eso2102tr — Bilim Bülteni

Gezegen oluşum teorilerini zorlayan altı gezegenli sistem bulmacası

25 Ocak 2021

Aralarında Avrupa Güney Gözlemevi’nin (ESO) Çok Büyük Teleskobu’nun (VLT) da yer aldığı bir dizi teleskobu kullanan gökbilimciler beş tanesinin yıldızının etrafında nadir görülen kilitlenme hareketi gösterdiği altı gezegenden oluşan bir sistemi ortaya çıkardılar. Araştırmacılar bu sistemin Güneş Sistemi’ndekiler de dahil olmak üzere, gezegenlerin nasıl oluştukları ve evrimleştiklerine dair önemli ipuçları sağlayacağını düşünüyor.

Yaklaşık 200 ışık-yılı uzaklıkta Heykeltıraş takım yıldızı doğrultusundaki TOI-178 yıldızını ilk kez gözlediklerinde, ekip aynı yörüngede dolanan iki gezegen bulduklarını düşündü. Ancak, ayrıntılı olarak incelendiğinde tamamen farklı bir şey ortaya çıktı. “Daha fazla gözlem yaptığımızda yıldızın etrafında neredeyse aynı uzaklıkta iki gezegen değil, özel konumlarda çoklu gezegenler olduğunu fark ettik,” diyor bugün Astronomy & Astrophysics’te yayımlanan yeni araştırmayı yürüten Adrien Leleu (Cenevre ve Bern Üniversitesi, Bern, İsviçre).

Yeni araştırma sistemin altı gezegenden oluştuğunu ve yıldıza en yakındaki gezegen dışında tümünün yörüngelerinde ritmik bir dansa eşlik ediyormuş gibi rezonans halinde hareket ettiklerini ortaya çıkardı. Bu olay yıldızın etrafında dolanan gezegenlerin hareketlerindeki düzenli seyir ve birkaç yörünge turunda bazı gezegenlerin aynı hizaya gelmesi şeklinde açıklanabilir. Benzer bir rezonans Jüpiter’in uydularından üçünün yörüngesinde gözlenmiştir: Io, Europa ve Ganymede. Bu üçünden Jüpiter’e en yakın olan Io, Ganymede’in her turuna karşılık gezegenin etrafında dört kez, Europa’nın tam turuna karşılık ise iki kez gezegenin etrafındaki turunu tamamlamaktadır.

TOI-178 sistemindeki beş dış gezegen ise bir gezegen sisteminde şimdiye dek keşfedilmiş olan, çok daha karmaşık bir rezonans zinciri izlemektedir. Jüpiter’in üç uydusu 4:2:1 rezonansı sergilerken, TOI-178 sistemindeki beş dış gezegen 18:9:6:4:3 dizilimini takip etmektedir: yıldıza uzaklığı bakımından ikinci sıradaki gezegen (rezonans dizilimindeki ilk) 18 yörüngesini tamamlarken, üçüncü gezegen 9 tur atmakta ve böyle devam etmektedir. Aslında, başlangıçta araştırmacılar sistemde sadece beş gezegen buldular, ancak bu rezonans ritmini takip ederek, bir sonraki gözlemde ilave gezegenin yörüngede nerede olduğunu hesapladılar.

Sadece yörünge ile ilgili merakı gidermek değil, rezonans halindeki bu gezegenlerin dansı sistemin geçmişi hakkında da ipuçları sağlamaktadır. “Bu sistemdeki yörüngeler oldukça düzenli, bu da bize bu sistemin doğuşundan itibaren nazik bir şekilde evrimleştiğini anlatıyor,” diye açıklıyor eş-yazar Yann Alibert (Bern Üniversitesi). Eğer sistem önceki yaşamında belirgin bir şekilde tedirgin edilmiş olsaydı, örneğin büyük bir çarpışma gibi, bu kırılgan yörünge dizilimi bu şekilde olmayabilirdi.

Düzenli sistemdeki karmaşa

Ancak yörüngeler düzenli olsa da gezegenlerin yoğunlukları “bir o kadar düzensiz,” diyor çalışmaya katılan Nathan Hara (Cenevre Üniversitesi, İsviçre). “Neptün’ün yarısı yoğunlukta epey pofuduk bir gezegenin hemen yanında Dünya yoğunluğunda bir gezegen, sonrasında Neptün yoğunluğunda bir gezegen. Bu alışık olduğumuz bir durum değil.” Örneğin Güneş Sistemi’mizde, gezegenler düzgün bir şekilde dağılıyor, kayalık, yoğun gezegenler merkezi yıldıza daha yakın, pofuduk, düşük yoğunluklu gaz devleri ise daha uzaktalar.

