Gökbilimciler, James Webb Uzay Teleskobu ile genç yıldızların çevresinde gezegen oluşumunun şiddetli bir evresine bakıyor. Yeni bir çalışma, “aşırı enkaz diskleri” adı verilen nadir sistemlerde Mars büyüklüğündeki cisimlerin çarpışmalarının izlerini ortaya koydu. Bulgular 1 Ekim’de The Astrophysical Journal dergisinde yayımlandı.
Theia’nın uzak akrabaları
Bilim insanları, erken Güneş Sistemi’nin en önemli olaylarından birinin genç Dünya ile Theia adlı Mars büyüklüğünde bir cismin çarpışması olduğunu düşünüyor. Bu çarpışma muhtemelen büyük miktarda kayacı buharlaştırıp uzaya fırlattı ve savrulan enkazın bir kısmı bir araya gelerek Ay’ı oluşturdu. Yeni çalışma, benzer şiddetli olayları yaşıyor gibi görünen yıldız sistemlerini inceleyerek çarpışmaların ne kadar enerjik olduğunu ve kayalık gezegenlerin nasıl oluşup evrildiğini anlamaya çalışıyor.
Bir yıldızın etrafındaki malzeme zamanla değişir. Genç yıldızlar önce gazca zengin, gezegenlerin oluşabildiği bir disk barındırır; sistem olgunlaştıkça bu ortam gazca fakir bir enkaz diskine dönüşür. Emekli NASA Spitzer Uzay Teleskobu, bu enkaz diskleri arasında yıldızlarına yakın bölgelerde, yani kayalık gezegenlerin bulunduğu mesafede alışılmadık miktarda sıcak toz barındıran “aşırı enkaz diskleri” diye bir sınıf belirlemişti.
21 diskten oluşan örneklem
Kuramsal modeller bu diskler yaygın olmalı diyor; ancak gözlemler farklı bir tablo çiziyor: Genç yıldızların yalnızca yaklaşık yüzde 1’inde böyle bir evre gözleniyor. Uzay Bilimi Enstitüsü’nden Kate Su liderliğindeki ekip yine de 21 aşırı enkaz diskinden oluşan bir örneklem topladı. Bunların beşi Spitzer arşivinden geldi, 16’sı Webb ile incelendi; Webb örneklemindeki disklerin 12’si ilk kez gözlendi, dördü ise Spitzer’in daha önce incelediği sistemlerin takibiydi. Su, bu alt sınıfı gerçekten anlamaya yetecek sayıda sistemi ilk kez bir araya getirdiklerini söyledi.
Ekip, bu disklerin üç temel özelliğini doğruladı: Toz tanecikleri daha küçük, sıcak toz yoğunluğu alışılmadık derecede yüksek ve parlaklıkları zaman içinde düzensiz biçimde değişiyor. Bu bulgular orta kızılötesi tayflardan elde edildi.
Silika ipucu
Çarpışmaların doğasını anlamak için araştırmacılar disklerdeki minerallere baktı. Sistemler silikaca zengin ve silikaca fakir olmak üzere iki geniş gruba ayrıldı. Yeryüzünde volkanik cam obsidyen silikaca zengin malzemeye örnektir; silikaca fakir forsterit minerali ise Hawaii’deki bazı plajlarda yeşil kum taneleri olarak görülebilir. Bir diskin silika oranı, onu yaratan çarpışma hakkında önemli bilgi veriyor.
Örneklemin yaklaşık üçte biri silikaca zengin. Araştırmacılar bu sistemlerin, kayalık malzemenin önemli bir bölümünü buharlaştıracak kadar güçlü, Mars büyüklüğündeki cisimlerin çarpışmalarıyla oluştuğunu düşünüyor. Geri kalan üçte ikilik kısım silikaca fakir ve Ay boyutlu cisimlerin sıyırıcı çarpışmaları gibi daha düşük enerjili olaylara işaret ediyor. İki grup arasında yaş farkı da var: Silikaca zengin diskler yalnızca 300 milyon yaşından genç yıldızlarda görülüyor; silikaca fakir olanlar ise çok daha geniş bir yaş aralığında bulunuyor ve parlaklık değişimleri daha belirgin.
Macaristan’daki Konkoly Gözlemevi’nden Agnes Kospal, Webb sayesinde bu gezegen embriyolarını doğrudan incelemenin başka yolu olmadığını belirtti. Bulgular, Güneş Sistemi’nin kendi oluşum tarihinin yeniden kurulmasına da yardımcı olabilir.
Bu tür çalışmalar, kayalık gezegenlerin hangi koşullarda oluştuğunu anlamak açısından önemli. Çarpışmaların enerjisi, yeni oluşan gezegenin bileşimini, yüzey koşullarını ve uydu edinip edinmeyeceğini belirleyebiliyor. Webb’in orta kızılötesi tayf kabiliyeti sayesinde, daha önce ancak kuramsal olarak tartışılan bu evre ilk kez bu ölçekte karşılaştırılabiliyor.
Kapak fotoğrafı: NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (SSC) / Wikimedia Commons (Public domain)
