarak heyecan verici bir su dünyası olduğunu gösteriyor ve gezegenin ev sahibi yıldızına sürekli olarak bakan bölgesinde potansiyel bir sıvı okyanusa sahip olabileceğini işaret ediyor.

“Mevcut bilinen tüm ılıman ötegezegenler arasında, LHS 1140 b, bir gün Güneş Sistemi’miz dışındaki yabancı bir dünyanın yüzeyinde sıvı suyun dolaylı olarak doğrulanması için en iyi şansımız olabilir” dedi Cadieux, yeni çalışmanın baş yazarı. “Bu, potansiyel olarak yaşanabilir ötegezegenler arayışında büyük bir dönüm noktası olacaktır.”

Atmosfer ve Okyanus Varlığı Olasılığı

Henüz sadece geçici bir sonuç olmasına rağmen, LHS 1140 b’de nitrojen zengini bir atmosferin varlığı, gezegenin önemli bir atmosferi koruduğunu ve sıvı suyu destekleyecek koşulları oluşturabileceğini düşündürüyor. Bu keşif, su dünyası/kar topu senaryosunu en olası senaryo olarak destekliyor.

Mevcut modeller, LHS 1140 b’nin Dünya benzeri bir atmosfere sahip olması durumunda, yaklaşık 4.000 kilometre çapında, Atlantik Okyanusu’nun yarısına eşdeğer geniş bir “hedef tahtası” okyanusuna sahip bir kar topu gezegeni olacağını gösteriyor. Bu yabancı okyanusun merkezindeki yüzey sıcaklığı ise 20 derece Celsius civarında rahat bir sıcaklıkta olabilir.

LHS 1140 b’nin potansiyel atmosferi ve sıvı su için uygun koşulları, onu gelecekteki yaşanabilirlik çalışmaları için olağanüstü bir aday yapıyor. Bu gezegen, yıldızının yaşanabilir bölgesindeki konumu ve ısıyı koruyup istikrarlı bir iklimi destekleyebilecek bir atmosfere sahip olma olasılığı nedeniyle yaşamı destekleyebilecek bir dünya incelemek için benzersiz bir fırsat sunuyor.

Önümüzdeki Yıllarda Gözlemler

LHS 1140 b’nin atmosferinin varlığını ve bileşimini doğrulamak ve kar topu gezegeni ile hedef tahtası okyanus gezegeni senaryolarını ayırt etmek için daha fazla gözlem gerekmektedir. Araştırma ekibi, karbon dioksitin varlığını ortaya çıkarabilecek belirli bir sinyale odaklanarak Webb Teleskobu ile ek geçiş ve tutulma ölçümlerine ihtiyaç olduğunu vurguladı. Bu özellik, atmosferik bileşimi anlamak ve gezegende yaşanabilir koşulları gösterebilecek potansiyel sera gazlarını tespit etmek için kritik öneme sahiptir.

“Ilmın bir gezegende Dünya benzeri bir atmosfer tespit etmek, Webb’in yeteneklerini sınırlarına kadar zorlamaktır – bu mümkündür; sadece çok fazla gözlem süresine ihtiyacımız var” dedi, NIRISS aletinin baş araştırmacısı olan Doyon. “Nitrojen zengini bir atmosferin varlığına dair mevcut ipucu, daha fazla veriyle doğrulanmayı gerektiriyor. LHS 1140 b’nin bir atmosfere sahip olduğunu doğrulamak için en az bir yıl daha gözlemlere, muhtemelen iki veya üç yıl daha karbon dioksit tespit etmek için gözlemlere ihtiyacımız var.” Doyon’a göre, Webb Teleskobu’nun bu sistemdeki her mümkün fırsatta birkaç yıl boyunca gözlem yapması gerekecek, LHS 1140 b’nin yaşanabilir yüzey koşullarına sahip olup olmadığını belirlemek için.

LHS 1140 b’nin Webb ile sınırlı görünürlüğü göz önüne alındığında – yılda en fazla sekiz ziyaret mümkündür – astronomlar, gezegenin yüzeyinde sıvı suyun varlığını doğrulamak ve karbon dioksiti tespit etmek için birkaç yıllık gözlemler gerektirecek.