JWST 700 ışık yılı uzaklıktaki sıcak gaz devinin atmosferik hava sistemini haritalandı
James Webb Uzay Teleskobu'nun (JWST) Mayıs ayında Nature Astronomy'de yayımlanan çalışması, ötegezegen WASP-43b'nin atmosferik dinamiklerini görünür hale getirdi. Dünya'dan 700 ışık yılı uzaklıkta, Puppis takımyıldızı içinde yer alan WASP-43b, kendi yıldızına çok yakın yörüngede dönen "sıcak Jüpiter" sınıfı bir gaz devi. JWST'nin gözlemleri, gezegenin Earth-yıl içerisinde ne kadar çeşitli atmosferik koşullar yaşadığını ilk kez detayda gösterdi.
WASP-43b 2011'de keşfedildi. Gezegen, Güneş sistemimizdeki herhangi bir gezegenden farklı bir çevrede: 22 saatlik bir yörünge ile yıldızının etrafında dönüyor; her zaman aynı yüzü yıldızına bakıyor (tidal locking). Yıldıza bakan yüzü gündüz, diğer yüzü gece olarak adlandırılır. Önceki Hubble gözlemleri bu iki yarı arasında sıcaklık farkını yaklaşık 1.700°C olarak ölçmüştü; ancak çift yüz arası dinamikleri tam çıkaramadı.
JWST'nin Orta-Kızılötesi Aleti (MIRI), gezegenin Earth-bir-tam-yıl boyunca 23 farklı dönüşünde ölçümler yaptı. Toplam 7.000 saatlik gözlem süresi, bilim ekibinin atmosferik bileşimi, sıcaklık değişimini ve rüzgar hızlarını 3 boyutlu haritalandırmasına imkân tanıdı. Çalışmanın baş yazarı, Bristol Üniversitesi'nden Profesör Hannah Wakeford, "Bu ilk kez bir ötegezegenin tam atmosferik resmini çıkardığımız çalışma" dedi.
Ölçüm sonuçları çarpıcı. Gezegenin gündüz yüzünde sıcaklık 1.250°C ile 1.730°C arasında değişiyor; en sıcak bölge gezegenin doğusunda. Gece yüzünde ortalama sıcaklık -50°C ile 220°C aralığında. Hava akımları gündüz-gece sınırında saatte 9.000 km hıza ulaşıyor — Güneş sistemindeki en hızlı rüzgarlardan birkaç kat daha hızlı. JWST verisi, gece yüzünün üst atmosferinde silikat (kum) bulutlarının varlığını ilk kez doğruladı.
Gezegenin atmosferik kimyası açısından, JWST'nin spektroskopik analizi su buharı (H₂O), karbon monoksit (CO), karbon dioksit (CO₂) ve kükürtdioksit (SO₂) varlığını saptadı. Metan (CH₄) ise beklenenden çok daha düşük seviyede; bu, gezegenin atmosferik termodinamiği için önemli bir bulgu. Bristol Üniversitesi gezegenler bilimcisi Dr Laura Kreidberg, "Karbon monoksit baskınlığı, gezegenin termodinamik dengesinin Jüpiter ve Satürn'den farklı olduğunu işaret ediyor" dedi.
Bulutsal yapı önemli bir teknik bulgu. Hubble gözlemleri WASP-43b'nin gündüz yüzünde bulutsuz bir atmosfer olduğunu öngörüyordu, ancak JWST gece yüzünde aktif silikat bulut formasyonlarını gösterdi. Bu bulutlar, sıcaklığın termal yansıtmasını değiştiriyor ve gezegenin yıldızdan aldığı enerjinin atmosferik dinamiğini doğrudan etkiliyor. Gece tarafında üst troposferden orta stratosfere kadar sürekli bir bulut katmanı tespit edildi.
Çalışmanın geniş ölçekli sonuçları, sıcak Jüpiter sınıfının evrenimizde ne kadar yaygın olduğu ve nasıl modellenmesi gerektiği hakkında. Şu ana kadar tespit edilen 5.500'den fazla ötegezegenden yaklaşık 400'ü sıcak Jüpiter sınıfında. JWST'nin WASP-43b üzerine yaptığı detaylı çalışma, bu sınıfın atmosferik modellerine yönelik temel veri sağlıyor. Avrupa Uzay Ajansı (ESA), JWST'nin planlanan 2027 gözlem programında 12 başka sıcak Jüpiter sınıfı ötegezegen için benzer atmosferik haritalama planlıyor.
NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi'nde JWST projesinin bilim direktörü Dr Klaus Pontoppidan, çalışmanın "karşılaştırmalı gezegen biliminin yeni bir kavrayışına yol açacağını" söyledi. Pontoppidan'a göre, Dünya'ya benzer ötegezegenleri keşfetme çabasının önemli bir adımı, atmosferik dinamiklerin nasıl haritalanacağını anlama. WASP-43b çalışması, JWST'nin gelecek 10 yıl boyunca yapacağı atmosfer çalışmaları için metodoloji belirledi.
Türkiye'de ötegezegen araştırmaları üzerine çalışan TÜBİTAK Ulusal Gözlemevi (TUG) Antalya'daki teleskopları, JWST'nin atmosferik haritalama programını ön gözlemler ile destekliyor. TUG'un 1.5 metre RTT-150 teleskopu, sıcak Jüpiter sınıfı ötegezegenlerin yer-temelli gözlemlerini sağlıyor. Boğaziçi Üniversitesi astronomi profesörü Dr Necmi Şenay, TÜBİTAK ve ESA arasındaki gözlem programının 2026'da genişlediğini söyledi.
Ötegezegen bilimi son 10 yılda hızla evrim geçirdi. 2014'te tespit edilen ötegezegen sayısı 1.000'in altındayken bugün 5.500'ü aştı. JWST, NASA'nın TESS uydusu, Avrupa CHEOPS uydusu ve gelecek ESA Ariel misyonu (2029) bu sayıyı önümüzdeki 5 yıl içinde 10.000'i aşacak şekilde artıracak. JWST'nin WASP-43b çalışması, sadece sayı değil aynı zamanda nitelikli atmosferik veri toplama açısından bir dönüm noktası.
Çalışmanın gelecek aşaması, JWST'nin Orta-Kızılötesi Aleti'nin Mart 2027'de planlanan upgrade'i. Yeni MIRI-2, atmosferik haritalama hassasiyetini iki katına çıkaracak. Bu süreçte WASP-43b yeniden gözlemlenecek; gezegenin Earth-iki-yıl içerisinde atmosferik değişimleri olup olmadığını belirlemek için referans veri toplanacak. Astronomi topluluğu için, WASP-43b artık karşılaştırmalı gezegen bilimi içinde merkezi bir referans gezegen.
JWST'nin bu çalışması, ileri uzay bilimsel araştırmalarının Türkiye dahil küresel topluluğa sağladığı veri zenginliğini görünür kılıyor. Astronomi öğrencileri için, atmosferik haritalama teknolojisi önümüzdeki on yılda kariyer alanlarından biri olacak. Üniversite müfredatlarına 2027 itibarıyla bu temayı eklemeye başlayan üniversiteler arasında MIT, Cambridge, Heidelberg ve İstanbul Üniversitesi yer alıyor.