“Gerçek şu ki: Dünya’da işleri berbat ediyoruz ve burada işimiz bittiğinde başka bir gök cisminde yaşayabileceğimiz fikrini hevesle sahipleniyoruz.” Bu ifade, bu seneki Nobel fizik ödülünün sahiplerinden biri olan ve Güneş türünde bir yıldızın yörüngesinde dönen ötegezegen keşifleri nedeniyle bu ödüle layık görülen astrofizikçi Michel Mayor’un fikri.
“Ötegezegenlerden(Güneş sistemi dışındaki gezegenler) bahsediyorsak daha net konuşmalıyız: Oralara göç etmeyeceğiz.” diyor Mayor, Agence France-Presse’ye verdiği röportajda. “Eğer bir gün Dünya’da yaşam mümkün olmazsa başka gezegenlere gideriz.” argümanlarını bitirmesi gerektiğini düşündüğünü söylüyor.
Bilinen bütün ötegezegenlere ulaşmanın çok zor olduğunu belirtiyor. “En iyimser bakış açısıyla bakarsak yaşamaya elverişli gezegenler o kadar da uzakta değil. Mesela birkaç ışık yılı uzak diyelim, ki bu çok da uzak sayılmaz; hala mahallemizde sayılır, ama oraya gitmek için gereken zaman kayda değer derecede fazla.” diye devam ediyor Mayor.
1995 Ekiminde Didier Queloz ile beraber yaptıkları ilk ötegezegen keşfi nedeniyle bu sene Nobel ödülünün yarısını paylaştılar. Güney Fransa’daki Haute-Provence Gözlemevinde o dönem yeni geliştirilmiş olan cihazları kullanarak Jüpiter’e benzer bir gaz devi gezegen keşfettiler ve ismini de 51 Pegasi b. koydular.
O zamandan beri Samanyolu Gökadası’nda 4 binden fazla ötegezegen keşfedildi, ama görünen o ki hiçbiri ulaşılabilecek mesafede değil.
Kaliforniya Üniversitesi’nden Gezegen Astrofiziği profesörü Stephen Kane de Mayor ile aynı fikirde. “Üzücü gerçek şu ki, insanlık tarihinin bu safhasında bütün yıldızlar bize sonsuz uzaklıkta. Dünya’nın uydusuna ulaşmakta bile, insanlar olarak zorlanıyoruz.” diyor Kane.
“Önümüzdeki 50 yıl içerisinde Mars’a insan gönderebiliriz belki, ama insanlık gelecek birkaç yüzyıl içerisinde Jüpiter’in yörüngesine gidebilse gerçekten çok şaşırırdım.” diyor Kane. Güneş Sistemi dışındaki en yakın yıldızın uzaklığı, Jüpiter’e olan uzaklığımızın 70 bin katı olduğu için “şu anda bütün yıldızlar bize ulaşılamaz uzaklıkta.”
Tabii, insanlar diyebilir ki: Ulaşana kadar her şey ulaşılmaz geliyordu, kıtalar arası uçuşlar gibi. Fakat “Bu durumda yıldızlara ulaşmak için gerekli olan fiziğe hakim değiliz, ki eğer varsa: Kütle, ivme ve enerji arasındaki ilişkide kökten bir değişime ihtiyacımız olacak.” diye ekledi Kane.
“Sonuç olarak işte burada Dünya’dayız, ve çok uzun bir zaman bunun değişmesi olası değil. Gezegenimize iyi bakmalıyız, o çok güzel ve kesinlikle hala yaşanılabilir.” diyor Mayor, AFP’ye.
Kaliforniya’daki Foothill Koleji Astronomi Bölümü eski başkanı Andrew Fraknoi de yakın gelecekte bu yıldızlara ulaşamayacağımıza katılıyor ama ekliyor: “Ben asla, yıldızlara ve yaşanabilir gezegenlere hiçbir zaman ulaşamayacağımızı söylemezdim. Kim bilir teknolojimiz 1 milyon yıllık bir süre içinde nasıl evrilecek. “
Modern evren anlayışımız, yüzyıllar boyunca binlerce yaratıcı ve çalışkan bilim insanı tarafından tasarlanmış ve uygulanmış yüzlerce deney üzerine inşa edilmiştir. Bu deneylerden birkaçının çığır açıcı olmaları ve olayların işleyiş şekilleri hakkındaki görüşümüzü değiştirmeleri nedeniyle ön plana çıkması normal. Fakat hangilerinin evrenin bazı basit gerçeklerini zorla değil de ustalıkla ortaya çıkmasını sağladığını bulmak zor iş.
Ben de bu yazımda sizlere Space.com’un astronomi ve fizik alanında seçtiği en yaratıcı 5 deneyden bahsedeceğim.
İlk ötegezegen
1992 yılında Plüton’un keşfinden 60 yıldan fazla zaman geçmişken astronomlar bizim Güneş sistemimizde olmayan ve başka bir yıldız etrafında dolanan yeni bir gezegen bulmak için can atıyorlardı. Astronomlar, uzak bir yıldızdan gelen ışığı dikkatli bir şekilde inceleyerek herhangi bir gezegenin yörüngesi boyunca ileri ve geri yalpalamasından kaynaklanan, kırmızıya kayma ve maviye kayma adı verilen ışığın dalga boyundaki bariz değişimleri görebileceklerini biliyorlardı.
