Bir huysuz kırmızı cüce yıldızın çevresinde dönen genç bir gezegen, yörünge yörüngeye değişken şekillerde değişiyor. Ana yıldızına o kadar yakın ki sürekli, şiddetli bir enerji patlamasına maruz kalıyor ve hidrojen atmosferi bu nedenle buharlaşarak gezegeni şişiriyor.
Ancak NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu tarafından gözlemlenen bir yörünge sırasında, gezegen hiçbir materyal kaybetmiyormuş gibi göründü. Bir buçuk yıl sonra Hubble ile gözlemlenen bir yörünge ise açıkça atmosfer kaybının belirtilerini gösterdi.
Bu yörünge arasındaki aşırı değişkenlik astronomları şaşırttı. “Bir gezegenin yıldızının önünden geçtiği sırada atmosferik kaybın tespit edilemezden tamamen tespit edilebilir hale gelmesine kadar, bu kadar kısa bir süre içinde atmosferik kaçışın değişebileceğini daha önce hiç görmedik” dedi Dartmouth College’dan Keighley Rockcliffe. “Gerçekten çok tahmin edilebilir, tekrarlanabilir bir şey bekliyorduk. Ama garip bir şey çıktı. Bunun ilkini gördüğümde, ‘Bu doğru olamaz’ dedim.”
Rockcliffe, tespit edildiğinde gezegenin atmosferinin gezegenin önünde bir far gibi şiştiğini görmek de aynı şekilde şaşkınlık yarattığını söyledi. “Bu oldukça garip gözlem, gezegensel evrim hakkındaki modellemeleri ve fizikleri stres testi durumunda. Bu gözlem, gerçekten en aşırı olan, yıldız ve gezegen arasındaki etkileşimi sonda bulduğumuz bir durum” dedi.
Dünya’dan 32 ışık yılı uzaklıkta bulunan ana yıldız AU Microscopii (AU Mic), şimdiye kadar gözlemlenen en genç gezegen sistemlerinden birine ev sahipliği yapıyor. Yıldız 100 milyon yaşından küçük (4.6 milyar yaşındaki Güneş’in yaşının çok küçük bir bölümü). En içteki gezegen, AU Mic b, 8.46 gün süren bir yörünge periyoduna sahip ve yıldıza sadece 6 milyon mil (Yer gezegeninin Güneş’ten uzaklığının yaklaşık 1/10’u) mesafede. Şişmiş, gazla dolu gezegen, Dünya’nın çapının yaklaşık dört katı büyüklüğünde.
AU Mic b, NASA’nın 2020’de Spitzer ve TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) uzay teleskopları tarafından keşfedildi. Gezegen, yıldızın önünden geçtiğinde yıldızın parlaklığında hafif bir düşüşü teleskoplar gözlemleyebildiği geçiş yöntemiyle tespit edildi.
AU Microscopii gibi kırmızı cüce yıldızlar, Samanyolu galaksimizde en yaygın olan yıldızlardır. Bu nedenle galaksimizdeki gezegenlerin çoğuna ev sahipliği yapmaları gerekmektedir. Ancak AU Mic b gibi kırmızı cüce yıldızları etrafında dönen gezegenler yaşam için elverişli olabilir mi? Temel bir zorluk, genç kırmızı cüce yıldızların soldurucu radyasyon ile patlak veren şiddetli yıldırımlara sahip olmasıdır. Bu yüksek etkinlik dönemi, Güneş gibi yıldızlarınkinden çok daha uzun sürer.
