Yaşanabilir gezegenleri bulmak için yeni bir yöntem geliştirildi

Matt Williams

Bu makalenin yazıldığı esnada NASA, 3772 farklı sistemde Güneş Sistemi dışındaki 5030 adet gezegenin varlığının doğrulandığını ve 8974 adayın onay beklediğini açıkladı. James Webb Uzay Teleskobu (JWST) gibi yeni nesil araçların devreye girmesiyle birlikte, onaylanan ötegezegen sayısının ve çeşitliliğinin katlanarak artması bekleniyor. Gökbilimciler, özellikle de varlığından haberdar olduğumuz karasal gezegenlerin ve ‘süper dünyaların’* sayısının büyük ölçüde çoğalacağını öngörüyorlar.

Gelecek yıllarda, çeşitli yöntemler kullanılarak binlercesi daha keşfedildikçe, ötegezegen araştırmaları açısından doğacak fırsatlar büyük ölçüde artacak. Çin Bilimler Akademisi (CAS) öncülüğündeki bir ekip, kısa süre önce yayınlanan araştırmada, ‘Yaşanabilir Yakın Ötegezegen Araştırması’ (kısaca CHES) adıyla bilinen yeni bir uzay teleskopu planını kamuoyuyla paylaştı. Gündeme getirilen bu gözlemevi, ‘mikro-yay saniye bağıl astrometrisi’ (ing. micro-arcsecond relative astrometry) diye bilinen bir yöntemi kullanarak, yaklaşık 33 ışıkyılı (10 parsek) çapında, Güneş’e benzeyen yıldızların yaşama elverişli bölgelerinde (kısaca HZ) Dünya benzeri gezegenler arayacak.

YENİ YÖNTEM KEŞİFLERİ ÇOĞALTACAK

‘Astrometri’ adıyla bilinen astronomi dalı, gök cisimlerinin konumlarına ve kendine has hareketlerine ilişkin kesin ölçümleri, ‘arka plan referans yıldızları’ ile karşılaştırarak almaktan oluşuyor. Bu yönteme bir örnek olarak, 2013 yılından beridir (500 bin uzak kuasarın yanı sıra) Samanyolu’nda bulunan 1 milyar yıldızın hareketlerini ölçen Avrupa Uzay Ajansı’na bağlı GAIA Gözlemevi gösterilebilir. Bu veriler, galaksimizin şu ana dek hazırlanan en kesin ölçülerdeki üç boyutlu haritasını oluşturmak amacıyla kullanılacak.

Son araştırmada, Çin Bilimler Akademisi (CAS) ile çok sayıda Çin gözlemevi ve üniversitesinden araştırmacılar, yörüngelerinde dönen ötegezegenleri saptayabilmek için Güneş’e benzeyen yıldızların yüksek hassasiyete sahip astrometrik ölçümlerini yapabilecek bir uzay teleskopu öneriyorlar. Önerilen CHES görevi, NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’nun şu anda bulunduğu ‘Güneş-Dünya L2 Lagrange Noktası’nda**’ görevini sürdürecek ve beş yıl boyunca hedeflenen yıldızları gözlemleyecek. Bu hedefler, Güneş Sistemi’ne en fazla 33 ışık yılı mesafedeki ‘F, G ve K tiplerine’ dahil 100 adet yıldızı içerecek.

‘F tipi’ yıldızlar (sarı-beyaz cüceler) Güneş’ten daha sıcak, parlak ve büyük kütleye sahipken, ‘G tipi’ yıldızlar (sarı cüceler) bir ana kol ‘G2V’ tipi yıldız olan Güneş’e benzerler. Diğer yandan, ‘K tipi’ yıldızlar (turuncu cüceler) Güneş’ten biraz daha sönük, daha serin ve düşük kütlelidir. CHES, gözlemlediği her yıldız için yörüngedeki ötegezegenlerin tetiklediği küçük ve dinamik sapmaları ölçecek ve bu da kütlelerine ve yörünge döngülerine ilişkin doğru tahminlere ulaşmamızı sağlayacak.