Ne yazık ki o zamanlar yıldız ışığı hakkında yeterince hassas gözlemlerimiz yoktu. Tek istisna süpernovalardan sonra bazı yıldızlardan arta kalan pulsarlardı. Bu cisimlerin hızla dönen bir nötron yıldızından çıkan radyasyon ışınlarından kaynaklanan ve neredeyse doğal olmayan bir biçimde ortaya çıkan hassas sinyalleri yörüngede dolaşan gezegenlerin kütleçekimsel etkisini tespit etmek için kullanılabilir. Kütle çekim kuvveti pulsar patlamalarının zamanlamasını bilim insanlarının ölçebileceği şekilde değiştirir.
Fakat bir pulsar bir gezegen sistemine nasıl ev sahipliği yapabilirdi? Şüphesiz ki bir yıldızın son günlerindeki şiddeti, çevresinde bulunan herhangi bir yörüngeyi kararsız hale getirecektir. Fakat görünen o ki doğa mantıksal konulara pek önem vermiyor. Örneğin tanımlanan ilk ötegezegen, bir pulsarın (PSR B1257+12) yörüngesi etrafında dönüyordu.
İşte buradaki zekice şey: saptaması zor olan bir şeyi ortaya çıkarmak için doğanın kendisi tarafından üretilen ve garip bir biçimde kesin olan yöntemi kullanmak.
Dünya’nın boyutu
Düşündüğünüzde Dünya’nın yuvarlak olduğunu fark etmek çok fazla zamanınızı almaz. Ayrıca buna kanıt olarak birçok örnek gösterebilirsiniz: denizde gemilerin önce alt taraflarından kaybolmaları, Ay tutulması sırasında Dünya’nın gölgesinin yuvarlak olması, Güney yarım küreden görülen yıldızların Kuzey yarım küreden görülememesi… Eski çağlardaki birçok insan (en azından bu problem hakkında düşünme lüksü olanlar ve buna Yunanlar da dahil) bu gerçeği kabul etmiş görünüyorlardı.
Fakat bu dev küre ne kadar büyüktü?
Bakalım bu konuda Eratosthenes ne diyor? Eratosthenes, MÖ 250 civarında İskenderiye’de yaşayan Yunan bir bilgin. Dünya’nın çevresini şehirden ayrılmasına gerek bile kalmadan çok zekice bir yöntemle hesapladı. Yaz gün dönümü boyunca İskenderiye’de gölge oluştuğunu fakat Mısır’ın güney kısmında yer alan Syene şehrinde (bugünkü Asvan’a yakın bir yerde) gölge oluşmadığını biliyordu.
Eğer Eratosthenes Syene’a olan mesafeyi bilseydi, Dünya tamamen küresel olsaydı, Güneş gerçekten gün dönümü sırasında direk olarak Syene üzerinde olsaydı ve İskenderiye ve Syene kuzey-güney hattı boyunca mükemmel bir şekilde uzansaydı, o zaman İskenderiye’deki gölgelerin uzunluğunu, gün dönümü sırasında iki şehir arasındaki açıyı ve geometri denen bu yeni tekniği kullanarak gezegenin çevresini ölçmek için kullanabilirdi.
Tüm bu koşullar Eratosthenes’in Dünya’nın çevresini yaklaşık 45.000 kilometre (28.000 mil) ölçmesini sağlamış olmalı ki bu değer gerçek değerinden sadece %10 farklı.
Einstein’ın düşünce deneyleri
Bütün deneyler laboratuvarda gerçekleşmez. Bazen de sadece kafanızda hayali bir senaryo kurarsınız, matematiğin sizi sonuca götürmesine izin verirsiniz ve evren hakkında bilgi edinirsiniz. Einstein da bu konuda doğuştan uzmandı.
Einstein’ın deyimiyle onun ilk “gedankenexperiment” (Almanca “düşünce deneyi”) çok genç yaşlarda aklına geldi. Bir ışık demetiyle ışık hızında giden bir bisiklet kullanarak yarışsaydı ne görecekti?
Işık elektromanyetik dalgalardan oluştuğu için, çok hızlı pedal çevirdiğinde bu dalgaları yanında duruyormuş gibi göreceğini düşündü. Fakat elektromanyetik dalgaları hiçbir zaman duruyor olarak göremeyiz. O zaman bunun yerine ışık hızında gitmek imkansızdı. Bu düşünceyi kullanarak ve bir takım matematiksel işlemlerden sonra daha önceden de bildiğiniz gibi özel görelilik kuramını geliştirdi.
Einstein sonraki hayatında da buna benzer bir numara kullandı. Penceresiz bir asansördeyseniz ve biri kabloyu kesip serbest düşüşe geçirdiğinde ne olur? Ölümüne mi düşersiniz yoksa basitçe yer çekimsiz ortamda etrafa tekme mi savurursunuz?
Einstein’ın cevabı şuydu: Aralarındaki farkı söylemek imkânsız. Eylemsiz kütle (bir cismin kendisine etki eden herhangi bir kuvvete verdiği cevap), yer çekimi kütlesiyle aynıdır (bir cismin yer çekimine verdiği tepkinin gücü). Bu basit kavramı ve önemli bir miktarda kütleyi alırsanız ortaya genel görelilik kuramı çıkar.
Millikan’ın yağ damlası deneyi
1909 yılında fizikçiler Robert Millikan ve Harvey Fletcher tarafından gerçekleştirilen bu deney, yaratıcı tasarımı ya da doğayı kendi oyununda alt etme çabaları nedeniyle değil de bunların yerine inşaatının basitliği ve ölçümde yapılan aşırı titizlik nedeniyle o kadar da akıllıca olmadı. Hakkında pek yazı yazılmadığı için de o da bu listede yer alıyor.
