Sıcaktan Buharlaşan Yumurta Gezegen WASP-121b
Hubble uzay teleskopu 2500 derece sıcakta adeta buharlaşan yumurta şekilli bir gezegen keşfetti. Süper sıcak Jüpiter sınıfına giren WASP-121b’nin en ilginç yanı ise diğer gaz devlerinin tersine, atmosferinde yüksek oranda metal buharı içermesi. Öyle ki Dünya’da uçak gövdesi üretmekte kullandığımız titanyum, WASP-121b atmosferinde yağmur olup yağıyor ve hatta hızını alamayıp buhar halinde uzaya kaçıyor.
WASP-121b neden yumurta şekilli?
Dünya’dan yaklaşık 900 ışık yılı uzaktaki WASP-121 yıldızının çevresinde dönen WASP-121b öte gezegeni, güneşe sadece ortalama 3 milyon 806 bin km uzakta deviniyor ki bu da aşırı ısınmasına yol açıyor. Karşılaştıracak olursak, Güneş Sistemin’de Güneş’e en yakın gezegen olan Merkür, 5500 derecelik sıcaklığıyla WASP-121’den nispeten soğuk olan yıldızımıza 58 milyon km uzakta dönüyor.
Mutlak parlaklığı 10,4 olan WASP-121 ise kütle, sıcaklık ve büyüklük açısından Güneş benzeri bir yıldız sayılır. Yine de çapı Güneş’in 1,4 katı olan 1,35 Güneş kütlesindeki WASP-121, yörüngesindeki süper sıcak öte gezegeni 6180 derecelik sıcaklığıyla adeta yakıyor.
Gerçi 2500 derecelik yüzey sıcaklığı bir gezegene pek zarar vermez (özellikle de gaz devlerinde hayat olmadığı için). Ancak, F tipi sarı-beyaz cüce sınıfına giren WASP-121 Güneş’ten 680 derece daha sıcak olan enerjik bir yıldız. Bu sebeple de çok daha güçlü bir güneş rüzgarı üretiyor.
Güneş rüzgarında bulunan yüksek hızlı parçacıklar da WASP-121b atmosferini bombalıyor ve zaten sıcaktan genleşerek yerçekiminden kurtulma eğilimi gösteren kalın atmosferin üst katmanlarını soğan gibi soyup uzaya üflüyor. Bu da sıcaktan şişen ve rüzgarın baskısıyla ters yönde yumurta şeklini alan WASP-121b’nin yavaş yavaş buharlaşmasına yol açıyor. 😮
İlgili yazı: Büyük Ölüm: Dünyanın En Büyük Felaketi
WASP-121b’de titanyum yağmuru
Daha önce süper sıcak atmosferinde demir yağmuru görülen ve aslında yarım kalmış yıldızlar olan kahverengi cücelerden söz etmiştim; ama WASP-121b de hiç boyuna bakmadan ürettiği metalik yağmurlar ile kahverengi cücelerle aşık atıyor ki işte bu çok garip:
Normalde Sıcak Jüpiter sınıfına giren gaz devleri bile metal yağmuru görülecek kadar sıcak değildir. Bu tür dünyalarda magnezyum ve demir bulutları olabilir; ama sadece yüksek sıcaklık değil, aynı zamanda yüksek basınç gerektiren bir süreç olduğu için metal yağmurları görülmez.
Bizden yaklaşık 850-900 ışık yılı uzaktaki Pupa Takımyıldızı’nda yer alan ve bu yüzden de yalnızca güney gökkürede görünen WASP-121b ise o kadar sıcak ki genleşen atmosferinin diğer dünyalara göre nispeten düşük basınçlı olmasına rağmen titanyum yağmurları üretebiliyor.