Yörünge hareketindeki ritmik harmoni ile düzensiz yoğunluklar arasındaki zıtlıklar gezegen sistemlerinin oluşumu ve evrimi ile ilgili bakış açımızı kesinlikle zorluyor,” diyor Leleu.

 

Teknikler birleştiriliyor

Sistemin beklenmedik yapısını araştırmak için Avrupa Uzay Ajansı’nın CHEOPS uydusunun verilerini kullanan ekip, ek olarak yer-konuşlu ESO’nun VLT’si üzerindeki ESPRESSO aygıtı ile her ikisi de Şili’deki Paranal Gözlemevi’nde bulunan NGTS ve SPECULOSS aygıtları ile takip gözlemleri yaptılar. Ötegezegenlerin doğrudan teleskoplarla görülmesi zor olduğu için gökbilimcilerin başka yöntemlere başvurmaları gerekmektedir. Kullanılan temel yöntemler geçişleri — Dünya’dan bakıldığında, önünden gezegen geçişi olan merkezi yıldızın yaydığı ışıktaki sönükleşmeyi gözlemek — ve dikey hızları — yörüngelerinde dolanan gezegenler nedeniyle yıldızın ışık tayfındaki küçük yer değiştirme işaretlerini takip etmek — görüntülemektir. Ekip sistemi gözlemek için her iki yöntemi de kullanıştır: Geçişler için CHEOPS, NGTS ve SPECULOOS, dikey hızlar için ise ESPRESSO kullanılmıştır.

Gökbilimciler bu iki yöntemi birleştirerek sistem ve merkezi yıldızına Dünya’nın Güneş etrafındaki yörüngesinden çok daha yakın bir yörüngede hızla dolanan gezegenler hakkında önemli bilgilere ulaşabilmektedirler. En hızlısı (yıldıza en yakın gezegen) yörünge turunu sadece birkaç günde tamamlarken, en yavaşın turu on kat daha uzundur. Altı gezegenin boyutları bir ila üç Dünya kadarken, kütleleri ise Dünya’nın 1,5 ila 8 katı kadardır. Bazıları kayalık, ancak Dünya’dan daha büyüktür — bu gezegenler Süper-Dünyalar olarak bilinir. Diğerleri ise dış Güneş Sistemi’ndeki gaz gezegenler gibi, ancak çok daha küçükler — bunlara ise Mini-Neptünler denir.

Bulunan altı gezegenin hiçbirisi yıldızının yaşanabilir bölgesinde bulunmasa da araştırmacılara göre rezonans zincirinin devam ettirilmesi ile bu bölgede ya da yakınlarında ilave gezegenler bulunabilir. ESO’nun önümüzdeki on yıl içerisinde çalışmalarına başlayacak olan Aşırı Büyük Teleskobu (ELT), yıldızlarının yaşanabilir bölgesinde bulunan kayalık ötegezegenleri doğrudan görüntüleyebilecek ve hatta atmosfer özelliklerini ortaya çıkararak TOI-178 gibi sistemler hakkında daha fazla bilgi sağlayacaktır. 

Daha fazla bilgi

Bu araştırma “Six transiting planets and a chain of Laplace resonances in TOI-178” başlıklı bir makale olarak Astronomy & Astrophysics’te yayımlanmak üzere sunulmuştur.

