179 Işık Yılı Uzaklıktaki Bir Ötegezegenin Atmosferinde Su Bulundu!

Bu yazı, Evrim Ağacı'na ait, özgün bir içeriktir. Konu akışı, anlatım ve detaylar, Evrim Ağacı yazarı/yazarları tarafından hazırlanmış ve/veya derlenmiştir. Bu içerik için kullanılan kaynaklar, yazının sonunda gösterilmiştir. Bu içerik, diğer tüm içeriklerimiz gibi, İçerik Kullanım İzinleri'ne tabidir.

Işık kirliliğinin olmadığı bir yerde başımızı kaldırıp göğe baktığımız zaman ışıl ışıl parlayan binlerce yıldız görürüz. Bizim Güneşimizin de bir yıldız olduğunu hesaba katarak, şu soruyu sormamız işten bile değildir: “Acaba gördüğümüz bu yıldızlar da çok uzaklarda başka gezegenlerin Güneşleri olabilirler mi?” Bu soru ilk olarak kim tarafından, ne zaman soruldu bilinmez. Ancak sorunun bilimsel olarak cevaplanması için biraz beklemek zorundaydık. Çünkü başka bir yıldızın etrafında dönen gezegenlerin varlığına dair ilk bilimsel gözlemler 1988 yılında yapılmıştı. Bu yıldız, bizden 2.300 ışık yılı uzaklıkta, Başak Takımyıldızı sınırları içerisinde konumlanmış PSR B1257+12 adında bir pulsardı. Dört sene sonra, yani 1992 yılında ise bu pulsarın etrafında dönen karasal gezegenler tespit edildi ancak bu tespitin kesin olarak onaylanma süreci 2012 yılına kadar devam edecekti.

Güneşimiz gibi hidrojeni yakıp helyuma dönüştüren bir anakol (main-sequence) yıldızının etrafında dönen ilk ötegezegen ise 1995 yılında keşfedildi. 51 Pegasi adındaki yıldız, bizden yaklaşık 51 ışık yılı uzaklıkta, Kanatlı At (Pegasus) Takımyıldızı sınırları içerisinde bulunuyordu. Bu yıldızın yörüngesinde hareket etmekte olan ötegezegen ise 51 Pegasi-b olarak adlandırılmıştı ve Jüpiter benzeri bir gaz devi olan “Sıcak Jüpiter” gezegen sınıfına giriyordu. Sıcak Jüpiterler, yıldızına çok yakın mesafelerde bulundukları için Güneş sistemimizdeki Jüpiter’den çok daha sıcaklar. 51 Pegasi-b’nin yıldızının etrafındaki bir tam dönüşünün yalnızca üç gün olduğunu da belirtelim. Yani bu ötegezegende geçen bir yıl, bizim gezegenimizdeki üç güne eşit. İlkin 51 Pegasi-b gibi ötegezegenlerin varlığının doğrulanması, gelecekte daha yüzlerce ötegezegen keşfinin yapılacağının da adeta habercisi gibiydi. Nitekim 29 Kasım 2018 itibariyle, varlığı teyit edilmiş tam 3.848 ötegezegen bulunuyor. Bu ötegezegenlerin 642’sinin içerisinde bulunduğu sistemlerde ise birden fazla ötegezegen mevcut.

51 Pegasi yıldızı ve 51 Pegasi-b ötegezegeninin Güneşimiz ve Dünyamız ile karşılaştırması...
51 Pegasi yıldızı ve 51 Pegasi-b ötegezegeninin Güneşimiz ve Dünyamız ile karşılaştırması...
NASA

Keşfedilmiş bunca ötegezegenin arasında, üzerinde yaşamanın ihtimal dahilinde olduğu Dünya benzeri gezegenler de elbette yok değil. 2011 yılında Kepler Uzay Teleskobu tarafından keşfedilmiş Dünya’dan yaklaşık 2,4 kat daha büyük olan Kepler-22b ötegezegeni, 2014 yılında keşfedilen Kepler-186f ötegezegeni ve “Süper Dünya” olarak adlandırılan Gliese 832c ötegezegenleri, bunlardan yalnızca birkaçı. Öte yandan, keşfedilen binlerce ötegezegen arasında yüzeyinde lav okyanuslarının bulunduğu düşünülen Kepler-10b, akıllara Star Wars filmini getiren ve iki yıldızın birden aydınlattığı Kepler-16b veya albedo (yansıtabilirlik) oranı sıfıra yakın olan TrES-2b gibi son derece ilginç ötegezegenlerin sayısı da bir hayli fazla. Peki, tüm bu muazzam çeşitlilikteki binlerce ötegezegenin astronomlar tarafından nasıl keşfedildiğini merak ettiniz mi?