Jüpiter’den daha büyük
Güneş Sistemi’nin en büyük ve kütleli gezegeni olan Jüpiter’den 1,18 daha kütleli ve sıcaktan şişmesi nedeniyle de 1,81 kat büyük olan WASP-121b için titanyum anahtar kelime zaten: Gezegen atmosferinde sıcak su moleküllerine ek olarak titanyum oksit (TiO) ve vanadyum oksit (VO) bulunuyor. Bu neden önemli derseniz; titanyum ve vanadyum metalleri sıcak ama düşük basınçlı şişkin gezegen atmosferlerinde daha kolay sıvılaşarak metal yağmuruna dönüşüyor.
İlgili yazı: Gerçek Adem: ilk insan ne zaman yaşadı?
Oysa bir sürpriz daha var
Normalde metal atomları ağır olduğu için sıcak Jüpiter atmosferlerinin alt katmanlarına çöker ve metal yağmurunu da yüksek basınca maruz kalan alt katmanlarda başlatır. WASP-121b’de ise normalden daha yüksek oranda titanyum ve vanadyum var.
Her iki metal de demirden daha ağır olduğu için WASP-121b’nin aşırı sıcak atmosferde yükselebiliyor ve tipik metal yağmuru irtifasından daha yüksek katmanlarda damlacıklar halinde yoğuşarak yağmur başlatabiliyor. Bu irtifa da WASP-121b’nin kalın atmosferinde Dünya’dan çok daha yüksekte yer alan stratosfer tabakasına karşılık geliyor.
WASP-121b’yi Hubble görüntüledi
Johns Hopkins Üniversitesi’nden Dr. David Sing ve meslektaşları Hubble’ın Uzay Teleskopu Görüntüleme Tayfölçerini (STIS) kullanarak WASP-121b’yi morötesi ışıkla gözlemlediler. Yıldızın önünden geçerken kenardan aydınlanan atmosferine baktıklarında ise titanyum ile vanadyuma ek olarak demirle magnezyum da gördüler. Oysa WASP-121b’nin aşırı sıcaklığa bağlı gariplikleri daha yeni başlıyor:
İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili
Neden bu kadar sıcak?
Uzay boşluğunda hava yoktur ve bu da güneşe en yakın gezegenlerin bile sadece yıldızın saçtığı termal radyasyonla ısınması anlamına geliyor. Elbette atmosfer ısınmaya başladıktan sonra sıcaklık da yıldıza uzaklığa bağlı olan maksimum değere kadar yükseliyor. Kısacası bir gezegen yıldıza ne kadar yakınsa o kadar sıcak oluyor.
Öte yandan WASP-121b, yıldızına sadece 3,8 milyon km uzakta olmasına karşın, olması gerekenden çok daha sıcak bir gezegen. Burada bir an durup bu blogda çok daha sıcak gezegenleri anlattığımı da hatırlayabilirsiniz. Belki de diyeceksiniz ki “Ama hocam, o gezegenler de yıldızına en fazla 5-6 milyon km uzakta. Peki neden ısrarla bu gezegenin daha sıcak diyorsunuz? 7000 derecelik dünyalar var.”
Bunun nedeni WASP-121b’nin F tipi bir sarı-beyaz cücenin çevresinde dönmesi. Öyle ki WASP-121 yıldızının yüzey sıcaklığı 6200 derecenin altındayken, diğer yıldızların sıcaklığı 10 bin dereceyi aşıyor. Haliyle diğer gezegenler de daha sıcak alıyor; ama özetle WASP-121b, yıldız sıcaklığına ve yıldıza yakanlığına göre olması gerekenden çok daha sıcak bir gezegendir.
Neden öyle?
Dr. Sing diyor ki: “WASP-121b normalden daha yüksek oranda hafif metal içeriyor. Üstelik atmosferin üst katmanlarında yer alan demirle magnezyum iyi birer ısı iletkenidir ve güneş ışığında ısınırken atmosferi de kalorifer gibi ısıtıyor. Bu da öte gezegende sıcaklığın 2500 dereceye çıkmasını sağlıyor.” Ancak bir sebep daha var: Metal buharı kızılötesi ışığı geçirirken morötesi ışığı kesiyor. Bu da termal radyasyondan daha enerjik olan UV ışıkta daha çok ısınıp atmosferi harlamasına yol açıyor.