Araştırma ekibinde A. Leleu (Observatoire Astronomique de l’Université de Genève, Switzerland [UNIGE], University of Bern, Switzerland [Bern]), Y. Alibert (Bern), N. C. Hara (UNIGE), M. J. Hooton (Bern), T. G. Wilson (Centre for Exoplanet Science, SUPA School of Physics and Astronomy, University of St Andrews, UK [St Andrews]), P. Robutel (IMCCE, UMR8028 CNRS, Observatoire de Paris, France [IMCCE]), J.-B Delisle (UNIGE), J. Laskar (IMCCE), S. Hoyer (Aix Marseille Univ, CNRS, CNES, LAM, France [AMU]), C. Lovis (UNIGE), E. M. Bryant (Department of Physics, University of Warwick, UK [Warwick], Centre for Exoplanets and Habitability, University of Warwick [CEH]), E. Ducrot (Astrobiology Research Unit, Université de Liège, Belgium [Liège]), J. Cabrera (Institute of Planetary Research, German Aerospace Center (DLR), Berlin, Germany [Institute of Planetary Research, DLR]), J. Acton (School of Physics and Astronomy, University of Leicester, UK [Leicester]), V. Adibekyan (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, Portugal [IA], Centro de Astrofísica da Universidade do Porto, Departamento de Física e Astronomia, Universidade do Porto [CAUP]), R. Allart (UNIGE), C, Allende Prieto (Instituto de Astrofísica de Canarias, Tenerife [IAC], Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, Tenerife [ULL]), R. Alonso (IAC, ULL), D. Alves (Camino El Observatorio 1515, Las Condes, Santiago, Chile), D. R Anderson (Warwick, CEH), D. Angerhausen (ETH Zürich, Institute for Particle Physics and Astrophysics), G. Anglada Escudé (Institut de Ciències de l’Espai [ICE, CSIC], Bellaterra, Spain, Institut d’Estudis Espacials de Catalunya [IEEC], Barcelona, Spain), J. Asquier (ESTEC, ESA, Noordwijk, the Netherlands [ESTEC]), D. Barrado (Depto. de Astrofísica, Centro de Astrobiologia [CSIC-INTA], Madrid, Spain), S.C.C Barros (IA, Departamento de Física e Astronomia, Universidade do Porto), W. Baumjohann (Space Research Institute, Austrian Academy of Sciences, Austria), D. Bayliss (Warwick, CEH), M. Beck (UNIGE), T. Beck (Bern) A. Bekkelien (UNIGE), W. Benz (Bern, Center for Space and Habitability, Bern, Switzerland [CSH]), N. Billot (UNIGE), A. Bonfanti (IWF), X. Bonfils (Université Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, France), F. Bouchy (UNIGE), V. Bourrier (UNIGE), G. Boué (IMCCE), A. Brandeker (Department of Astronomy, Stockholm University, Sweden), C. Broeg (Bern), M. Buder (Institute of Optical Sensor Systems, German Aerospace Center (DLR) [Institute of Optical Sensor Systems, DLR]), A. Burdanov (Liège, Department of Earth, Atmospheric and Planetary Science, Massachusetts Institute of Technology, USA), M. R. Burleigh (Leicester), T. Bárczy (Admatis, Miskok, Hungary), A. C. Cameron (St Andrews), S. Chamberlain (Leicester), S. Charnoz (Université de Paris, Institut de physique du globe de Paris, CNRS, France), B. F. Cooke (Warwick, CEH), C. Corral Van Damme (ESTEC), A. C. M. Correia (CFisUC, Department of Physics, University of Coimbra, Portugal, IMCCE, UMR8028 CNRS, Observatoire de Paris, France), S. Cristiani (INAF - Osservatorio Astronomico di Trieste, Italy [INAF Trieste]), M. Damasso (INAF - Osservatorio Astrofisico di Torino, Italy [INAF Torino]), M. B. Davies (Lund Observatory, Dept. of Astronomy and Theoretical Physics, Lund University, Sweden), M. Deluil (AMU), L. Delrez (AMU, Space sciences, Technologies and Astrophysics Research [STAR] Institute, Université de Liège, Belgium, UNIGE), O. D. S. Demangeon (IA), B.-O. Demory (CSH), P. Di Marcantonio (INAF Trieste), G. Di. Persio (INAF, Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali, Roma, Italy), X. Dumusque (UNIGE), D. Ehrenreich (UNIGE), A. Erikson (Institute of Planetary Research, DLR), P. Figueira (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, ESO Vitacura), A. Fortier (Bern, CSH), L. Fossato (Space Research Institute, Austrian Academy of Sciences, Graz, Austria [IWF]), M. Fridlund (Leiden Observatory, University of Leiden, The Netherlands, Department of Space, Earth and Environment, Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory, Sweden [Chalmers]), D. Futyan (UNIGE), D. Gandolfi (Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Torino, Italy), A. García Muñoz (Center for Astronomy and Astrophysics, Technical University Berlin, Germany), L. Garcia (Liège), S. Gill (Warwick, CEH), E. Gillen (Astronomy Unit, Queen Mary University of London, UK, Cavendish Laboratory, Cambridge, UK [Cavendish Laboratory]), M. Gillon (Liège), M. R. Goad (Leicester), J. I. González Hernández (IAC, ULL), M. Guedel (University of Vienna, Department of Astrophysics, Austria), M. N. Günther (Department of Physics and Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology, USA), J. Haldemann (Bern), B. Henderson (Leicester), K. Heng (CSH), A. E. Hogan (Leicester), E. Jehin (STAR), J. S. Jenkins (Departamento de Astronomía, Universidad de Chile, Santiago, Chile, Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA), Santiago, Chile), A. Jordán (Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Adolfo Ibáñez, Santiago, Chile, Millennium Institute for Astrophysics, Chile), L. Kiss (Konkoly Observatory, Research Centre for Astronomy and Earth Sciences, Budapest, Hungary), M. H. Kristiansen (Brorfelde Observatory, Observator Gyldenkernes, Denmark, DTU Space, National Space Institute, Technical University of Denmark, Denmark), K. Lam (Institute of Planetary Research, DLR), B. Lavie (UNIGE), A. Lecavelier des Etangs (Institut d’astrophysique de Paris, UMR7095 CNRS, Université Pierre & Marie Curie, Paris, France), M. Lendil (UNIGE), J. Lillo-Box (Depto. de Astrofísica, Centro de Astrobiologia (CSIC-INTA),ESAC campus, Madrid, Spain), G. Lo Curto (ESO Vitacura), D. Magrin (INAF, Osservatorio Astronomico di Padova, Italy [INAF Padova]), C. J. A. P. Martins (IA, CAUP), P. F. L. Maxted (Astrophysics Group, Keele University, UK), J. McCormac (Warwick), A. Mehner (ESO Vitacura), G. Micela (INAF - Osservatorio Astronomico di Palermo, Italy), P. Molaro (INAF Trieste, IFPU Trieste), M. Moyano (Instituto de Astronomía, Universidad Católica del Norte, Antofagasta, Chile), C. A. Murray (Cavendish Laboratory), V. Nascimbeni (INAF, Osservatorio Astronomico di Padova, Italy), N. J. Nunes (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Portugal), G. Olofsson (Department of Astronomy, Stockholm University, Sweden), H. P. Osborn (CSH, Department of Physics and Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology, USA), M. Oshagh (IAC, ULL), R. Ottensamer (Department of Astrophysics, University of Vienna, Austria), I. Pagano (INAF, Osservatorio Astrofisico di Catania, Italy), E. Pallé (IAC, ULL), P. P. Pedersen  (Cavendish Laboratory), F. A. Pepe (UNIGE), C.M. Persson (Chalmers), G. Peter (Institute of Optical Sensor Systems, German Aerospace Center (DLR), Berlin, Germany), G. Piotto (INAF Padova, Dipartimento di Fisica e Astronomia "Galileo Galilei", Università degli Studi di Padova, Italy), G. Polenta (Space Science Data Center, Roma, Italy), D. Pollacco (Warwick), E. Poretti (Fundación G. Galilei – INAF (Telescopio Nazionale Galileo), La Palma, Spain, INAF - Osservatorio Astronomico di Brera, Merate, Italy), F. J. Pozuelos (Liège, STAR), F. Pozuelos (Liège, STAR), D. Queloz (UNIGE, Cavendish Laboratory), R. Ragazzoni (INAF Padova), N. Rando (ESTEC), F. Ratti (ESTEC), H. Rauer (Institute of Planetary Research, DLR), L. Raynard (Leicester), R. Rebolo (IAC, ULL), C. Reimers (Department of Astrophysics, University of Vienna, Austria), I. Ribas (Institut de Ciències de l’Espai (ICE, CSIC), Spain, Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), Barcelona, Spain), N. C. Santos (IA, Departamento de Física e Astronomia, Universidade do Porto), G. Scandariato (INAF, Osservatorio Astrofisico di Catania, Italy), J. Schneider (Paris Observatory, France), D. Sebastian (School of Physics Astronomy, University of Birmingham, UK [Birmingham]), M. Sestovic (CSH), A. E. Simon (Bern), A. M. S. Smith (Institute of Planetary Research, DLR), S. G. Sousa (IA), A. Sozzetti (INAF Torino), M. Steller (IWF), A. Suárez Mascareño (IAC, ULL), G. M. Szabó (ELTE Eötvös Loránd University, Gothard Astrophysical Observatory, Hungary, MTA-ELTE Exoplanet Research Group, Hungary), D Ségransan (UNIGE), N. Thomas (Bern), S. Thompson (Cavendish Laboratory), R. H. Tilbrook (Leicester), A. Triaud (Birmingham), S. Udry (UNIGE), V. Van Grootel (STAR), H. Venus (Institute of Optical Sensor Systems, DLR), F. Verrecchia (Space Science Data Center, ASI, Roma, Italy, INAF, Osservatorio Astronomico di Roma, Italy), J. I. Vines (Camino El Observatorio 1515, Santiago, Chile), N. A. Walton (Institute of Astronomy, University of Cambridge, UK), R. G. West (Warwick, CEH), P. K. Wheatley (Warwick, CEH), D. Wolter (Institute of Planetary Research, DLR) ve M. R. Zapatero Osorio (Centro de Astrobiología (CSIC-INTA), Madrid, Spain) yer almaktadır.

