WASP-96 b Ötegezegeni ve Sulu Atmosferi: James Webb Uzay Teleskobu, Bugüne Kadarki En Net Ötegezegen Atmosfer Analizini Sağladı!

James Webb Uzay Teleskobu'nun Yakın Kızılötesi Görüntüleyicisi ve Yarıksız Spektrograf (NIRISS) adı aracını kullanılarak yapılan tek bir gözlemden elde edilen bir geçiş spektrumu, sıcak gaz devi ötegezegen WASP-96 b'nin atmosferik özelliklerini ortaya koymayı başardı.

WASP-96 b, Phoenix takımyıldızında, yaklaşık 1150 ışıkyılı uzaklıkta, Güneş benzeri bir yıldızın yörüngesinde dönen sıcak gaz devi bir ötegezegendir (Güneş Sistemi haricinde kalan gezegenlere "ötegezegen" denmektedir). Ötegezegen, yıldızına çok yakın bir yörüngede (Dünya ile Güneş arasındaki mesafenin %5'inden daha az) dönmektedir ve bu nedenle bir tam turunu 3.5 Dünya gününden daha kısa sürede tamamlamaktadır (yani ötegezegenin 1 yılı 3.5 günden kısadır). Gezegenin keşfi 2014 yılında yer temelli gözlemlerle yapılmıştır. WASP-96 yıldızı, Güneş'ten biraz daha yaşlıdır, ancak yaklaşık olarak aynı boyut, kütle, sıcaklık ve renktedir.

Bir geçiş tayfı oluşturmak için, bir ötezegen, yörüngesi boyunca olabildiğince takip edilir. Ötegezegen, yörüngesinde dolandığı yıldızın önünden geçerken, yıldızdan gelen ışık, ötegezegenin atmosferinden geçerken emilir. Öte yandan, ötegezegen yıldızının önünde değilken, bu tür bir filtreleme oluşmaz. Bu iki veri arasındaki farklara bakarak, ötegezegenin atmosferine dair bilgiler elde etmek mümkündür. Örneğin aşağıdaki grafikteki 141 veri noktasının (beyaz dairelerin) her biri, ötegezegen tarafından engellenen ve atmosferi tarafından emilen belirli bir dalga boyundaki ışığın miktarını temsil etmektedir.

James Webb Uzay Teleskobu

• Bu fotoğrafı yüksek çözünürlükte indirmek için buraya tıklayınız (4.77 MB).

Araştırmacılar, bir gezegenin atmosferindeki önemli gazların bolluklarını absorpsiyon modeline (grafikteki tepe noktalarının konumları ve yükseklikleri) dayalı olarak saptayabilir ve ölçebilir, çünkü her gazın absorbe ettiği karakteristik bir dalga boyu seti vardır. Atmosferin sıcaklığı, verideki tepe noktalarının (zirvelerin) yüksekliğine dayalı olarak kısmen hesaplanabilir: Daha sıcak bir gezegenin verisindeki tepe noktaları da daha uzundur. Pus ve bulutların varlığı gibi diğer özelliklerse, spektrumun farklı bölümlerinin genel şekline bakarak anlaşılabilir.

Her veri noktasının üstünde ve altında uzanan gri çizgiler, o ölçümün belirsizliğini (yani gerçekteki olası değerlerin en makul aralığını) gösteren hata çubuklarıdır. Bunun sadece 1 gözlem olduğu düşünülecek olursa, bu ölçümlerdeki hata payının şaşırtıcı derecede küçük olduğu görülebilir.

Mavi çizgi, WASP-96 b'nin ve yıldızının bilinen özelliklerini (örn. boyut, kütle, sıcaklık) ve atmosferin varsayılan özelliklerini dikkate alan, bu veriden yola çıkarak çizilebilecek en uygun modeldir. Araştırmacılar, daha iyi bir uyum sağlamak ve atmosferin gerçekte nasıl olduğunu daha iyi anlamak için, modeldeki parametreleri (örneğin atmosferdeki bulut yüksekliği ve çeşitli gazların bolluğu gibi bilinmeyen özelliklerini) değiştirebilirler. Burada gösterilen en uygun model ile veriler arasındaki fark, verileri ve gezegeni analiz etmek ve yorumlamak için yapılması gereken ek çalışmalara işaret etmektedir.

Spektrumun tam analizi ek zaman alacak olsa da, sadece bu grafiğe bakarak bile bazı ön sonuçlar çıkarmak mümkündür: Spektrumdaki etiketli tepe noktaları, su buharının varlığını göstermektedir. Su buharına ait veri tepelerinin yüksekliğinin daha önceki gözlemlerden yola çıkarak beklenenden daha düşük oluşu, su buharı özelliklerini bastıran bulutların varlığının kanıtıdır. Spektrumun sol tarafının (daha kısa dalga boylarının) kademeli olarak aşağıya doğru eğimi, potansiyel olarak gezegende bir sis olduğunun göstergesidir. Tepelerin yüksekliğine ek olarak spektrumun diğer özellikleri dikkate alınacak olursa, gezegenin atmosferik sıcaklığının yaklaşık 725°C olduğu hesaplanabilir.

Şimdiye kadar toplanan en ayrıntılı kızılötesi ötegezegen iletim spektrumu olan bu grafik, bu kadar yüksek çözünürlük ve doğrulukla 1,6 mikrondan daha uzun dalga boylarını içeren ve 0,6 mikrondan (görünür kırmızı ışıktan) 2,8 mikrona (yakın kızılötesine) kadar olan tüm dalga boyu aralığını tek çekimde kapsayan ilk geçiş spektrumudur. Araştırmacıların spektrum hakkında kendilerinden emin yorumları bu kadar hızlı yapabilmeleri, verilerin kalitesinin bir başka kanıtıdır.

Gözlem, NIRISS'in, görüş alanında bulunan WASP-96 yıldızı gibi tek bir parlak nesnenin spektrumunu yakalamak üzere tasarlanmış Tek Nesne Yarıksız Spektroskopisi (SOSS) modu kullanılarak yapıldı.