Erken Gezegen Göçü, Kayıp Gezegenleri Açıklayabilir!

Yeni doğan gezegenlere etki eden kuvvetlerin etkileşimini gösteren yeni bir model, bugüne kadar kataloglanan 3.800'den fazla gezegenler sistemi arasında art arda ortaya çıkan iki şaşırtıcı gözlemi açıklayabilir.

"Yarıçap vadisi" olarak adlandırılan bir gizem, yarıçapı Dünya'nın yaklaşık 1,8 katı olan ötegezegenlerin seyrekliğine işaret etmektedir. NASA'nın Kepler uzay aracı bu büyüklükteki gezegenleri, Dünya'nın yaklaşık 1,4 katı yarıçapa sahip Dev Dünya'ları ve yaklaşık 2,5 katı yarıçapa sahip Mini-Neptün'leri gözlemlediğinden ortalama 2-3 kat daha az gözlemledi.

"Bir elmanın iki yarısı" diye bilenen ikinci gizem, yüzlerce gezegenler sistemi içerisinde bulunan benzer büyüklükteki komşu gezegenlere işaret etmektedir. Neredeyse müzikal bir uyum içerisinde olan gezegen yörüngelerine sahip TRAPPIST-1 ve Kepler-223 bunlar arasında yer almaktadır. Astrophysical Journal Letters dergisinde yayımlanan araştırmanın yazarı olan Rice Üniversitesi'nden André Izidoro şunları söylüyor:

İlk defa, gözlemlerin çeşitli kısıtlamalarını tutarlı bir şekilde gösteren bir gezegen oluşumu ve dinamik evrim modeli kullanarak yarıçap vadisini açıkladığımızı düşünüyorum. Ayrıca, dev çarpışmaları da içeren bir gezegen oluşum modelinin ötegezegenlerin bir elmanın iki yarısı özelliği ile tutarlı olduğunu gösterebiliyoruz.

Rice'ın NASA tarafından finanse edilen CLEVER Planets projesinde Welch Doktora Sonrası Araştırmacısı olan Izidoro ve ortak yazarlar, gezegensel göç modelini kullanarak gezegenler sistemlerinin gelişimindeki ilk 50 milyon yılı simüle etmek için süper bilgisayarlar kullandılar.

Modelde, genç gezegenlere yol açan gaz ve tozdan oluşan ön gezegen diskleri de gezegenleri ana yıldızlarına yaklaştırıp rezonant yörünge zincirlerine kitleyerek onlarla etkileşime girmektedir. Zincirler, birkaç milyon yıl içinde kırılmaktadır. Bu durum, öte gezegen disklerinin kaybolmasıyla iki veya daha fazla gezegenin birbirine çarpmasına yol açan yörüngesel dengesizlikler ortaya çıktığında gerçekleşmektedir.

Gezegen göç modelleri, rezonant yörünge zincirlerini koruyan gezegenler sistemlerini incelemek üzere kullanılmıştır. Örneğin, Izidoro ve CLEVER Planets meslektaşları, TRAPPIST-1'in yedi gezegen sisteminin bombardıman sırasında dayanabileceği ve hala uyumlu yörünge yapısını koruyabileceği maksimum bozulma miktarını hesaplamak için 2021'de bir göç modeli kullandılar.

Yeni çalışmada Izidoro; CLEVER Planet araştırmacıları Rice'dan Rajdeep Dasgupta ve Andrea Isella, Los Angeles California Üniversitesi'nden Hilke Schlichting ve Almanya Heidelberg'daki Max Planck Astronomi Enstitüsü'nden Christian Zimmermann ve Bertram Bitsch ile işbirliği yaptı. Izidoro şöyle söylüyor:

Genç gezegenlerin ana yıldızlarına doğru olan göçü, aşırı kalabalık yaratıyor ve sık sık gezegenleri hidrojen açısından zengin atmosferlerinden çıkaran yıkıcı çarpışmalara neden oluyor. Bu, Ay'ımızı oluşturan çarpışma gibi dev çarpışmaların muhtemelen gezegen oluşumunun genel bir sonucu olduğu anlamına geliyor.

Araştırmacılara göre gezegenler iki "tatta" bulunuyor. Bunlardan biri; kuru, kayalık ve Dünya'dan %50 daha büyük Dev Dünya'lar iken diğeri su buzu bakımından zengin ve Dünya'dan yaklaşık 2,5 kat daha büyük Mini-Neptün'ler. Izidoro'ya göre, Dev Dünya'lar ve Mini-Neptün'lerin yalnızca kuru ve kayalık dünyalar olduğu yönündeki geleneksel görüşle çelişen yeni gözlemler elde ettikleri sonuçları destekliyor.

Araştırmacılar bulgularına dayanarak NASA'nın James Webb Uzay Teleskobu tarafından test edilebilecek tahminlerde bulundular. Örneğin, Dünya'nın iki katı büyüklüğündeki gezegenlerin bir kısmının hem hidrojen bakımından zengin ilkel atmosferlerini koruyacağını hem de su bakımından zengin olacağını öne sürüyorlar.