İspanyol Ulusal Araştırma Konseyi (CSIC)
James Webb Uzay Teleskobu, Satürn ile Uranüs arasında dönen Chariklo adlı küçük gök cismi çevresindeki halkalarda şaşırtıcı değişimler ortaya çıkardı. Sadece birkaç yıl içinde iç halka daha opak hale gelirken dış halka daha az opak oldu. Bulgular, Güneş Sistemi'ndeki küçük cisimlerin çevresindeki halkaların bilim insanlarının daha önce düşündüğünden çok daha dinamik olabileceğini gösteriyor. Değişimin nedeni ise hâlâ bir muamma.
Modern astronominin büyük bölümünde halkalar yalnızca Güneş Sistemi'nin dev gezegenleriyle ilişkilendiriliyordu: Jüpiter, Satürn, Uranüs ve Neptün. Bu tablo 2013'te değişti; astronomlar Satürn ile Uranüs arasında, Güneş'ten Dünya'nın yaklaşık 17 katı uzaklıkta seyahat eden ve çapı yalnızca yaklaşık 250 kilometre olan Chariklo çevresinde iki yoğun halka keşfetti.
Şimdi James Webb Uzay Teleskobu'ndan (JWST) gelen yeni gözlemler, bu halkaların bilim insanlarının bir zamanlar varsaydığından daha istikrarlı olmadığını gösteriyor. Andalusia Astrofizik Enstitüsü (IAA-CSIC) öncülüğünde Science Advances'te yayımlanan bir çalışma, Chariklo'nun halka sisteminin yalnızca birkaç yıl gibi kısa bir sürede değiştiğine dair ilk kanıtı sunuyor.
James Webb Chariklo'nun Halkalarındaki Değişimleri Tespit Etti
Kritik gözlem 18 Ekim 2022'de gerçekleşti; araştırmacılar JWST'yi kullanarak Chariklo'nun uzak bir yıldızın önünden geçişini izledi. Yıldız tutulma olarak bilinen bu olay, doğrudan görüntülenmesi çok küçük veya uzak olan cisimlerin incelenmesine olanak tanır. Chariklo ve halkaları yıldızın önünden geçerken ışığının bir kısmını kısa süreliğine engelledi ve ölçülebilir parlaklık düşüşleri oluştu.
Araştırmacılar JWST verilerini önceki on yılda toplanan yıldız tutulma gözlemleriyle karşılaştırdı. Karşılaştırma, Chariklo'nun iki halkasının farklı şekillerde değiştiğini ortaya çıkardı.
Çalışmanın başındaki IAA-CSIC araştırmacısı Pablo Santos-Sanz, "JWST gözlemlerini son on yılda diğer yıldız tutulmalarında elde edilenlerle karşılaştırarak iki halkada zıt değişimler keşfettik: iç halka belirgin şekilde daha yüksek opaklık gösterirken dış halka daha düşük opaklık gösteriyor" diye anlatıyor.
Başka bir deyişle iç halka eskisine göre daha fazla ışığı engelliyor, dış halka ise daha az engelliyor. Bu beklenmedik zıtlık, Chariklo'nun halkalarının daha önce bilim insanlarının fark ettiğinden daha karmaşık olabilecek fiziksel süreçlerden etkilenen aktif, evrimleşen yapılar olduğunu düşündürüyor.
En basit açıklama geometriydi. Halkalar her zaman düzgün değildir ve JWST yoğun bir parçacık yığınının içinden geçmiş olabilir. Bu senaryoyu dışlamak için ekip pürüzlü halka modeli oluşturup 10 milyon simüle tutulma çalıştırdı. JWST'nin kaydettiği kadar yüksek bir opaklığı yeniden üretme olasılığı 1,5 mikrometre için yaklaşık binde bir, 3,2 mikrometre için ise tek bir ölçümde yüzbinde dörde çıktı. Teleskop halkayı giriş ve çıkışta iki kez yakaladı, bu da olasılığı daha da küçülttü. Santos-Sanz bu sonuçla iç halkanın büyük olasılıkla kalınlaştığını, dış halkanın ise tersine davrandığını belirtti.
Dış halka C2R, 1,5 mikrometre'de ancak zor fark edilirken 3,2 mikrometre'de hiç görünmedi; oysa teleskop aynı anda her iki bantta da aynı halka kesitini kaydediyordu. Santos-Sanz, "Başlangıçta ışık eğrisinde dış halkayı hiç göremedik. Modeller kullanmamız gerekti. Gerçekten zar zor görünürdü, 'Burada ne oluyor?' dedik" diyor.
Ekip iki olası açıklama üzerinde durdu. Birincisi, JWST'nin şimdiye kadar neredeyse hiç tutulma kaydı olmayan dalga boylarına bakması ve kızılötesinde tanelerin ışığı farklı saçması. İkincisi ise halkaların gerçekten fiziksel olarak değişmiş olması. Santos-Sanz, radyatif transfer modellerinin ikincisini işaret ettiğini savunuyor. Daha eski görünür ışık gözlemleri buz ve silikat karışımıyla uyumluyken, JWST verileri eklendiğinde hiçbir malzeme ve tane boyu kombinasyonu gözlenen durumu açıklayamıyor.
