Pembe Gezegen'in gökyüzü tuzlu: Webb, GJ 504 b'de tuz bulutlarına işaret etti

Gökbilimcilerin "Pembe Gezegen" lakabıyla andığı GJ 504 b, on yılı aşkın süredir sırlarını saklıyordu. Doğrudan görüntülenmiş en soğuk gezegen kütleli eşlik cisimlerinden biri olan bu dünya, yer teleskoplarının ışığını ayrıştıramayacağı kadar sönüktü. James Webb Uzay Teleskobu ile yapılan yeni gözlemler bu engeli aştı ve egzotik bir kimya ile daha önce görülmemiş türden bulutlarla örtülü bir atmosfer ortaya çıkardı. Northwestern Üniversitesi'nden gökbilimcilerin The Astronomical Journal'da yayımlanan çalışmasına göre GJ 504 b'nin gökyüzünü büyük olasılıkla tuz bulutları kaplıyor. Bu, soğuk bir cismin atmosferinde tuz bulutlarına dair ilk doğrudan kanıtlardan biri.

Gezegen mi, kahverengi cüce mi?

2013'te keşfedilen GJ 504 b, bizden 57 ışık yılı uzaklıkta, Güneş benzeri bir yıldızın çevresinde dolanıyor. Lakabı, kızılötesi gözlemlere dayanan modellerin onun insan gözüne koyu pembe ya da eflatun tonlarında görüneceğini öngörmesinden geliyor. Ancak adındaki "gezegen" kelimesi tartışmalı. Jüpiter'in yaklaşık 25 katı kütlesiyle cisim, dev gezegenler ile kahverengi cüceler arasındaki bulanık sınırın tam üzerinde duruyor. Bu yüzden gökbilimciler ondan "gezegen kütleli eşlik cismi" olarak söz ediyor.

Kahverengi cüceler, çekirdeklerinde hidrojen füzyonunu başlatacak kadar kütleli olmayan, bu nedenle yıldız olamamış cisimler. Gezegenlerle kahverengi cüceleri ayıran şeyin kütleden çok oluşum biçimi olduğu düşünülüyor: Gezegenler bir yıldızın çevresindeki diskte birikerek, kahverengi cüceler ise yıldızlar gibi bir gaz bulutunun çökmesiyle doğuyor. GJ 504 b'nin hangi yoldan geldiği hâlâ belirsiz.

Fırın sıcaklığında, milyarlarca yaşında

Doğrudan görüntülenen ötegezegenlerin çoğu 500 ila 1.100 santigrat derece arasında sıcaklıklara sahip. GJ 504 b ise yalnızca yaklaşık 290 santigrat derece; ekmek pişiren bir fırının sıcaklığı kadar. Çalışmayı yöneten Aneesh Baburaj'a göre bu soğukluğun nedeni yaş. Dev gezegenler kızgın doğar ve zamanla soğur. Yeni çalışma, GJ 504 b'nin 2,5 ila 4 milyar yaşında olduğunu tahmin ediyor.

Sönüklüğü ise eski gözlemcilerin baş belası oldu. Baburaj, başka ekiplerin dünyanın en büyük teleskoplarıyla bütün bir gece boyunca gözlem yapmasına rağmen cismi göremediklerini, Webb ile ise toplam gözlemin yaklaşık iki saatte başarıyla tamamlandığını anlatıyor. Ekip, gelişmiş veri işleme teknikleriyle çok daha parlak olan ana yıldızın ışımasını ayıklayarak eşlik cisminin tayfını, yani ışığının renklere ayrılmış dökümünü elde etti.

Tuz bulutları olmadan tutmayan model

Tayf, zengin bir molekül karışımını ortaya koydu:

• su buharı
• metan
• karbondioksit
• amonyak ve başka moleküller

Araştırmacılar bu verileri bir atmosfer modeline yerleştirdiğinde ise bir şeyler tutmadı. Modelin gözlemlerle uyuşması için fiziksel olarak akla yatkın olmayan özellikler varsaymak gerekiyordu. Modele bulutlar eklendiğinde bu tuhaflıklar ortadan kalktı. Ekip üç farklı bulut türünü denedi ve en iyi uyumu tuz bulutları verdi. Bu bulutlar atmosferin derin katmanlarını örterek oradaki moleküllerin izlerini bastırıyor ve Webb'e ulaşan ışığı biçimlendiriyordu.

Soğuk atmosferlerde tuz bulutlarının oluşabileceği 15 yılı aşkın süre önce kuramsal olarak öngörülmüştü. Baburaj, bir cismin tayfını açıklamak için tuz bulutlarının kritik olduğunun ilk kez bulunduğunu ve bunun modellerde bulutların mutlaka hesaba katılması gerektiğini hatırlattığını vurguluyor.

Tuzun bir gezegen atmosferinde bulut oluşturması ilk bakışta tuhaf görünebilir. Ancak birkaç yüz derecelik sıcaklıklarda sodyum ve potasyum klorür gibi tuzlar buharlaşıp yükseklerde yoğuşabiliyor; tıpkı Dünya'da su buharının bulutlara dönüşmesi gibi.

Metal zengini ve hâlâ gizemli

Tayf, GJ 504 b'nin olağandışı ölçüde ağır elementlerce, yani gökbilimcilerin diliyle "metallerce" zengin olduğunu da düşündürüyor. Gezegenler genellikle ana yıldızlarına göre ağır element bakımından zenginleşmiş olabildiği için bu, gezegen benzeri bir oluşuma işaret edebilir. Ancak mevcut veriler hem gezegen gibi hem de küçük bir yıldız gibi oluşma senaryolarına hâlâ açık kapı bırakıyor.

Çalışma, Webb'in tasarımına katkı veren ve teleskobun günlük işleyişinden sorumlu ekipte yer alan Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü'nden Marshall Perrin'in tasarladığı gözlem programıyla yapıldı. Kullanılan teknikler, giderek daha soğuk ve sönük cisimlerin incelenmesinin yolunu açıyor. Jüpiter'in amonyak buzundan bulutları gibi daha da soğuk bulut türleri bugünkü gözlemlerin erişiminin ötesinde kalıyor; ancak GJ 504 b'deki tuz bulutlarının tespiti, gökbilimcilerin bu hedefe giderek yaklaştığını gösteriyor. Güneş Sistemi dışındaki soğuk dev gezegenleri doğrudan inceleyebilmek, kendi dev gezegenlerimizin nasıl oluştuğunu anlamak için de değerli bir karşılaştırma imkânı sunacak.