O zamanlarda bilim insanları elektrik yükünün var olduğunu biliyorlardı ama hakkında hiçbir şey bilmiyorlardı. Temel yük miktarları var mıydı? Ya da yük miktarı, kütle gibi bir şey miydi? Elektronun yükü neydi?
Millikan ve ortağı, bir haznenin içine elektrikle yüklenmiş yağ damlaları damlatan bir cihaz geliştirdi. Düşen damlalar çok çabucak terminal hızlarına (düşen cisimlerin yer çekiminden dolayı ulaşabilecekleri maksimum hızdır) ulaşırlar. Eğer havanın yoğunluğunu, yağın yoğunluğunu ve yer çekimi ivmesini bilirseniz terminal hızlarını ölçerek yağ damlalarının kütlesini bulabilirsiniz.
Millikan, elektrik alan uygulayarak elektriksel kuvvetle yer çekimi kuvvetinin dengelenmesiyle yağ damlalarını yavaşlatıp havada durdurabilirdi. Böylelikle de her bir damlanın yükünü ölçebilirdi.
Bu ölçümleri birkaç kez tekrarladıktan sonra şu iki sonuca vardı: Tek bir elektronun yükü -1.6×10-19 (bu temel yük) ve tüm yükler bu yük temel alınarak oluşturulmalı (kuarklar ve onların kesirli yükleri hariç ama konumuz bu değil). Bu da demek oluyor ki -1.9×10-19 ve -8.7×10-19 gibi yük değerleri bulamazsınız.
Foucault sarkacı
Nasıl eski çağlarda insanlar daha çok Dünya’nın küreselliği üzerine fikir yürüttüyse 1800’lerin ortalarında da bir şeyler düşünme lüksüne sahip olan insanlar Dünya’nın dönüşü üzerine fikir yürütmüştür. Ama ya bu konu hakkında gerçekten konuşulmamış ya da ne yaptığını bilmeyen insanlar bu konuyla ilgilenmiş.
Fizikçi Léon Foucault bunu değiştirmek istedi ve bunu da başarılı bir şekilde yaptı. Bir sarkaç sallanırken Dünya’nın dönmesine rağmen kendi düzlemini korur. Dünya’nın dönmesine bağlı olarak bizim perspektifimizden yer sabit kalır ve sarkaç gün boyunca yönelimini korur.
1851’de Foucault, Paris’teki Panthéon’da böyle bir sarkaç kurdu. Böylelikle sarkacın yönelimindeki saat yönüne yavaşça olan değişimi (saatte yaklaşık 11,3°) göstererek Dünya’nın döndüğünü ispatladı. Bu medyada büyük olay oldu. Sarkacın tanıtımı bir virüs gibi yayıldı (1800’lerde ne kadar yayılabildiyse o kadar). Çok geçmeden Foucault sarkacı dünya çapındaki bilim sergilerinin temeli oldu.
Heyecan verici! İnsanlar dünyanın dönüşü hakkında konuşuyordu! Ve işte buradaki zekice şey: bilimi erişilebilir hale getirmek ve hakkında konuşulmaya değecek bir şey yapmak.
Uzak bir yıldızın etrafında, Gezegen Oluşum Teorisine göre var olması muhtemel olmayan dev bir gezegen keşfedildi. Sunulan yeni araştırma Kraliyet Astronomi Cemiyeti Dergisi’nde yayımlanmak için onay aldı.
‘Canavar’ gezegenin (NGTS-1b) varlığı, gezegen oluşum teorisine, bu boyuttaki bir gezegenin böylesine küçük bir yıldız etrafında dolanmasının mümkün olmadığını söyleyen teoriye, kafa tutuyor. Bu teoriye göre; bu denli küçük yıldızlar kolaylıkla taştan gezegenler şekillendirebilir ama Jüpiter boyutlarında bir tanesini asla.
NGTS-1b her halükârda bir gaz devi. Boyu ve sıcaklığından dolayı ‘sıcak Jupiter’ olarak da bilinir. Bu tip gezegenler -bizim Güneş Sistemi’mizin Jüpiter’ine, %20 daha az kütleye sahip olması dışında- çok benzer. Yine de Jüpiter’den farklı olarak NGTS-1b yıldızına çok yakın. Sadece Dünya ve Güneş arasındaki mesafenin %3’ü kadar ve yörüngesini 2.6 günde tamamlıyor. Yani NGTS-1b için bir yıl yaklaşık iki buçuk Dünya günü.
Buna karşın, ev sahibi yıldızı çap ve kütle olarak Güneş’imizin yarısı kadar küçük. Warwick Üniversitesi’nden Profesör Peter Wheatley, lanse edilen karışıklığı şöyle yorumladı: “Canavar bir gezegen olmasına rağmen NGTS-1b, bulmak için çok zordu. Çünkü yıldızı çok küçük ve sönük.” Zor şartlar dikkate alındığında, bu keşfin ne denli önemli olduğuyla devam etti. “Bu kırmızı cüce gibi küçük yıldızlar evrende en sık rastlananlardan, yani çok daha fazla dev gezegen bulunmayı bekliyor olabilir.”
NGTS-1b, 12 sıra teleskopuyla göğü didik didik arayan Yeni Nesil Transit Gözlem tarafından belirlenen ilk gezegen oldu. Araştırmacılar keşiflerini; karanlık göğün bölümlerini aylarca devamlı olarak görüntüleyerek ve yıldızdan gelen kırmızı ışığı yenilikçi kırmızıya karşı hassas kameralar ile tespit ederek gerçekleştirdi. Yıldızın ışığının, 2.6 günde bir periyodik olarak malum dev gezegenimiz tarafından bloke edilmesini dikkate aldılar.
