Gökbilimciler uzun zamandır bir gezegenin kütlesi ile dönüş hızı arasında bir bağlantı olduğundan şüpheleniyorlardı. Kendi Güneş Sistemimizde Jüpiter ve Satürn çarpıcı örnekler sunuyor. Devasa boyutlarına rağmen, her ikisi de yaklaşık 10 saatte tam bir dönüş yapıyor ve Güneş Sistemi'nin toplam dönme enerjisinin büyük bir kısmını oluşturuyor.

Araştırmacılar bu ilişkinin kozmik mahallemizin ötesine geçip geçmediğini test etmek için Hawaii'deki Maunakea'da bulunan W. M. Keck Gözlemevi'ni kullanarak uzak dev dünyalardan oluşan geniş bir örneği inceledi. Araştırmaları, diğer yıldız sistemlerinde Jüpiter'den büyük 6 gezegen ve 25 kahverengi cüce arkadaşı da dahil olmak üzere 32 gaz devi ve kahverengi cüce arkadaşını kapsıyordu.

Gözlemler ilgi çekici bir eğilimi ortaya çıkardı. Kütle, boyut ve yaş gibi faktörler hesaba katıldığında, dev gaz gezegenleri daha büyük kütleli kahverengi cücelerden daha hızlı dönme eğilimindedir. Analizlerini güçlendirmek için araştırmacılar ayrıca diğer çalışmalardan önceki dönüş ölçümlerini de dahil ederek 43 yıldız/alt yıldız arkadaşı ve dev gezegen ile 54 serbest dolaşan kahverengi cüce ve gezegen kütleli cisim içeren özenle seçilmiş bir veri seti oluşturdular.

Uluslararası ekip, Northwestern Üniversitesi Disiplinlerarası Astrofizik Araştırma ve Keşif Merkezi (CIERA) bünyesindeki bilim insanları tarafından yönetildi. İşbirlikçiler arasında UC San Diego'daki Astrofizik ve Uzay Bilimleri Merkezi (CASS), Caltech'teki Jeolojik ve Gezegen Bilimleri Bölümü (GPS), W. M. Keck Gözlemevi, Steward Gözlemevi, James C. Wyant Optik Bilimler Koleji, NASA'nın Jet Propulsion Laboratuvarı ve diğer birkaç kurumdan araştırmacılar yer aldı. Bulguları The Astronomical Journal'da yayınlandı.

İncelenen gezegenlerin çoğu, yıldızlarının etrafında onlarca ila yüzlerce Astronomik Birim (AU) uzaklıkta yörüngede dönüyor; AU, Dünya ile Güneş arasındaki mesafedir. Bilim insanları bu uzak dünyaların nasıl oluştuğunu hâlâ belirlemeye çalışıyor. Bazıları genç yıldızların etrafındaki gaz ve toz disklerinde yavaş yavaş ortaya çıkarken, diğerleri yıldızları yaratan çöküşe daha benzer bir süreçle oluşabilir.

Araştırmacılar, bu uzak dünyalardan gelen ışığı izole edebilen özel bir enstrüman olan Keck Gezegen Görüntüleyici ve Karakterize Edici'yi (KPIC) kullandı. Bir gezegen döndükçe, atmosferindeki özellikler tayfında ince bir genişlemeye neden olur. Gökbilimciler bu değişiklikleri ölçerek cismin ne kadar hızlı döndüğünü belirleyebilir.

Baş yazar CIERA araştırmacısı Dino Chih-Chun Hsu, W. M. Keck Gözlemevi basın bülteninde bu ölçümlerin önemini şöyle açıkladı: "Dönüş, bir gezegenin nasıl oluştuğunun fosil kaydıdır. Bu dünyaların ne kadar hızlı döndüğünü ölçerek, onları onlarca ila yüz milyonlarca yıl önce şekillendiren fiziksel süreçleri bir araya getirmeye başlayabiliriz. KPIC ile, bir gezegenin yakındaki diğer yıldızlar etrafındaki dönüşünü ortaya çıkaran bu küçük sinyalleri tespit edebiliyoruz. Sonuçlarımız, hem gezegenin kütlesinin hem de gezegenin kütlesinin yıldızının kütlesine oranının, gezegenin sonuçta ne kadar hızlı döndüğünü etkilediğini gösteriyor. Bu, bu sistemlerin nasıl oluştuğuna dair fiziği daraltmamıza yardımcı oluyor."

Bir Dev Gezegen, Çok Daha Büyük Bir Komşusundan Daha Hızlı Dönüyor

En net örneklerden biri HR 8799 sisteminden geliyor. Orada, Jüpiter'in kütlesinin yaklaşık 7 katı olan bir gaz devi, kabaca Jüpiter'in 24 katı kütleye sahip bir kahverengi cüce arkadaşından altı kat daha hızlı dönüyor.

Araştırmacılar farkın, nesnelerin tarihinin erken dönemlerindeki manyetik etkileşimlerle bağlantılı olabileceğine inanıyor. Daha güçlü bir manyetik alan, çevresel gezegen diskiyle daha yoğun bir şekilde etkileşime girerek zamanla dönüşü yavaşlatabilir. Bu durumda, daha büyük kütleli kahverengi cüce, daha güçlü manyetik alanı nedeniyle muhtemelen orijinal dönüşünün daha fazlasını kaybetti.

Bulgular, bilim insanlarının yalnızca uzak gezegen sistemlerini değil, aynı zamanda kendi Güneş Sistemimizin kökenlerini daha iyi anlamalarına yardımcı oluyor. Hsu şunları söyledi: "Açısal momentumun gezegenler arasında dağılım şekli, bir gezegen sisteminin genel mimarisini etkiler."