Lav okyanusuyla kaplı süper Dünya astronomları şaşırttı

Carnegie Science araştırmacılarının öncülüğünde yürütülen yeni bir çalışmaya göre, TOI-561 b adlı ötegezegen, kalın ve uçucu kimyasallardan oluşan bir atmosferin altında küresel bir magma okyanusuna sahip ultra sıcak bir süper Dünya olabilir.

TOI-561 b, yıldızına son derece yakın yörüngesi ve aşırı sıcak koşullarıyla bilinen, alışılmışın dışında bir gök cismi olarak dikkat çekiyor. Gezegen, yıldızına 1,6 milyon kilometreden daha az bir mesafede dolanıyor. Bu uzaklık, Güneş ile Merkür arasındaki mesafenin yaklaşık kırkta biri. Bu nedenle gezegen, bir yüzü sürekli aydınlık, diğer yüzü ise kalıcı karanlıkta kalan gelgit kilitli bir yapıya sahip.

Araştırmacılara göre asıl şaşırtıcı olan, TOI-561 b’nin bu kadar yoğun yıldız ışınımına rağmen milyarlarca yıl boyunca atmosferini koruyabilmiş olması. Benzer gezegenlerin, zamanla atmosferlerini kaybederek çıplak ve kavrulmuş kaya kütlelerine dönüştüğü düşünülüyordu.

Carnegie Science’dan gökbilimci Nicole Wallack “Diğer sistemlere dair bilgilerimize dayanarak, bu kadar küçük ve sıcak bir gezegenin oluşumundan kısa süre sonra atmosferini kaybetmesi beklenirdi.” dedi.

TOI-561 b, yörüngesini 11 saatten kısa sürede tamamlayan ultra kısa dönemli (USP) gezegenler sınıfında yer alıyor. Kütlesi Dünya’nın yaklaşık iki katı, yarıçapı ise 1,4 katı büyüklüğünde. Gezegen, Güneş’ten biraz daha küçük ve daha soğuk, ancak son derece yaşlı bir yıldızın çevresinde dolanıyor.

Araştırmacılar, yıldızın düşük demir içeriği ve oksijen, magnezyum ile silisyum gibi alfa elementleri bakımından zengin olmasının, onun yaklaşık 10 milyar yaşında olduğunu gösterdiğini belirtiyor. Bu da yıldızı, Güneş’ten iki kat daha yaşlı kılıyor.

Çalışmada ayrıca TOI-561 b’nin beklenenden düşük bir yoğunluğa sahip olduğu saptandı. Gezegenin yoğunluğu, yalnızca suyun yaklaşık dört katı düzeyinde. Bu durum, gezegenin küçük bir demir çekirdeğe sahip olması ya da Dünya kabuğundan daha az yoğun kayaçlardan oluşmasıyla açıklanabileceği gibi, atmosferinin gezegeni gerçekte olduğundan daha büyük göstermesi ihtimaline de işaret ediyor.

Bu ihtimali test etmek için araştırmacılar, James Webb Uzay Teleskobu (JWST) verilerini kullandı. JWST, gezegen sistemini 37 saat boyunca ve neredeyse dört tam yörünge süresince gözlemledi. Webb’in NIRSpec cihazıyla gezegenin gündüz yüzeyindeki kızılötesi parlaklık ölçüldü.

Atmosferi olmayan bir TOI-561 b’nin yaklaşık 2 bin 700 derece Celsius sıcaklıkta olması beklenirken, ölçümler gezegenin yaklaşık bin 800 derece Celsius olduğunu ortaya koydu. Bu fark, gezegenin ısıyı dengeleyen bir atmosfere sahip olabileceğini gösteriyor.

Araştırmacılar, atmosferdeki rüzgârların ısının bir kısmını gece tarafına taşıyabileceğini, ayrıca su buharının kızılötesi ışığı soğurarak gezegenin daha serin görünmesine neden olabileceğini belirtiyor.

Bilim insanlarına göre TOI-561 b, yüzeyi kaplayan magma okyanusu ile atmosferi arasında bir denge kurmuş olabilir. Gezegenin kabuğundan sızan gazlar atmosferi beslerken, magma okyanusu da bu gazların bir kısmını tekrar gezegenin içine çekiyor olabilir. Demirin, uçucu maddeleri magma içinde veya çekirdekte tutarak atmosferin korunmasına katkı sağladığı da değerlendiriliyor.

Araştırmacılar, çalışmalarında “Işınım sıcaklığı yaklaşık 2 bin Kelvin’in üzerinde olan kayalık gezegenlerin, uçucu gazları kaybettiklerinden daha hızlı şekilde yenileyebildikleri görülüyor.” ifadelerine yer verdi.

Ancak TOI-561 b’nin kalın atmosferini tam olarak nasıl koruduğunun anlaşılması için daha fazla gözlemsel ve kuramsal çalışmaya ihtiyaç olduğu vurgulandı. (İLKHA)