Bu bilgileri kullanarak, gezegenin yörüngesini belirlediler ve dairesel hızını ölçerek boyutunu, kütlesini ve konumunu hesapladılar. Aslında bu yöntem; yıldızın, gezegenin kütle çekimselliğinden kaynaklanan yalpalanmasının ölçümüydü. Bu da NGTS-1b’nin boyutunu ölçmenin en iyi yoluydu.
Yine Warwick Üniversitesi’nden çalışmanın başyazarı Dr. Daniel Bayliss: “NGTS-1b’nin keşfi bize tam bir sürpriz oldu. Böylesine büyük gezegenlerin bu kadar küçük yıldızların etrafında var olmasını hiç beklememiştik. Sıradaki hedefimiz bu tip gezegenlerin galakside ne sıklıkla bulunduğunu, sadece bu iş için özenle yerleştirdiğimiz yeni Yeni Nesil Transit Gözlem’in yardımıyla bulmak.” diye açıklamada bulundu.
Yeni Nesil Transit Gözlem, Şile’deki Atacama Çölü’nün tam kalbinde Avrupa Güney Gözlemevi’nin Paranal Gözlemevi’nde bulunuyor ve bu yer Birleşik Krallık Üniversiteleri, Warwick, Leicester, Cambridge ve Queen Belfast Üniversitesi de dahil olmak üzere Cenevre Gözlemevi ve Almanya Gökyüzü Merkezi ve Şile Üniversitesi ile birlikte dışarıdan kişiler tarafından yürütülen ender yerlerden biri.
Yeni Nesil Transit Gözlem’i yöneten Profesör Peter Wheatley, şaşırtıcı sonuçlardan memnun olarak: “Yeni Nesil Transit Gözlem’in teleskop düzenini geliştirmek için neredeyse 10 yıl harcamış olmanın karşılığı olarak yeni ve tahmin edilmemiş gezegenler görmek nefes kesici. Daha ne kadar şaşırtıcı gezegenler keşfedebileceğimizi görmek için sabırsızlanıyorum.” dedi.
Ankara ve Ege Üniversitesi’nden dört bilim insanı Rus ve Japon bilim insanlarıyla ortak yürüttükleri 10 yıllık bir çalışmanın sonunda, 212 ışık yılı uzaklıkta Jüpiter’in 1.5 katı çapa sahip olan bir ötegezegen keşfettiklerini duyurdular. Bu keşif, Türk bilim tarihinde keşfedilen ilk ötegezegen oldu. Ankara Üniversitesi’nden Mesut Yılmaz’ın baş yazar olduğu makalede, Ege Üniversitesi Uzay Bilimleri Bölümünden Varol Keskin, Ankara Üniversitesi Astronomi ve Uzay Bilimleri Bölümünden Selim Osman Selam ve doktora öğrencisi İbrahim Özavcı da bulunuyor.
TÜBİTAK Ulusal Gözlemevi’nde yer alan 1.5 metre çaplı Rus-Türk teleskobu ile Japonya Okayama Gözlemevi’nde bulunan bir teleskop kullanıldı. TÜBİTAK tarafından desteklenen bu çalışmada yapılan analizlerin sonucunda gözlenen bu yıldızın hareketindeki değişimi incelediklerinde, kaynağın Jüpiter’e çok benzeyen bir gezegen olduğu ortaya çıktı. Jüpiter’den 1.5 kat daha büyük boyutlara sahip olan bu gezegen, yıldızı etrafındaki turunu neredeyse 365 günlük bir sürede tamamlıyor. Yıldızına olan uzaklığı ise 1 astronomik birim( Dünya ile Güneş arasındaki uzaklığa verilen isim, 149,5 milyon km).
Mesut Yılmaz, 212 ışık yılı uzaklıkta bulunan bu gezegene “Türk” ismini koymak istediklerini, bununla ilgili bir oylama yapabileceklerini belirtti. “Bildiğim kadarıyla Japonya, ABD, Fransa ve Kanada, keşfettikleri ilk gezegene bir isim verdiler. Bizde de neden olmasın? “Benim “Türk”, “Türk1” ve “Atatürk” isimleri aklımda geçti.” ifadelerini kullandı.
Cambridge Üniversitesi’nde görevli astronomlar tarafından ölçülen en küçük yıldız keşfedildi. Boyut olarak Satürn’den çok az bir farkı bulunsa da, kütleçekimsel kuvveti Dünya’daki bir insanın hissetiği kuvvetten 300 kat daha güçlüdür.
Bu yıldız muhtemelen yıldızların oluşabileceği bir büyüklükte çünkü Hidrojen’i Helyum’a dönüştürecek nükleer füzyon için yeterli kütleye sahip. Eğer birazcık daha küçük olsaydı yıldızın merkezindeki basınç bu süreci devam ettirmeye yeterli olmayacaktı. Hidrojen füzyonu aynı zamanda Güneş’in ışıma gücünü sağlayan bir olaydır ve biz bu mekanizmayı Dünya’da bir enerji kaynağı olarak da kullanmaktayız.
Bu küçük yıldızlar Trappist-1gibi Dünya benzeri gezegenlerin olduğu yıldız sistemlerinin tespiti için de en iyi adaylardan biri.