CHES, uzay tabanlı bir gözlemevi olarak Dünya’nın hareketi ve atmosferi sebebiyle herhangi müdahaleye maruz kalmayacak ve mikro-yay saniye alanına girecek doğruluğa sahip astrometri ölçümleri yapabilecek. Nanjing’de bulunan Bilim ve Teknoloji Üniversitesi CAS Anahtar Gezegen Bilimleri Laboratuvarı’nda profesör ve çalışmanın başyazarı olan Jianghui Ji, Universe Today’e verdiği demeçte şunları aktarıyor:

“10 parsek içerisinde, Güneş’le aynı tipteki bir yıldızın yörüngesinde, 1 AU*** mesafede dönen Dünya’yla aynı kütledeki bir gezegen için, Dünya’nın ikizi olan bu gezegenin yıldızda neden olduğu astrometri yalpalaması 0.3 mikro-yay saniyedir. Hâl böyleyken, mikro-yay saniye seviye ölçümüne ihtiyaç vardır. CHES için bağıl astrometri, mikro-yay saniye düzeyinde, bir hedef yıldız ile 6 ilâ 8 referans yıldız arasındaki açısal ayrımı doğru biçimde ölçebilir. Bu küçük değişimlerle ilgili ölçümlere dayanarak, yıldızların çevresinde karasal gezegenler bulunup bulunmadığını saptamamız mümkün.”

GERÇEK KÜTLE VE DEĞERLER ÖLÇÜLEBİLECEK

CHES’e gelirsek, yıldızlarının HZ içinde kalan bir yörüngede dönen ve “potansiyel olarak yaşanabilir” kabul edilen Dünya benzeri gezegenlerin ve süper dünyaların gerçek kütle ve eğimlerinin doğrudan gerçekleştirilen ilk ölçümlerini yapacak. Dr. Ji, bu görev dahilindeki öncelikli aracın, 1.2 metre çapındaki, 0.44°x0.44° görüş alanına (FOV) sahip yüksek kaliteli bir ayna olduğunu dile getiriyor. Bu ayna, optik sapmaları en düşük seviyeye indirmek doğrultusunda üç adet kavisli aynanın kullanıldığı ‘koaksiyel üç aynalı anastigmat’ (kısaca TMA) adı verilen sistemin bir parçası.

CHES, bunun yanı sıra, görünür ışığı ve yakın kızılötesi spektrumu kapsayan 500nm~900nm aralığında astrometrik ölçümler gerçekleştirmek için ‘Mozaik Yüke Bağlı Cihazlar’a (CCD’ler) ve ‘lazer metroloji’ adı verilen tekniğe güveniyor. Bu olanaklar, ötegezegenleri saptamak amacıyla kullanılan en yaygın ve etkili araç olmayı sürdüren Geçiş Yöntemi’yle karşılaştırıldığında, büyük avantajlar sağlayacak. Bu yöntemde, gözlemcinin konumuna göre yıldızın önünden geçen (geçiş yapan) gezegenlere dair muhtemel göstergeler olan parlaklıktaki periyodik düşüşler bağlamında yıldızlar gözlemlenecek.

Bunun yanı sıra, CHES, dikkatin keşif sürecinden tanımlamaya doğru yöneldiği ötegezegen çalışmalarında, şu anda yaşanan geçiş sürecine katkı sağlayacak. Dr. Ji, şöyle aktarıyor: 

“CHES, ilk olarak, bizden 10 parsek mesafede bulunan çevrede Güneş tipi yıldızlarla ilgili kapsamlı bir araştırma yürütecek ve (TESS ya da PLATO gibi) Geçiş Yöntemi’nin kullanılamadığı durumlarda, yaşanabilir bölgede bulunan Dünya benzeri gezegenlerin tamamını astrometri yoluyla saptayacak. (Bunu yapmak) gözlemcilerin görüş hattına nazaran gezegenlerin sınır yörüngelerini bilmeyi gerektiriyor.

Bunun ardından, CHES, ‘İkiz dünyalar’ ve ‘Süper dünyalar’ bazında ilk doğrudan gerçek kütle ölçümlerini ve gezegen kütlesinin bir gezegeni tanımlamak için gerçekten önem taşıyan, komşu yıldızlarımızın yörüngesindeki süper dünyaları ortaya çıkaracak. Buna karşın, (Geçiş Yöntemi) genelde bir gezegenin yarıçapını tespit edebilir ve ‘radyal hız’ gibi diğer yeryüzü tabanlı yöntemlerle doğrulanması gerekir.