En başta ötegezegenleri doğrudan gözleyerek keşfetmenin çok zor olduğunu belirtelim. Çünkü gezegenlerin hem boyutları hem de parlaklıkları, yıldızlarından çok daha küçük. Ek olarak yıldızın parlaklığı, gezegenin parlaklığını örterek doğrudan gözlemeyi neredeyse imkansız hale getirebiliyor. Bu nedenle astronomlar, ötegezegenleri bulmak için dolaylı gözlem tekniklerinden faydalanıyorlar. Bugüne dek keşfedilen ötegezegenlerin %97’lik büyük bir kısmı Doppler etkisinin imkan verdiği radyal hızdaki değişim veya geçiş yöntemi ile keşfedildi. Bu yüzden önce bu iki dolaylı keşif tekniğine yoğunlaşacağız.

1) Radyal Hızdaki Değişim Yöntemiyle:

Bilindiği üzere astronomlar herhangi bir gökcisminin bizden uzaklaşmakta ya da bize yaklaşmakta olduğunu fizikteki Doppler etkisini kullanarak çözümleyebiliyorlar. Örneğin yıldızların çoğunun Doppler etkisine göre renginin kırmızıya kaydığını gözlemleyen astronomlar, buradan hareketle evrenin genişlediği çıkarımını yapmışlardı. Benzer biçimde; eğer bir yıldızın etrafında dönen bir ötegezegen varsa, bu ötegezegen kütleçekim kanunları gereği yıldızın radyal hızını etkileyecektir. Bu etki ise Doppler etkisi sayesinde elde edilen spektrum çizgilerine yansıyacaktır. Spektrum çizgilerini inceleyen astronomlar böylece gezegenleri tespit edebilirler. Bu keşif tekniği aynı zamanda yazımızın başında bahsettiğimiz, 1995 yılında keşfedilen ilk ötegezegenlerden biri olan 51 Pegasi-b’nin keşfinde de kullanılan yöntemdir.

Radyal hızdaki değişim ve Doppler etkisi yöntemiyle ötegezegen avcılığı...
Radyal hızdaki değişim ve Doppler etkisi yöntemiyle ötegezegen avcılığı...
Research Gate

2) Geçiş (Transit) Yöntemiyle:

Gezegenler, yıldızlarının önünden geçerken yıldızın parlaklığının çok küçük bir oranda azalmasına neden olurlar. Ancak parlaklıktaki bu azalma öylesine küçüktür ki tek seferlik bir parlaklık düşüşünde astronomlar hemen buna bir gezegenin sebep olduğu çıkarımını yapmaktan kaçınırlar. Parlaklık azalmasının ne kadar küçük olduğunu anlayabilmek için şöyle bir örnek düşünebiliriz: Şu an bakmakta olduğunuz bilgisayar veya telefon ekranında bir pikselin çalışmadığını düşünün. Bu ölü piksel, aslında ekran parlaklığınızın düşmesine sebep olmuştur ancak parlaklıktaki bu minik azalmayı fark etmeniz imkansızdır. Benzer şekilde, gezegenler de kendi boyutlarından binlerce kat daha büyük yıldızların önünden geçtiklerinde küçük bir ölçüde parlaklık azalmasına neden olurlar. Bunun sebebinin bir gezegen olduğunu doğrulayabilmek için astronomlar, aylar hatta bazen on yıllar içerisinde parlaklıktaki azalmanın düzenini kontrol ederler. Çünkü gezegenler, yıldızlarının önünden yörüngelerine bağlı olarak mutlaka tekrar geçeceklerdir.