"Zamanla halkaların gerçek bir evrimine tanık oluyoruz" diyor Santos-Sanz. "Elbette kesin değil ama benim için tercih edilen açıklama bu." Dahası bu evrim, solan dış halkadan iç halkaya malzeme göçünden ibaret görünmüyor. Eşdeğer genişlik olarak ölçüldüğünde iç halka, dış halkanın kaybettiğinden yaklaşık on kat daha fazla kazanç sağladı.
James Webb Uzay Teleskobu İçin Bir İlk
Gözlem aynı zamanda teknolojik bir kilometre taşıydı. Bir yıldız tutulmasının JWST için özellikle öngörülüp planlanması ve uzay teleskobuyla başarıyla gözlenmesi ilk kez gerçekleşti.
Gözlemi gerçekleştirmek olağanüstü hassasiyet gerektirdi. Bilim insanları Chariklo'nun yörüngesi, arka plandaki yıldızın konumu ve JWST'nin uzaydaki hareketi hakkında son derece doğru bilgiye ihtiyaç duydu.
Çalışmanın ortak yazarı ve IAA-CSIC'te doktora sonrası araştırmacı Yücel Kilic, "Bunu başarmak, Chariklo'nun yörüngesini, ESA'nın Gaia misyonu sayesinde yıldızın konumunu ve JWST'nin kendisinin Güneş'ten uzak, Dünya'nın yaklaşık 1,5 milyon kilometre ötesindeki L2 Lagrange noktası çevresindeki yörüngesini olağanüstü hassasiyetle bilmeyi gerektirdi. JWST bu bölge çevresinde bir yörünge izliyor ve konumunu korumak için periyodik düzeltme manevraları yapıyor" diye belirtiyor.
Görünmez Halkalara Nadiren Ayrıntılı Bir Bakış
Tutulma gerçekleştiğinde Chariklo, JWST'ye göre yalnızca saniyede 2,5 kilometre hızla hareket ediyordu. Bu olağanüstü yavaş göreli hareket, araştırmacılara halkaların yapısı hakkında son derece ayrıntılı uzamsal bilgi sağladı.
Doğrudan fotoğraf çekmek mümkün değil. Chariklo son derece uzak ve halkaları o kadar dar ki JWST ve en büyük yer tabanlı teleskoplar bile onları bir görüntüde çözemiyor. Yıldız tutulmalarında uzak bir yıldız arkadan aydınlatma gibi kullanılarak bu sorun aşılıyor. Halkalardan biri yıldızın önünden her geçtiğinde yıldız ışığının miktarı kısa süreliğine azalıyor ve astronomların aksi halde gizli kalacak halka özelliklerini ölçmesine olanak tanıyor.
Küçük Halka Sistemleri Çok Daha Dinamik Olabilir
Bilim insanları genel olarak Güneş Sistemi'ndeki küçük cisimlerin çevresindeki halkaları nispeten kararlı yapılar olarak görüyordu. Chariklo şimdi bu varsayımın yeniden gözden geçirilmesi gerektiğine dair kanıt sunuyor.
Sadece birkaç yıl içinde görülen değişimler, bu tür halka sistemlerinin şaşırtıcı derecede kısa zaman ölçeklerinde evrilebileceğini gösteriyor.
Santos-Sanz, "Bulgularımız bunların nasıl oluştuğunu, nasıl evrildiğini ve istikrarlarını koruyan mekanizmaları yeniden düşünmemizi zorluyor. Bu değişimleri tespit edebilme yeteneği, bu sistemlerin evrimini ve muhtemelen Güneş Sistemi'ndeki diğer halka sistemlerinin evrimini anlamak için yeni bir pencere açıyor" diyor.
Görülen değişimlerin kesin nedeni hâlâ belirsiz. Bu değişimler Chariklo'nun halkaları içindeki gerçek bir evrimi yansıtıyor olabilir, farklı gözlemlerde kullanılan filtrelerden kaynaklanan farklılıklar olabilir ya da her ikisinin bir kombinasyonu olabilir.
Chariklo'nun Halkalarının Nasıl Evrildiği Anlaşılmaya Çalışılıyor
Andalusia Astrofizik Enstitüsü (IAA-CSIC), projenin bilimsel tasarımından JWST tarafından gözlenen Chariklo tutulmasının öngörülmesine, elde edilen verilerin analizine ve söz konusu fiziksel süreçlerin yorumlanmasına kadar araştırmanın her önemli aşamasını yönetti.
IAA-CSIC ekibi ayrıca halkaların modellenmesinde ve gözlenen değişimlerin gerçek olduğunu ortaya koymak için kullanılan istatistiksel analizin yürütülmesinde merkezi bir rol oynadı. Çalışma İspanya, Brezilya, Fransa, Macaristan ve Amerika Birleşik Devletleri'nden araştırmacıların iş birliğiyle gerçekleştirildi.
Chariklo'nun görünürde kararlı halkalarının yalnızca birkaç yıl içinde değişebileceğini göstererek, gözlemler astronomlara küçük dünyalar çevresindeki halka sistemlerinin nasıl oluştuğunu, nasıl evrildiğini ve zaman içinde nasıl ayakta kaldığını araştırmak için yeni bir yol sunuyor.
Materyaller İspanyol Ulusal Araştırma Konseyi (CSIC) tarafından sağlanmıştır. Not: İçerik stil ve uzunluk açısından düzenlenmiş olabilir.