CHES, son olarak, gezegen oluşum ve tanımlama süreçlerinde bir diğer önemli gösterge olarak rol üstlenen karasal gezegenlerin üç boyutlu yörüngelerini (örneğin eğimlerini) bizlere sunacak.”

ÖTEGEZEGEN SAYIMI KATLANARAK ARTACAK

Bu olanaklar, gökbilimcilerin ağırlıklı biçimde (Jüpiter veya Satürn benzeri) ‘Gaz Devlerinden’, ‘mini Neptünlerden’ ve ‘Süper Dünyalardan’ oluşan mevcut ötegezegen sayımını büyük ölçüde genişletmelerine olanak sağlayacak. Diğer yandan, yeni nesil araçların sahip olduğu gelişmiş çözünürlük ve hassasiyet sayesinde, gökbilimciler, Dünya benzeri gezegenlerin sayısının katlanarak artacağını öngörüyorlar. Bunun yanı sıra, yeni yöntem, Güneş’e benzeyen yıldızların yörüngelerinde dönen ve Güneş Sistemi’nin oluşumuna ve evrimine ışık tutan gezegenlerin farklı doğalarına ilişkin anlayışımızı geliştirecek.

Bununla birlikte, yeni nesil uzay tabanlı astrometri görevinin sağlayacağı faydalar bunlarla sona ermiyor. Dr. Ji’nin vurguladığı üzere, en çok rağbet gören ikinci ve etkili ötegezegen saptama yöntemine dayanan ve Radyal Hız Yöntemi (ya da ‘Doppler Spektroskopisi’) adıyla bilinen araştırmalara yardımcı olacak. Dr. Ji, şu ifadeleri kullanıyor: “Bunlara ek olarak, CHES, ‘Son Derece Büyük Teleskop’ (ELT) ve ‘Otuz Metre Teleskop’ (TMT) gibi yüksek hassasiyetli radyal hıza sahip cihazlarla ortak ölçümler gerçekleştirebilir. Dahası, (bu yöntem aracılığıyla) keşfedilen yaşanabilir gezegen adaylarını doğrulayabilir ve gezegenlerin kütlelerini ve yörünge parametrelerini doğru biçimde tanımlayabilir.”

Bunun de ötesinde, CHES, karanlık madde arayışında, kara deliklerin incelenmesinde ve diğer araştırma alanlarında imkânlar yaratarak astronomi ve kozmolojinin sınırlarını genişletmemize yardımcı olacak. Bu araştırma, Evren’i yöneten fizik, gezegen sistemlerinin oluşumu, evrim ve yaşamın kökenleri hakkında yeni bilgileri ortaya çıkaracak. Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu (ile birlikte ELT ve TMT) gibi diğer gözlemevleri, tam olarak kayalık yaşama elverişli gezegenlerin bulunması beklenen bölgede, yıldızlarına daha yakın bir yörüngede dönen daha küçük ötegezegenlerin doğrudan görüntülenmesiyle ilgili çalışmalar yürütebilecek.

Gökbilimciler, komşu yıldız sistemlerindeki yüzlerce kayalık ötegezegeni gözler önüne serebilecek astrometri ölçümleriyle bir araya geldiklerinde, Dünya’nın ötesindeki yaşamı bulmanın eşiğine ulaşabilirler!

*Süper Dünya, astronomide Dünya’nın kütlesinden daha büyük ama bir gaz devinden çok daha küçük olan bir Güneş dışı gezegen demektir.

**Gök mekaniğinde, Lagrange noktaları ortak kütle merkezi etrafında dönen, biri genellikle diğerinden çok daha küçük olan iki kütlenin yarattığı potansiyelin denge noktalarıdır. Lagrange noktaları iki cismin yarattığı kütleçekim kuvvetinin, dönmeden kaynaklanan merkezkaç kuvveti ile birbirlerini dengeledikleri noktalardır.

***Astronomik birim (AU), yaklaşık olarak Dünya’nın Güneş’e olan uzaklığını gösteren bir uzunluk birimidir. Dünya’nın Güneş’e olan tam uzaklığı yörünge boyunca değişmekle beraber, AU 2012 yılından beri tam olarak 149.597.870.700 metre (149,597 milyon kilometre) olarak tanımlanır.

Yazının orijinali Universe Today sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)