Geçiş (Transit) yöntemi ile ötegezegen keşfi...
Geçiş (Transit) yöntemi ile ötegezegen keşfi...
NASA

Ötegezegen tespit etmek için bugüne dek kullanılan en etkili iki yöntem bu olsa da astronomların önünde halen pek çok problem var. Bunlardan birisi, ötegezegenlerin atmosferleri hakkında bilgi edinmenin oldukça zor olması. Çünkü bir ötegezegenin Dünya benzeri ve gerçekten yaşama elverişli olduğunu anlayabilmemiz için atmosferi hakkında da bilgi sahibi olmamız gerekir. Ötegezegenlerin atmosferleri hakkında edinilen bilgiler bugüne dek aslında dolaylı tahminlerden ibaretti. Çünkü doğrudan edinilmesi oldukça zor olan bu tür bilgiler, gezegenlerin yıldızlarına olan uzaklıkları, yıldızlarının boyutu ve sıcaklığı gibi pek çok parametrenin ele alınarak hesaplanması sonucu ortaya çıkarılıyor.

Ötegezegenlerin Atmosferleri Hakkında Daha Sağlıklı Bilgi Edinmek İçin Nasıl Bir Yöntem Kullanılabilir?

Astronomlar, aslında ötegezegen atmosferleri hakkında doğrudan bilgi edinebilmek için ne yapmaları gerektiğini bir süredir biliyorlardı. Ancak bu yöntemi sağlıklı bir biçimde uygulamak için oldukça gelişmiş bir teknoloji kullanılması gerekiyordu. Neyse ki 2 Kasım 2018’de yayınlanan bir çalışma, bu sorunun da artık bir çözüme kavuşturulduğunun ilk müjdesini veriyor. Evet, artık başka yıldızların etrafında dolanan gezegenlerin atmosferleri hakkında detaylı bilgilere de sahip olabileceğiz! Çalışmanın detaylarına geçmeden önce işin mantığını bir kavrayalım.

Yazımızın bir bölümünde, geçiş yöntemiyle ötegezegenlerin nasıl keşfedildiğinden bahsettik. Bu yöntemi bazı son teknoloji ekipmanlarla daha etkili bir biçimde kullanarak atmosferler hakkında da bilgi sahibi olabiliriz. Hatırlayacağınız üzere bir gezegen, yıldızının önünden geçerken yıldızın parlaklığı azalır ve bu azalma, orada bir gezegen bulunduğunun habercisidir. Ancak daha da önemlisi, gezegen, yıldızının önünden geçerken yıldızın ışığı ötegezegenin atmosferi içerisinden geçip bize ulaşmış demektir. Yani çok uzaklardan gelen bu ışığın içerisinde aynı zamanda gezegenin atmosferi hakkında bilgiler de mevcuttur. En nihayetinde, eğer bir ötegezegeni, oradan gelen ışığın içerisindeki bilgileri ayıklayıp tespit edebilecek sofistike cihazlar ile fotoğraflayabilirsek ötegezegenin atmosferi hakkında da net bilgiler edinmiş oluruz. Dahası, atmosfer hakkındaki bilgileri yalnızca geçiş yöntemi kullanarak değil, ötegezegenleri doğrudan görüntülemeyi başardığımız zaman da elde edebiliriz. Hawaii’deki Keck Gözlemevi’nde kullandıkları özel spektroskopi araçlarıyla astronomlar, aslında tam da bunu yaptılar. Doğrudan fotoğraflarını çektikleri ötegezegenden gelen ışığı analiz ederek gezegenin atmosferinde su bulunduğunu açığa çıkardılar!

HR 8799c Ötegezegeni

30 milyon yaşındaki HR 8799 yıldızının etrafında dolanan b, c, d gezegenleri ilk kez 2008 yılında gözlemlendi. 2010 yılına gelindiğinde ise dördüncü gezegen olan “e” gezegeni de keşfedildi. Jüpiter’den yaklaşık 7 kat daha fazla kütleye sahip olan HR 8799c gezegenine dair yapılan yeni çalışmalar, gezegenin metandan yoksun olan atmosferinde suyun var olduğunu açığa çıkardı.

