Kendi güneşi için çok büyük olan devasa gezegen gökbilimcileri ötegezegen oluşumunu yeniden düşünmeye itiyor.
Tavuk kümesinde yumurta arayan bir çiftçi olduğunuzu düşünün; ancak tavuk yumurtası yerine, bir tavuğun yumurtlayabileceğinden çok daha büyük bir devekuşu yumurtası buluyorsunuz.
Bu yılın başlarında, Dünya’nın Güneş’inden dokuz kat daha az kütleli, soğuk ve sönük bir kırmızı yıldızın etrafında Dünya’dan 13 kat daha ağır bir gezegen keşfettiğimizde gökbilimciler ekibimiz biraz böyle hissetti.
M yıldızı olarak adlandırılan bu küçük yıldız, Dünya’nın güneş sistemindeki Güneş’ten sadece daha küçük değil, aynı zamanda 100 kat daha az parlak. Böyle bir yıldızın gezegen oluşturan diskinde böylesine büyük bir gezegeni doğurmak için gerekli miktarda malzeme bulunmamalıdır.
Yaşanabilir Bölge Gezegen Bulucu
Geçtiğimiz on yıl boyunca ekibimiz Penn State’te bu loş, soğuk yıldızlardan gelen ışığı insan gözünün duyarlılığının ötesindeki dalga boylarında -yakın kızılötesi- tespit edebilen yeni bir cihaz tasarladı ve inşa etti.
Batı Teksas’taki 10 metrelik Hobby-Eberly Teleskobu’na bağlı olan ve Yaşanabilir Bölge Gezegen Bulucu olarak adlandırılan cihazımız, bir gezegen yerçekimsel olarak yıldızın üzerine çekildiğinde yıldızın hızında meydana gelen ince değişimi ölçebiliyor. Doppler radyal hız tekniği olarak adlandırılan bu teknik, ötegezegenleri tespit etmek için harikadır.
“Ötegezegen” güneş dışı ve gezegen kelimelerinin birleşiminden oluşur, dolayısıyla bu terim Dünya’nın Güneş’i olmayan bir yıldızın yörüngesindeki gezegen büyüklüğündeki herhangi bir cisim için geçerlidir.
Otuz yıl önce, Doppler radyal hız gözlemleri, Güneş benzeri bir yıldızın yörüngesinde dönen bilinen ilk ötegezegen olan 51 Pegasi b’nin keşfedilmesini sağladı. Takip eden on yıllarda, bizim gibi gökbilimciler bu tekniği geliştirdiler. Giderek daha hassas hale gelen bu ölçümlerin önemli bir amacı var: yaşanabilir bölgelerdeki kayalık gezegenlerin, yani yıldızların etrafında gezegen yüzeyinde sıvı suyun bulunabileceği bölgelerin keşfedilmesini sağlamak.
Doppler tekniği henüz Güneş büyüklüğündeki yıldızların etrafındaki Dünya kütlesindeki yaşanabilir bölge gezegenlerini keşfedecek kapasiteye sahip değil. Ancak soğuk ve sönük M yıldızları, aynı Dünya büyüklüğündeki gezegen için daha büyük bir Doppler imzası gösteriyor. Yıldızın kütlesinin daha düşük olması, yörüngedeki gezegen tarafından daha fazla çekilmesine yol açıyor. Daha düşük parlaklık ise daha yakın bir yaşanabilir bölge ve daha kısa bir yörüngeye yol açıyor ki bu da gezegenin tespit edilmesini kolaylaştırıyor.
Bu küçük yıldızların etrafındaki gezegenler, ekibimizin Yaşanabilir Bölge Gezegen Bulucu’yu keşfetmek için tasarladığı gezegenlerdi. Science dergisinde yayınlanan yeni keşfimiz, serin ve sönük M yıldızı LHS 3154’ün (tavuk kümesindeki devekuşu yumurtası) etrafında yakın bir yörüngede dönen büyük bir gezegen gerçek bir sürpriz oldu.
LHS 315b: Var olmaması gereken gezegen
Gezegenler gaz ve tozdan oluşan disklerde oluşur. Bu diskler, çakıl taşlarına dönüşen toz tanelerini bir araya getirir ve sonunda katı bir gezegen çekirdeği oluşturmak üzere birleşir. Çekirdek oluştuktan sonra, gezegen katı tozun yanı sıra hidrojen ve helyum gibi çevresindeki gazı da yerçekimsel olarak içine çekebilir. Ancak bunu başarılı bir şekilde yapmak için çok fazla kütleye ve malzemeye ihtiyaç vardır. Gezegen oluşturmanın bu yoluna çekirdek yığılması denir.
LHS 3154 gibi düşük kütleli, Güneş’ten dokuz kat daha az kütleli bir yıldız, buna uygun olarak düşük kütleli bir gezegen oluşturma diskine sahip olmalıdır.
Bu kadar düşük kütleli bir yıldızın etrafındaki tipik bir disk, böyle bir gezegeni yaratacak kadar ağır bir çekirdek oluşturmak için yeterli katı maddeye veya kütleye sahip olmamalıdır. Ekibimizin yürüttüğü bilgisayar simülasyonlarından, böyle bir gezegenin, gezegen oluşturan disklerin doğrudan gözlemlerinden tipik olarak varsayılandan en az 10 kat daha büyük bir diske ihtiyaç duyduğu sonucuna vardık.
Farklı bir gezegen oluşum teorisi olan yerçekimsel kararsızlık (diskteki gaz ve tozun doğrudan çökerek bir gezegen oluşturması) da çok büyük bir disk olmadan böyle bir gezegenin oluşumunu açıklamakta zorlanıyor.
En yaygın yıldızların etrafındaki gezegenler
Soğuk, sönük M yıldızları galaksimizdeki en yaygın yıldızlardır. DC çizgi romanlarında Süpermen’in ana dünyası Kripton gezegeni bir M cüce yıldızının yörüngesinde dönüyordu.
Gökbilimciler, Yaşanabilir Bölge Gezegen Bulucu ve diğer araçlarla yapılan keşiflerden, en büyük kütleli M yıldızlarının etrafındaki yakın yörüngelerdeki dev gezegenlerin Güneş benzeri yıldızların etrafındakilerden en az 10 kat daha nadir olduğunu biliyorlar. Ve LHS 3154b’nin keşfine kadar en az kütleli M yıldızlarının yakın yörüngelerinde böyle büyük gezegenlerin olmadığını biliyoruz.
En soğuk komşularımızın etrafında gezegenlerin nasıl oluştuğunu anlamak, hem genel olarak gezegenlerin nasıl oluştuğunu hem de en çok sayıda yıldız türünün etrafındaki kayalık dünyaların nasıl oluştuğunu ve evrimleştiğini anlamamıza yardımcı olacaktır. Bu araştırma aynı zamanda gökbilimcilerin M yıldızlarının yaşamı destekleme kapasitesine sahip olup olmadığını anlamalarına da yardımcı olabilir.
*Bu yazı The planet that should not exist başlıklı yazıdan çevrilmiştir.