Patlamalar, yoğun manyetik alanlar tarafından desteklenir ve yıldızın atmosferinin hareketli hareketleri tarafından karıştırılır. Karışma çok yoğun hale geldiğinde, alanlar kırılır ve yeniden bağlanır, yıldızın patlamalarında açığa çıkan enerjiden 100 ila 1,000 kat daha fazla enerji açığa çıkar. Bu, gezegenin yakınında dönen herhangi bir gezegene karşı patlayan şiddetli rüzgarlar, yıldırımlar ve X-ışınları patlamalarının kavurucu bir havai fişek gösterisidir. “Bu, gezegenin atmosferini etkileyen gerçekten kısıtlanmamış ve korkutucu bir yıldız rüzgar ortamı yaratır” dedi Rockcliffe.
Bu sıcak koşullar altında, yıldızın doğuşunun ilk 100 milyon yılı içinde oluşturulan gezegenlerin atmosferinin en fazla kaçacağı düşünülmektedir. Bu, bir gezegenin atmosferini tamamen sıyırabileceği anlamına gelebilir.
Rockcliffe, “Bu ortamlarda hangi tür gezegenlerin hayatta kalabileceğini öğrenmek istiyoruz. Yıldız ne zaman yerleşirse sonunda nasıl görüneceklerini öğrenmek istiyoruz. Ve sonunda yaşanabilirlik ihtimali olacak mı, yoksa sadece kavrulmuş gezegenler mi olacaklar?” dedi. “Son kompozisyonlarının neye benzediğini gerçekten bilmiyoruz çünkü güneş sistemimizde böyle bir şeyimiz yok.”
Yıldızın parlaklığı, Hubble’ın gezegeni doğrudan görmesini engellediğinden, teleskop, gezegenin yıldızı geçtiğinde yıldız ışığını zayıflatmaya neden olan hidrojenin yıldızdan çıkmasına neden olan ve yıldız ışığını karartan yıldızın görünür parlaklığındaki değişiklikleri ölçebilir. Bu atmosferik hidrojen gezegenin çekimine kaçmış durumda.
AU Mic b’den atmosferden daha önce hiç görülmemiş değişiklikler, ev sahibi kırmızı cüce yıldızın patlamalarında hızlı ve aşırı değişkenliği gösterebilir. Değişkenlik o kadar büyük çünkü yıldızın birçok karmaşık manyetik alan çizgisi var. Gezegenin transitlerinden birinde hidrojen eksikliği için olası bir açıklama, yedi saat önce görülen güçlü bir yıldız patlaması olabilir ve bu da kaçan hidrojeni ışığa transparan hale getirebilir ve bu nedenle algılanamaz olabilir.
Başka bir açıklama, yıldız rüzgarının kendisinin gezegenin dış akışını şekillendirmesi ve bazı zamanlarda gözlemlenebilir hale getirmesi ve diğer zamanlarda gözlemlenemez hale getirmesi, hatta dış akışın gezegenin kendisinden önce “hıçkırarak” gitmesine neden olabilmesidir. Bu, John McCann ve Ruth Murray-Clay’in Kaliforniya Üniversitesi’nden (Santa Cruz) modellerinde tahmin edilen bir durumdur, ancak bu tür bir şeyin gerçekleştiğine dair ilk türden gözlemsel kanıtlar ve bu kadar aşırı derecede olduğu ilk türdür, araştırmacılara göre.
Hubble’ın daha fazla AU Mic b geçişini takip eden gözlemleri, yıldız ve gezegenin garip değişkenliği hakkında ek ipuçları sunmalı, böylece exo-gezegen atmosferik kaçış ve evrimi bilimsel modellerini daha fazla test edebilir.
Rockcliffe, Astronomical Journal’da yayınlanmak üzere kabul edilen bilim makalesinin baş yazarıdır.
Hubble Uzay Teleskobu, NASA ve ESA arasındaki uluslararası işbirliği projesidir. Maryland, Greenbelt’teki NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi, teleskopu yönetir. Baltimore’daki Uzay Teleskopu Bilim Enstitüsü (STScI) Hubble bilim operasyonlarını yürütür. STScI, D.C. Washington’daki Araştırma Astronomisi Üniversiteler Birliği tarafından NASA adına işletilir.