HR 8799 yıldızının yörüngesinde dolanan ve doğrudan görüntülenen HR 8799b, c, d ve e ötegezegenleri
HR 8799 yıldızının yörüngesinde dolanan ve doğrudan görüntülenen HR 8799b, c, d ve e ötegezegenleri
NRC-HIA/C. MAROIS/W. M. KECK OBSERVATORY

HR 8799c, gaz devi bir gezegen ve yıldızı etrafında bir tam dönüşünü 200 yılda tamamlıyor. Bu ötegezegenin atmosferinde suyun varlığının tespit edilmesi ötegezegen araştırmaları için mihenk taşı olarak kabul ediliyor. Çünkü artık bu sayede astronomlar gelecekte Dünya benzeri gezegenleri daha yüksek bir doğrulukla tespit edebilecekler.

Bizden 179 ışık yılı uzaklıkta bulunan HR 8799c ötegezegeni üzerine yapılan gözlemler için Hawaii’de bulunan Keck Gözlemevi teleskopları kullanıldı. Keck Gözlemevi, 4145 metre yükseklikte iki teleskoptan oluşuyor. Teleskoplardan birinde “adaptif optik” adı verilen bir teknoloji sayesinde Dünya'nın atmosferinin yarattığı bulanıklaştırma engelleniyor. “Keck 2” adındaki ikinci teleskopta ise “NIRSPEC” adı verilen yüksek çözünürlüklü spektrometre teknolojisi kullanılıyor. Bu iki teknoloji birleştirilerek ötegezegenlerin fotoğrafları çekiliyor. Daha sonra ise NIRSPEC sayesinde astronomlar, gezegenlerin atmosferlerindeki kimyasal bileşimleri tespit edebiliyorlar.

NIRSPEC teknolojisi sayesinde HR 8799c ötegezegeninin atmosferinde suyun keşfedilmesi, gelecekte onlarca, hatta belki binlerce yaşanılabilir ötegezegen keşfinin gerçekleşebileceğinin de habercisi demek. Kim bilir belki de gelişen ötegezegen araştırmaları ve gözlem teknikleri sayesinde bir gün, binlerce yıldır yalnızca sormakla kaldığımız “Evrende yalnız mıyız?” sorusunun bilimsel cevabına dahi kavuşabiliriz.

Kaynaklar ve İleri Okuma:

  • Ana Görsel Kaynağı: HR 8799c
  • C. Marois, et al. Direct Imaging of Multiple Planets Orbiting the Star HR 8799. (2008, Kasım 16). Alındığı Tarih: 06 Aralık 2018. Alındığı Yer: Arxiv
  • Nasa. Exoplanets 101. (2018, Aralık 06). Alındığı Tarih: 06 Aralık 2018. Alındığı Yer: Exoplanets Nasa
  • KeckObservatory. Keck I and Keck II Telescopes. (2018, Aralık 06). Alındığı Tarih: 06 Aralık 2018. Alındığı Yer: Keck Observatory
  • G. Evan. Astronomers Detect Water in the Atmosphere of a Planet 179 Light-Years Away. (2018, Kasım 21). Alındığı Tarih: 06 Aralık 2018. Alındığı Yer: Universe Today

Firavun Tutankhamun'un Laneti: Gerçek Mi, Kurgu Mu?

Fototrof-Fotosentez Farkı ve Fotosentezin Sesi!

Yazar

Kemal Cihat Toprakçı

Kemal Cihat Toprakçı

Yazar

Akdeniz Üniversitesi İngiliz Dili ve Edebiyatı lisans öğrencisidir. Astronomi ve fiziğe ilgi duyan yazar bugüne dek Türkiye'nin pek çok bilim - astronomi platformunda yönetici, yazar veya editör olarak görev almıştır.

Katkı Sağlayanlar

Şule Ölez
Şule Ölez
Editör
Damla Şahin
Damla Şahin
2. Editör
Konuyla Alakalı İçerikler

Göster

Şifremi unuttum Üyelik Aktivasyonu

Göster

Göster

Şifrenizi mi unuttunuz? Lütfen e-posta adresinizi giriniz. E-posta adresinize şifrenizi sıfırlamak için bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Eğer aktivasyon kodunu almadıysanız lütfen e-posta adresinizi giriniz. Üyeliğinizi aktive etmek için e-posta adresinize bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Close
Geri Bildirim