EBLM J0555-57Abolarak adlandırılan bu yıldızın Dünya’dan 600 ışık yılı uzaklıkta yer aldığı tespit edildi. Çift yıldız sisteminin bir parçası olan yıldız kendisinden daha büyük olan ”arkadaşının” önünden geçerken tespit edildi, ki bu method normalde yıldızların değil gezegenlerin tespitinde kullanılmaktadır. (Bkz: Kütleçekimsel Mercekleme Yöntemi) Bu konunun detayları Astronomy&Astrophysics isimli dergide yayınlanacak.
Cambridge Cavendish Laboratuvarı ve Astronomi Enstitüsü‘nde yüksek lisans yapan ve çalışmanın baş yazarı olan Alexander Boetticher ”Bu çalışma bize yıldızların ne kadar küçük olabileceğini gösterdi” dedi ve ekledi: Bu yıldızın kütlesi biraz daha düşük olsaydı, çekirdeğindeki hidrojen füzyon reaksiyonu gerçekleşemezdi ve yıldız bunun yerine kahverengi bir cüce haline dönüşürdü.
EBLM J0555-57Ab, gezegen bulma projesi olan ve Keele, Warwick, Leicester and St Andrews Üniversiteleri‘nce yürütülen WASP isimli çalışma ile keşfedildi. EBLM J0555-57Ab, arkadaşı olan yıldızın önünden geçerken (çift yıldız tutulması) tespit edildi. Ana yıldız bu geçişte periyodik olarak karardı, ki bu onun yörüngesinde olan bir yıldızın imzasıydı. Bu olay sayesinde astronomlar cisimlerin kütleleri ve boyutlarını ölçebilmektedir, bu olayda ölçtükleri cisim küçük bir yıldızdı. EBLM J0555-57Ab’in kütlesi , CORALIE spektrografisinin verilerini kullanarak, Doppler, wobble yöntemi ile ölçüldü.
Von Boetticher: ”Bu yıldız, bilinen diğer birçok gaz devi olan ötegezegenden daha ufak ve daha soğuk. Yıldızlararası fiziğin en etkileyici yanlarından biri, bu tür küçük yıldızların kütlesini ölçmek diğer büyük gezegenlere göre daha zordur. Neyse ki ötegezegen araştırmalarımızda bu tars çift yıldız sitemlerinde böyle küçük yıldızları keşfedebiliyoruz. Şaşırtıcı gelebilir ama yıldız bulmak bizi gezegen bulmaktan daha çok zorluyor” dedi.
Bu yeni ölçülen yıldız, TRAPPIST-1 için mevcut tahminle karşılaştırılabilir bir kütleye sahiptir; ancak, yarıçapı yaklaşık% 30 daha küçüktür. Cambridge Astronomi Enstitüsü^nün kıdemli araştırmacısı olan yazar Amaury Triaud, ”En küçük yıldızlar, Dünya benzeri gezegenlerin keşfi için en uygun koşulları sağlıyor. Bir ötegezegeni anlamak için önce yıldızını anlamak gerek, bu en temel şeylerden biri “diyor.
Evrende çok sayıda yıldız olmasına rağmen, Güneş’in % 20’sinden daha küçük boyutta ve kütlede olan yıldızlar, düşük boyutları ve parlaklıkları nedeniyle algılanmaları zor olduğundan çok net anlaşılamamıştır. Bu çalışmada yıldızların anlaşılmasında kullanılan EBLM projesi bu bilginin açığa çıkarılmasını hedefliyor. Cambridge’in Cavendish Laboratuvarı’nın ortak yazarı Prof. Didier Queloz, “EBLM projesi sayesinde var olan yaygın yıldızların çevresindeki gezegenlerin , TRAPPIST-1’in etrafında dönen gezegenleri anladığımız gibi anlayacağız” dedi.
İleri Okuma:Alexander von Boetticher et al. ‘A Saturn-size low-mass star at the hydrogen-burning limit.’ Astronomy & Astrophysics (2017). arXiv: arxiv.org/abs/1706.08781
NASA’nın basın bülteninin İngilizce orijinaline buradan erişilebilir.
Çeviri: Doğuş Kaçmaz, Çağatay Kerem Dönmez, Mina Meşe, Ulaş Can Yazar
Bu illüstrasyon, TRAPPIST-1 sisteminde keşfedilen yeni gezegenlerden biri olan TRAPPIST-1f’nin olası yüzeyini göstermektedir. Spitzer Uzay Teleskobu’nu ve yer teleskoplarını kullanan bilim insanları, TRAPPIST-1 sisteminde Dünya boyutunda yedi adet gezegen bulunduğunu keşfettiler. Telif: NASA/JPL-Caltech Keşif hakkında daha fazla resim ve video için tıklayın
NASA’nın Spitzer Uzay Teleskobu ile yapılan çalışmalar sonucunda Güneş Sistemi’mizin dışında bulunan, tek bir yıldız etrafında dolanan, Dünya boyutlarında yedi adet gezegen keşfedildi. Teleskop ile yapılan detaylı araştırmalar sonucunda keşfedilen gezegenlerden üçünün yaşanabilir bölgede olduğu ve ana yıldız etrafındaki kayalık gezegenlerin bünyelerinde sıvı su barındırma ihtimallerinin çok yüksek olduğu belirtildi.
Yapılan bu keşif, Güneş Sistemi’mizin ötesinde tek bir ana yıldıza sahip başka bir sistemin yaşanabilir bölgesinde bulunan gezegen sayısına yeni bir rekor getirdi. Sistemdeki yedi gezegenin her birinin uygun atmosfer koşulları içerisinde sıvı halde suya sahip olabileceği ve bu olasılığın sistemin yaşanabilir bölgesinde bulunan üçü için daha da yüksek olduğu belirtiliyor.