Avrupa Güney Gözlemevi ESO, Avrupa'daki en önemli hükümetler-arası gökbilim kuruluşudur ve dünyanın en üretken gökbilim gözlemevidir. 16 Üye Ülke: Avusturya, Belçika, Çekya, Danimarka, Finlandiya, Fransa, Finlandiya, Almanya, İtalya, Hollanda, Polonya, Portekiz, İrlanda, İspanya, İsveç, İsviçre ve İngiltere ile ev sahibi Şili ve stratejik ortak Avustralya tarafından desteklenmektedir. Tasarıma, inşaya ve önemli bilimsel keşiflere olanak sağlayan güçlü yer tabanlı gözlem faaliyetlerine odaklanan iddialı bir program yürütmektedir. ESO ayrıca gökbilim araştırmalarında teşvik edici ve düzenleyici bir dayanışma konusunda öncü bir rol oynamaktadır. ESO Şili'nin Atacama Çölü bölgesinde benzeri olmayan üç adet birinci sınıf gözlem yerleşkesi işletmektedir: La Silla, Paranal ve Chajnantor. ESO Paranal'da dünyanın en gelişmiş optik gökbilim gözlemevi olan Çok Büyük Teleskop'u (Very Large Telescope), ve iki tarama teleskopu işletmektedir. Kırmızı ötesi gözlem teleskopu VISTA dünyanın en büyük tarama teleskopudur ve VLT tarama teleskopu (VST) ise sadece görünür ışıkta gökyüzünü taramak için tasarlanan dünyanın en büyük teleskopudur. ESO var olan en büyük gökbilim projesi ve devrimsel gökbilim teleskopu ALMA'nın ana ortağıdır. ESO şu anda Paranal civarındaki Cerro Armazones’te 39-metre çaplı "gökyüzünü izleyen dünyanın en büyük gözü" olacak Avrupa Aşırı Büyük Teleskopu, E-ELT'yi inşa etmektedir.

