Sıcak Jüpiter TOI-1355 b, 2033'te geçiş yapmayı bırakacak

Bazı ötegezegenleri yalnızca yıldızlarının önünden geçerken görebiliyoruz ve bu fırsat sonsuza dek sürmeyebilir. Publications of the Astronomical Society of Japan dergisinde yayımlanan bir çalışma, TOI-1355 b adlı dev gezegenin yörüngesinin yavaşça yön değiştirdiğini ve 2033 ortasından itibaren yıldızının önünden geçişlerinin Dünya'dan görülemeyeceğini öngörüyor. Gökbilimcilerin bu sıra dışı gezegeni geçiş yöntemiyle incelemek için yedi yıldan az süresi kaldı.

Sıcak Jüpiterler neden şaşırtıcı?

1995'te Michel Mayor ve Didier Queloz tarafından Güneş benzeri bir yıldızın çevresinde keşfedilen 51 Pegasi b, Jüpiter büyüklüğünde bir gezegenin yıldızının çevresini yalnızca dört günde dolanabildiğini göstererek astronomi dünyasını şaşırtmıştı. Sıcak Jüpiter olarak adlandırılan bu gaz devleri, yıldızlarına çok yakın yörüngeleri nedeniyle son derece sıcak. Güneş Sistemi'nde benzerleri yok ve bu kadar yakında oluşmaları zor görünüyor. Mayor ve Queloz, bu keşifleriyle 2019 Nobel Fizik Ödülü'nü paylaştı.

Bu nedenle sıcak Jüpiterlerin çoğunun yıldızdan uzakta oluşup sonradan içeri göç ettiği düşünülüyor. Göç için iki ana senaryo var. Birincisinde gezegen, doğduğu gaz diskiyle etkileşerek yavaş yavaş içeri doğru kayıyor. İkincisinde başka gezegenlerle ya da uzak bir eşlikçiyle yaşanan kütleçekimsel etkileşimler gezegeni çok basık bir yörüngeye fırlatıyor; yıldıza yakın geçişlerdeki gelgit etkileri yörüngeyi zamanla küçültüp daireselleştiriyor. Basık yörüngesini hâlâ koruyan sıcak Jüpiterler, bu ikinci senaryonun izlerini taşıyor olabilir.

TOI-1355 b'nin kimliği

Nisan 2018'de fırlatılan TESS, gökyüzünün neredeyse tamamını parça parça tarayarak parlak ve yakın yıldızların önünden geçen gezegenleri arıyor. Uydunun aday listesine giren cisimler TOI (TESS İlgi Nesnesi) koduyla numaralandırılıyor ve yerden yapılan izleme gözlemleriyle doğrulanıyor. TOI-1355 b de bu yolla gezegen olarak teyit edildi.

Tokyo Üniversitesi'nden Noriharu Watanabe'nin önderliğindeki ekip, gezegeni NASA'nın Geçiş Yapan Ötegezegen Araştırma Uydusu (TESS) verileri ve Kyoto Üniversitesi'ne bağlı Okayama Gözlemevi'nden yapılan izleme gözlemleriyle inceledi. TOI-1355 b, kütlesi Jüpiter'inkinin yaklaşık 5,8 katı, yarıçapı yaklaşık 1,4 katı olan bir "süper Jüpiter". Yıldızının çevresini yaklaşık 2,17 günde dolanıyor.

Gezegenin yıldızı da sıradan değil: Güneş'ten belirgin biçimde daha sıcak, erken A tipi bir yıldız. Watanabe, Güneş benzeri ve daha soğuk yıldızların çevresinde binlerce gezegen bulunduğunu, ancak daha sıcak yıldızlar etrafındaki taramaların görece geride kaldığını belirtiyor. Ekip, ötegezegen çeşitliliğini daha geniş bir yelpazede incelemek için özellikle sıcak yıldızlara yöneldi.

Erken gelen tutulma

Gezegeni ilginç kılan ilk ipucu, ikincil tutulmanın zamanlamasıydı. Bir gezegen yıldızının önünden geçtiğinde yıldız ışığında küçük bir azalma olur; buna geçiş denir. Gezegen yıldızın arkasına geçtiğinde ise gezegenin kendi ışığı bir süreliğine kaybolur; bu da ikincil tutulmadır. Yörünge dairesel olsaydı ikincil tutulma iki geçişin tam ortasına denk gelmeliydi. TOI-1355 b'de ise beklenenden erken gerçekleşti. Bu, yörüngenin basık olduğunu gösteriyordu. Ölçülen dış merkezlik yaklaşık 0,22; karşılaştırma için Dünya'nınki yaklaşık 0,017. Sıfır kusursuz bir daireyi temsil ediyor.

Sıcak yıldızların çevresindeki sıcak Jüpiterlerde böyle basık bir yörünge alışılmadık. Ekibin değerlendirmesine göre gezegenin özellikleri, basık yörüngeli göç senaryosuyla uyumlu.

Yörünge düzlemi dönüyor

Asıl çarpıcı bulgu, yörüngenin uzaydaki yöneliminin değişmesi. Gökbilimciler bu olaya düğüm devinimi diyor: Gezegenin yörünge düzlemi, bir topacın ekseni gibi yavaşça dönüyor. Bunun sonucu olarak gezegenin yıldız diskinin önünden geçtiği yol her yıl biraz kayıyor. Ölçülen gidişat sürerse 2033 ortasından itibaren gezegen, Dünya'dan bakıldığında yıldızının önünden hiç geçmeyecek. Yani geçişler duracak; bu durum, devinim döngüsü onları yıllar sonra geri getirene kadar sürebilir.

Neden önemli?

Geçişler, bir gezegenin yarıçapını ölçmenin ve atmosferini incelemenin en güçlü yolu. Yıldız ışığı geçiş sırasında gezegenin atmosferinden süzüldüğünde, atmosferdeki moleküller tayfta iz bırakıyor. Ekip TOI-1355 b'nin atmosferinde değişkenliğe işaret eden ilk belirtiler de saptadı ve gezegenin atmosfer çalışmaları için değerli bir hedef olduğunu vurguluyor. Pencere kapanmadan yapılacak gözlemler, hem gezegenin hem de sıcak Jüpiterlerin göç tarihinin anlaşılmasına katkı sağlayacak.

Kısaca

• TOI-1355 b, sıcak bir A tipi yıldızın çevresinde 2,17 günde dolanan yaklaşık 5,8 Jüpiter kütlesinde bir gezegen.
• Yörüngesi basık; dış merkezlik yaklaşık 0,22.
• Yörünge düzlemi dönüyor; geçişler 2033 ortasından itibaren görülemeyecek.
• Gezegen, sıcak Jüpiterlerin göç tarihine dair önemli bir test alanı.