NASA’nın Washington Bilim Misyon Müdürlüğü’nde yönetici olan Thomas Zurbuchen yapılan keşif için, “Bu keşif, gökadamızda yaşama elverişli olan bölgeleri bulmamızda çok önemli bir role sahip,” dedi. “Bizim önceliğimiz ‘Evrende yalnız mıyız?’ sorusuna yanıt bulabilmek; ve yaşanabilir bölgede yer alan bu denli fazla sayıda gezegen keşfetmek, amacımıza doğru giden yolda kayda değer bir seviyede ilerlememize yardımcı oluyor.”
NASA’nın Spitzer Uzay Teleskobu tarafından gözlemlenen, TRAPPIST-1 ismindeki küçük, aşırı soğuk cüce yıldızın etrafında turlayan Dünya boyutlarındaki yedi gezegen. Yedi gezegenden üçü yaşanabilir bölgede bulunuyor. Telif: NASA Bu videoyu YouTube üzerinden izlemek için tıklayın
Aşırı soğuk cüce yıldız TRAPPIST-1 ve etrafında turlayan Dünya boyutlarındaki yedi gezegen. Bu sanatçı tasviri, 23 Şubat 2017’de Nature dergisinin kapağında yer aldı. Telif: NASA/JPL-Caltech Tam boyutlu resmi ve açıklamaları görmek için tıklayın
Bulunan gezegen sistemi Kova takımyıldızında, bizden yaklaşık 40 ışık yılı (380 trilyon kilometre) uzaklıkta yer alıyor. Bulunan gezegenler Güneş Sistemi’miz dışında yer aldığından, onlara bilimsel olarak “ötegezegen” deniyor.
Bu ötegezegen sisteminin adı TRAPPIST-1 ve sistem adını Şili’deki “Geçiş Yapan Gezegen ve Gezegenimsiler Küçük Teleskobu”ndan (TRAPPIST) alıyor. 2016’nın mayıs ayında TRAPPIST’i kullanan araştırmacılar, sistemde üç gezegen keşfettiklerini duyurdular. Avrupa Güney Gözlemevi (ESO) de dahil olmak üzere yer tabanlı birkaç teleskoptan da yardım alınan çalışmada, Spitzer’dan alınan bilgiler gezegenlerin ikisinin varlığını doğruladı ve buna ek olarak beş farklı gezegen daha keşfetti. Böylece sistemdeki keşfedilmiş olan gezegen sayısı yediye yükselmiş oldu.
Araştırmanın yeni sonuçları çarşamba günü Nature dergisinde yayımlandı ve NASA’nın merkezi olan Washington’da düzenlenen kısa toplantıda duyuruldu.
Ekip, Spitzer’dan gelen veriler ışığında yedi gezegenin de boyutlarını hesapladılar ve altısının kütleleri hakkındaki ilk tahminlerde bulunarak, yoğunluklarının tahmini olarak hesaplanabilmesini sağladılar.
Yoğunluklarından yola çıkılarak tüm TRAPPIST-1 gezegenlerinin yerbenzeri, yani kayasal gezegenler oldukları düşünülüyor. Gelecek gözlemler bu ötegezegenlerin yalnızca su açısından zengin olup olmadığını değil, yüzeylerinde sıvı halde su bulunup bulunmadığına da karar vermemizi sağlayacak. Yedinci ve en uzaktaki gezegenin kütlesiyle ilgili henüz bir tahmin yok. Bilim insanları bu ötegezegenin buzlu, kar topu benzeri bir gezegen olduğuna inanıyorlar, fakat kesin bir şey söylemek için daha fazla gözleme ihtiyaç var.
“TRAPPIST-1’in yedi harikası, bu tür bir yıldızın etrafında dolandığı keşfedilen ilk Dünya boyutlu gezegenler,” diyor, makalenin baş yazarı ve Belçika’da bulunan Liege Üniversitesi’nin TRAPPIST ötegezegen araştırmasının baş araştırmacısı olan Michael Gillon. “Ayrıca bu, potansiyel olarak yaşam barındırabilecek Dünya büyüklüğündeki gezegenlerin atmosferlerini çalışmak için şimdiye kadarki en iyi hedef.”
Bir sanatçının tasviri, gezegenlerin büyüklük, kütle ve yörünge uzaklıklarının elde bulunan verilerine dayanarak TRAPPIST-1’in gezegenlerinin nasıl görünebileceğini gösteriyor. Telif hakkı: NASA/JPL-Caltech Tam boyutlu resim ve açıklamasını görmek için tıklayın
Güneş’imizin tersine, bir aşırı soğuk cüce olarak sınıflandırılmış TRAPPIST-1 yıldızı o kadar soğuk ki [Çeviri notu: O kadar “soğuk” ki, yıldızın yüzeyi sadece 2300 °C!], çok yakınında dolanan gezegenlerin yüzeyi sıvı su bulunduruyor olabilir. TRAPPIST-1’in yedi gezegeninin de yörüngeleri yıldızlarına, Merkür’ün yörüngesinin Güneş’e olduğundan daha yakın. Ayrıca, gezegenler de birbirlerine çok yakınlar. Eğer biri gezegenlerin birinin yüzeyinde durup göğe baksaydı, bazen göğümüzdeki Ay’dan bile büyük gözükecek komşu gezegenlerin jeolojik yapılarını veya bulutlarını görebilirdi.