ESO Basın Bültenlerinin çevirileri ESO Bilim Toplum Ağı’nda (ESON) bulunan ESO üyesi ve diğer ülkelerdeki bilim toplum uzmanları ve bilim iletişimcileri tarafından gerçekleştirilmektedir. ESON Türkiye çeviri ekibinde Orta Doğu Teknik Üniversitesi (Ankara) ve Çağ Üniversitesi – Uzay Gözlem ve Araştırma Merkezi’nden (Mersin) uzman kişiler yer almaktadır.

Bağlantılar

İletişim

Arif Solmaz
Çağ Üniversitesi - Uzay Gözlem Uygulama ve Araştırma Merkezi
Mersin, Türkiye
Tel: +90 324 651 48 00
E-posta: arifscag@gmail.com

Adrien Leleu
Université de Genève
Geneva, Switzerland
E-posta: Adrien.Leleu@unige.ch

Yann Alibert
University of Bern
Bern, Switzerland
Tel: +41 31 631 55 47
E-posta: yann.alibert@space.unibe.ch

Nathan Hara
Université de Genève
Geneva, Switzerland
Tel: +41 22 379 24 14
E-posta: nathan.hara@unige.ch

Bárbara Ferreira
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
Cep: +49 151 241 664 00
E-posta: press@eso.org

Connect with ESO on social media

Bu bir ESO Basın Bülteni çevirisidir eso2102.

Bülten Hakkında

Bülten No.:eso2102tr
Adı:TOI-178
Tür:Milky Way : Star : Circumstellar Material : Planetary System
Facility:SPECULOOS, SPECULOOS Southern Observatory, Very Large Telescope
Instruments:ESPRESSO
Science data:2021A&A...649A..26L

Görüntüler

An artist’s view of the TOI-178 planetary system
An artist’s view of the TOI-178 planetary system
sadece İngilizce
Location of the TOI-178 planetary system in the constellation of Sculptor
Location of the TOI-178 planetary system in the constellation of Sculptor
sadece İngilizce

Videolar

ESOcast 233 Light: Six-Exoplanet System with Rhythmic Movement Challenges Theories of How Planets Form
ESOcast 233 Light: Six-Exoplanet System with Rhythmic Movement Challenges Theories of How Planets Form
sadece İngilizce
Artist’s animation of the TOI-178 orbits and resonances (sound on!)
Artist’s animation of the TOI-178 orbits and resonances (sound on!)
sadece İngilizce
Animated artist’s impression of the six-exoplanet system
Animated artist’s impression of the six-exoplanet system
sadece İngilizce