James Webb Uzay Teleskobu (JWST) ile yapılan yeni gözlemler, Güneş Sistemi dışındaki dev gezegenlerin nasıl oluştuğuna dair yanıtlar verebilir. Pegasus takımyıldızında, Dünya’dan yaklaşık 133 ışık yılı uzaklıkta bulunan HR 8799 yıldız sistemi çevresindeki üç büyük gaz devi gezegenin atmosferinde kükürt dahil çok sayıda molekül tespit edildi. Bulgular, bu gezegenlerin Jüpiter’e benzer şekilde “ağır elementler” bakımından zengin olduğunu gösteriyor.
Gaz devleri çoğunlukla hidrojen ve helyumdan oluşuyor. Ancak gezegenlerin oluşum sürecini anlamak için karbon, oksijen ve kükürt gibi daha ağır elementlerin bolluğu önemli. Astronomide hidrojen ve helyum dışındaki tüm elementler “metal” olarak adlandırılıyor. Bu elementlerin gezegen atmosferindeki oranı, gezegenin nasıl oluştuğuna dair doğrudan bilgi veriyor.
Neden bu kadar büyümüş?
Araştırmacılar gezegen oluşumu için iki temel model üzerinde duruyor. İlki “çekirdek birikimi” modeli. Bu modele göre önce buzlu ve kayalık maddeler birleşerek katı bir çekirdek oluşturuyor, ardından bu çekirdek çevresindeki gazı kendine çekerek büyüyor. Jüpiter ve Satürn’ün bu şekilde oluştuğu düşünülüyor. İkinci model ise “kütle çekimsel kararsızlık”. Bu senaryoda yıldızın çevresindeki gaz diski aniden çökerek doğrudan büyük kütleli cisimler oluşturuyor; bu süreç kahverengi cücelerin oluşumuna benziyor.
JWST’nin yüksek hassasiyetli tayfölçer cihazı sayesinde araştırmacılar HR 8799 sistemindeki gezegenlerin atmosferinde su (H2O), karbon monoksit (CO), metan (CH4), karbondioksit (CO2) ve hidrojen sülfür (H2S) gibi molekülleri doğrudan ölçtü. Özellikle kükürt tespiti önemli bir bulgu. Çünkü kükürt, gezegenlerin oluştuğu protoplanet diskinde yalnızca katı maddelerde bulunuyor. Bu da gezegenlerin oluşum sırasında büyük miktarda katı madde biriktirdiğine işaret ediyor.
Araştırma ekibi, üç gezegenin de yıldızlarına kıyasla ağır elementler bakımından zengin olduğunu belirledi. Üstelik bu zenginleşme hem uçucu elementler (karbon ve oksijen) hem de daha dayanıklı, “refrakter” olarak adlandırılan elementler (kükürt gibi) için geçerli. Bu durum, sistemdeki dev gezegenlerin verimli bir çekirdek birikimi süreciyle oluştuğunu düşündürüyor.
Her biri Jüpiter’in 5 ila 10 katı kütleye sahip olan bu gezegenler, yıldızlarına 15 ila 70 astronomik birim uzaklıkta dolanıyor. Bu kadar büyük kütleli ve yıldızdan bu kadar uzak gezegenlerin klasik modellerle nasıl oluştuğu uzun süredir tartışma konusuydu. Yeni bulgular, dev gezegenlerde ağır element zenginleşmesinin yalnızca Güneş Sistemi’ne özgü olmadığını, farklı yıldız sistemlerinde de benzer süreçlerin işleyebildiğini gösteriyor.
Araştırma, dev gezegen ile kahverengi cüce arasındaki sınırın nerede başladığı sorusunu da yeniden gündeme taşıyor. Bulgular, gezegen oluşum teorilerinin yeniden gözden geçirilmesi gerektiğine işaret ediyor.
Kaynak: Nature Astronomy