Ayrıca, gezegenler yıldızlarına kütleçekimsel olarak kilitlenmiş, yani gezegenin hep aynı yüzü yıldıza bakıyor olabilir. Bu durumda gezegenlerin ön ve arka yüzleri sürekli gündüzü veya geceyi yaşamakta. Bu da gezegenlerin hava durumu örüntülerinin Dünya’nınkinden çok farklı olabileceği anlamına geliyor: gündüz tarafından gece tarafına doğru esen kuvvetli rüzgarlar ve aşırı sıcaklık değişimleri gibi.
Güneş’in etrafında turlayan Dünya’yı takip eden bir kızılötesi teleskop olan Spitzer, TRAPPIST-1’i çalışmak için birebir, çünkü yıldız insan gözünün görebileceğinden daha uzun bir dalgaboyuna sahip kızılötesi ışıkta en çok parlamakta. 2016 sonbaharında, Spitzer TRAPPIST-1’i durmadan neredeyse 500 saat boyunca gözlemledi. Spitzer, gezegenlerin yıldızlarının önünden yeterli sayıda geçişini gözlemleyip sistemin karmaşık yapısını ortaya çıkarmasını sağlayacak uygun bir yörüngede konumlanmış durumda. Mühendisler, beş yıllık faaliyetinin ardından planlandığı şekilde soğutucusu biten Spitzer’in, “sıcak görev” faaliyetleri sırasında gezegen geçişlerini gözlemleme yeteneğini en iyi duruma getirmişlerdi.
Pasadena, Kaliforniya’daki Caltech/IPAC’ta bulunan NASA’nın Spitzer Bilim Merkezi’nin müdürü Sean Carey, “Bu, 14 yıllık Spitzer faaliyetleri süresince gördüğüm en heyecan verici sonuç,” dedi. “Spitzer sonbaharda bu gezegenler hakkındaki bilgilerimizi iyileştirmek için çalışmalarına devam edecek, böylece James Webb Uzay Teleskobu da devamında çalışmaları sürdürebilir. Sistemin daha fazla gözlemlenmesi şüphesiz daha fazla sırrı açığa çıkaracak.”
Spitzer’ın keşfinin ardından NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu da yaşanabilir bölgede olan üç gezegen de dahil olmak üzere dört gezegen için gözlem başlattı. Bu gözlemler, gezegenlerin etrafında Neptün gibi gaz devlerinde olan hidrojen ağırlıklı, şişkin atmosferlerin varlığını keşfetmeyi amaçlıyor.
Bu 360 derecelik panorama yeni saptanan bir gezegenin, TRAPPIST 1-d’nin, yüzeyini tasvir ediyor. Gezegen yaklaşık 40 ışık yılı uzakta olan yedi gezegenlik bir sistemde bulunuyor. Farenizi ya da mobil cihazınızı kullanarak bir sanatçının yaptığı bu uzaylı gezegenin tasvirini keşfedin. Telif: NASA Bu 360 derecelik panoramayı YouTube’dan izleyin
Mayıs 2016’da Hubble takımı en içteki iki gezegeni inceledi ve böyle bir atmosfere ilişkin bir kanıt bulamadı. Bu da yıldıza en yakın olan gezegenlerin taşlı yapıda olması ihtimalini güçlendirdi.
Hubble çalışmasının yardımcı liderliğini ve Baltimore, Maryland’de bulunan Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü’nde (Space Telescope Science Institute) astronomluk yapan Nikole Lewis, ‘’TRAPPIST-1 sistemi önümüzdeki on yıl boyunca Dünya boyutlarındaki gezegenlerin etrafındaki atmosferi incelemek için en iyi şanslardan birini sunuyor.’’ şeklinde açıklama yaptı. NASA’nın gezegen avcısı Kepler uzay teleskobu da TRAPPIST-1 sistemini inceleyerek, önünden geçen gezegenler yüzünden yıldızın parlaklığındaki küçük değişiklikleri ölçüyor. K2 görevini yürüten uzay aracının gözlemleri, astronomların sistemde yeni gezegenler aramasına yardımcı olacağı gibi bilinen gezegenlerin özelliklerini de daha iyi anlamalarını sağlayacak. K2 gözlemleri martın başında sonuçlanacak ve halka açık bir arşivde yayınlanacak.
Spitzer, Hubble ve Kepler uzay teleskopları, astronomların NASA’nın 2018’de fırlatılacak olan James Webb Uzay Teleskobu’nu kullanacak devam çalışmalarını planlamalarında yardımcı olacak. Çok daha büyük hassasiyete sahip olan Webb, atmosferde bulunan su, metan, oksijen, ozon ve diğer bileşenlerin kimyasal parmak izlerini algılayabiliyor olacak. Webb ayrıca gezegenin yaşanabilirliğini belirlemek için gereken sıcaklığı ve yüzey basıncını da analiz edebilecek.
Spitzer Uzay Teleskobu görevini, NASA’nın Uzay Görevleri Müdürlüğü adına kurumun Pasadena, Kaliforniya’da bulunan Jet İtki Laboratuvarı yönetiyor. Bilimsel operasyonlar yine Pasadena, Kaliforniya’daki Caltech’te bulunan Spitzer Bilim Merkezi’nde yürütülüyor. Uzay aracı operasyonları Littleton, Kolorado’da bulunan Lockhead Martin Uzay Sistemleri Şirketi tarafından işletiliyor. Veriler Caltech/IPAC’te bulunan Kızılötesi Bilim Arşivi’nde depolanıyor. Caltech ayrıca NASA adına Jet İtki Laboratuvarı’ını yönetiyor.
