Süper yumuşak gök cisimleri: Pamuk şekerden daha hafif: Son derece düşük yoğunluklu gezegen

Ortalama yoğunlukları pamuk şekerininkinden daha düşüktür: TOI-791 yıldızının 1.100 ışıkyılı uzaklıktaki iki gezegeni Jüpiter kadar büyüktür, ancak kütlesi onun yalnızca otuzda biri kadardır. Bu, uluslararası bir araştırma ekibi tarafından “Kraliyet Astronomi Topluluğunun Aylık Bildirimleri” dergisinde rapor edilmektedir. Bilim insanları artık daha kesin gözlemler yoluyla bu gizemli nesnelerin oluşumu ve gelişimi hakkında bir şeyler öğrenmeyi umuyorlar.

Oxford İngiliz Üniversitesi'nden baş yazar Georgina Dransfield, “Şimdiye kadar bu tür süper yumuşak gezegenlerden sadece bir avuç kadarını biliyoruz” diye açıklıyor. “Bir sistemde bu tür iki gezegeni bulmak çok daha nadir bir durum. Son derece düşük yoğunlukları, onları gezegen sistemlerinin oluşumu ve evrimi konusundaki anlayışımız açısından büyüleyici mihenk taşları haline getiriyor.”

Amatör araştırmacılar, TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) uzay teleskobunun 2019 ve 2023 arşiv verilerinde TOI-791'in iki gezegeninin izini sürdü. Bu, gezegen aramak için 2018'den bu yana milyonlarca yıldızın parlaklığını izliyor. Eğer bir gezegen, Dünya'dan bakıldığında yörüngesinde yıldızının önünden geçiyorsa, bu geçişler sırasında düzenli olarak parlaklığı bir miktar zayıflar ve bu şekilde varlığını ortaya koyar.

Ortalama yoğunluk santimetre küp başına yaklaşık 0,04 gramdır.

Araştırmacılar, yıldız ışığının zayıflamasından gezegenlerin büyüklüğünü belirleyebiliyor: TOI-791'in iki yoldaşı, Jüpiter büyüklüğünde. Keşiften sonraki birkaç yıl boyunca Dransfield ve meslektaşları gezegenlerin geçişlerini takip ettiler ve hafif düzensizlikler keşfettiler. Gezegenler yerçekimsel çekimleriyle birbirlerine müdahale ediyor ve bu bozulmalardan araştırmacılar gezegenlerin hangi kütleyi içerdiğini hesaplayabiliyorlar.

Sonuç bir sürprizdi: ikisi de Jüpiter'den çok daha hafif. Bu, santimetreküp başına yaklaşık 0,04 gramlık bir ortalama yoğunlukla sonuçlanır; bu, pamuk şekeri için tipik olan 0,05 değerinden bile biraz daha düşüktür. Karşılaştırma için: Dünyanın ortalama yoğunluğu 5,5, Jüpiter'inki ise santimetre küp başına 1,3 gramdır. Bu kadar düşük bir değer nasıl açıklanabilir?

Bu olguyu açıklamaya yönelik farklı yaklaşımlar

Dransfield ve meslektaşları, gezegenlerin aslında pamuk şekeri gibi yumuşak bir kıvama sahip olduğunu varsaymıyorlar; bu tür malzemeden yapılmış bir gök cismi, yerçekiminin etkisi altında hızla parçalanacaktır. Daha ziyade araştırmacılar, gezegenlerin muazzam boyutlarının ve dolayısıyla düşük yoğunluklarının yalnızca geniş bir gaz veya toz kabuğu tarafından simüle edildiğinden şüpheleniyorlar.

Gezegenler, kaya ve metallerden oluşan nispeten küçük bir çekirdeğe ve buna bağlı olarak yüksek bir yoğunluğa sahip olabilir, ancak bu, geçişler sırasında yıldız ışığını yutan devasa bir hidrojen ve helyum atmosferiyle çevrelenmiştir. Bilgisayar simülasyonları, bu tür gezegenlerin genç bir yıldızın etrafındaki serin, tozsuz bölgelerde oluşabileceğini gösteriyor. Alternatif bir açıklama ise, örneğin asteroit çarpışmalarından sonra bir gezegeni sarabilecek ve onun daha büyük görünmesine neden olabilecek devasa toz bulutları olabilir.

Ekip şimdi James Webb uzay teleskopunu kullanarak iki gezegene daha yakından bakmak istiyor. Teleskop, yüksek çözünürlüğü sayesinde gezegenlerin atmosferlerine bakabilmeli ve böylece düşük yoğunluklarının gizemini çözebilmelidir.