İlgili yazı: Evrenin En Büyük Yıldızı UY Scuti mi?
Neden WASP-121b’yi inceliyoruz?
Astrofizikçiler gezegenlerin nasıl oluştuğunu anlamak için sıcak Jüpiterleri araştırıyorlar ve WASP-121b’yi de özellikle seçtiler. Sonuçta gezegen atmosferleri başlangıçta daha çok hafif element içeriyor. Ancak, yıldız olgunlaşıp ısındıkça gezegen sıcaklığı da artıyor ve bu da helyum ile hidrojen gibi hafif elementlerin uzaya kaçarak kaybedilmesine yol açıyor.
Gaz devleri öncelikle hidrojen ve helyumdan oluştuğu için bu pek önemli değil; ama Dünya gibi başlangıçta oksijenden ziyade helyum atmosferi olan gezegenlerin yaşanabilir gezegenlere nasıl dönüştüğünü anlamak açısından çok önemli.
Ancak titanyum, magnezyum ve özellikle de demir buharının su buharından daha ağır olduğunu tahmin edersiniz. Öyleyse metalik buharın nasıl olup da WASP-121b atmosferinin üst katmanlarına yükseldiğini de merak edebilirsiniz. Bunun sebebi yine hidrojen ve helyum:
Bir gezegende en kolay ısınan ve genleşip hafifleyerek yukarı yükselen gazlar hidrojen ve helyumdur. WASP-121b de o kadar sıcak ki bunlar yukarıya adeta hortumlar halinde yükseliyor. Böylece alt katmanlarındaki yüksek sıcaklık VE basınçla buharlaşan titanyum ile magnezyum gibi metalleri de yukarıya taşıyor.
Sonra ilginç bir süreç başlıyor
Atmosfer aşırı sıcak olduğu için hidrojenden ağır olan metallerin sıvılaşması gecikiyor ve bunlar yüksek irtifada buhar halinde dolaşırken atmosferi de kalorifer gibi daha fazla ısıtıyor. Sonuçta çok daha ağır olan magnezyum ve demir buharı bile WASP-121b’nin yerçekiminden kurtularak uzaya kaçıyor! 😮
İlgili yazı: 6 Adımda Osiris-Rex Sondası Bennu’da Ne Buldu?
Peki sonra ne olacak?
Açıkçası birkaç on milyon yıl içinde WASP-121b neredeyse tümüyle buharlaşacak ve geriye kavruk kayalık çekirdeği olacak. Nitekim kendisi de yumurta şekilli olan bir yıldızın çevresinde dönen Kelt-9b öte gezegeni de öyle olacak.
Siz de yüzey sıcaklığı 3727 dereceyi bulan Kelt-9b ile 7027 dereceyle bilinen en sıcak gezegen olan Kepler70b’nin öyküsünü şimdi okuyabilir ve WASP-121b gibi dünyaları buharlaştıran felaket zincirlerini kaos teorisiyle görebilirsiniz. Güneş Sistemi’ndeki yassı yumurta dünya Haumea’ya bakabilir ve yarım kalmış yıldızlar olan kahverengi cüceleri inceleyebilirsiniz.
Ancak, Güneş Sistemi dışındaki gezegenleri nasıl keşfediyoruz derseniz bunun cevabını yabancı dünyaların atmosferinde hayat arayan Gezegen Avcısı TESS Uzay Teleskopuna yazısında bulacaksınız. Cumartesi çalışanlar için verimli bir gün, yaz okulu sınavlarına giren öğrencilere başarılar ve tatilde olanlara da iyi eğlenceler dilerim.