Bundan 13 yıl önce, 2004’te Erboğa Takımyıldızı’nda 2M1207 yıldızının yörüngesinde bulunan 2M1207b Ötegezegeni’nin keşfiyle Güneş Sistemi’nin dışındaki gezegenlerin(ötegezegenler) yıldızlarına olan küçük etkileri gözlemlenerek(transit fotometri) dolaylı yöntemler ile değil; direkt olarak da gözlemlenebildiği bir çağa girmiş bulunuyoruz.
Resim-1: 2M1207b gezegeninin (kırmızı) 2M1207 yıldızı (mavi) ile birlikte kızılötesi fotoğrafı.
Gezegenler yıldızlar gibi birer ışık kaynağı değildirler ve ancak kendi üstlerine gelen ışığı yansıtabilirler bu sebeple ve yıldızlara göre çok daha küçük cisimler olmalarından dolayı onlardan gelen ışık yıldızın parıltısı içinde kaybolup gider ve ayırt edilemez hale gelir. Dolayısıyla genel olarak gezegenleri ayırt edebilmek oldukça zordur. Ancak yıldız sistemi bize yaklaştıkça ve söz konusu gezegenin boyutu ile kendi yıldızıyla olan mesafesi arttıkça gözlem yapmak nispeten daha kolay olmaktadır. Bir cismi direkt olarak görebilmek dolaylı olarak görmekten çok daha tatmin edici olduğu için gözlem açısından apayrı bakış açıları kazandırmasının yanı sıra bu teknik bilim insanlarına gözlenen gezegen hakkında oldukça değerli bilgiler elde edebilme imkanı sunuyor. Ancak bu avantajların yanı sıra bu tekniğin dezavantajı sadece belli koşullar altında işleyebiliyor olmasıdır ve bu da haliyle büyük ölçekli çalışmalarda sınırlayıcı bir faktör haline geliyor.
2004 yılından bugüne kadar direkt gözlem tekniğiyle 20’den fazla ötegezegen keşfedilmiştir. Bunlar arasında en çok dikkat çekenler, keşfedilen ilk 10 gezegenin içerisinde olmalarıyla beraber aynı yıldız sisteminde bulunan tek ötegezegenler olma niteliği taşıyan HR 8799 b, c, d, e gezegenleridir.
İlk üç gezegen (b, c, d) 2008 yılında Herzberg Astrofizik Enstitüsü’nden Christian Marois ve ekibi tarafından (Bu üç gezegen 1998 yılında Hubble Uzay Teleskobu’nun NICMOS cihazı tarafından fotoğraflanmıştı ancak sadece daha sonra keşfedilen bir ek işlem sayesinde görülebilir oldukları için o tarihte açıklanmamıştı); dördüncü gezegen ise (yıldıza en yakın konumda, yaklaşık 15 Astronomik Birim uzaklıkta) aynı ekip tarafından 2010 yılında Hawaii’deki Keck ve Gemini teleskopları yardımı ile keşfedildi.
Resim-2: Hubble tarafından çekilen fotoğrafta HR8799 yıldızı ve işlem gördükten sonra görünen gezegenleri.
Bu dört gezegenin hepsi gaz devi olmakla beraber kütleleri 7 ile 10 Jüpiter Kütlesi arasında, boyutları ise Jüpiter’in 1.2 ile 1.3 katı arasında değişmektedir yani birbirlerine oldukça benzemektedirler. Kütlelerinin oldukça büyük olmasından ötürü bu gezegenlerin birbirlerine olan mesafeleri de oldukça büyük, ayrıca sistemin stabil olup olmadığı da bilinmiyor yani yıllar sonra bu gezegenlerden biri diğerinin yanından ayrılıp bir “kaçak gezegen” olabilir.
Resim-3: Yetişkin bir insandan daha küçük boyutlu bir teleskobun, bir ötegezegenin direkt olarak fotoğraflanmasında ilk kez kullanılması özelliğini taşıyan ve HR8799 yıldızı ile beraber 3 gezegenini gösteren bir fotoğraf.
Bu gaz devlerinin yörüngesinde bulunduğu yıldız Pegasus Takımyıldızı’nda, bize 129 ışık yılı mesafede bulunan ve ~30 milyon yaşındaki yani nispeten genç bir yıldız olan HR 8799 yıldızıdır. Bu yıldız 1.5 Güneş Kütlesi’ne sahiptir ve parlaklığı Güneş’in 4.9 katıdır. Ayrıca bu yıldız tesadüfi olarak 1995 yılında ilk ötegezegenin keşfedildiği 51 Pegasi yıldızına oldukça yakındır.
Berkeley NExSS (Nexus for Exoplanet System Science) grubunun lideri James Graham’a göre bu sistemin oldukça ilginç ve kimisi bizim Güneş Sistemi’mize benzer bazı özellikleri var. Bunlardan bir tanesi gezegenlerin yörünge periyotlarının birbirlerine 1:2:4:8 sayıları ile orantılı olmasıdır, tıpkı Jüpiter’in Galilei uydularında olduğu gibi. (1:2:4 sırası ile Io, Europa ve Ganymede için geçerlidir ancak Callisto için böyle bir durum yoktur.)
Yine aynı gruptan (Berkeley NExSS) bir yüksek lisans öğrencisi olan Jason Wang yörünge rezonansı adı verilen bu olaydan ilham alarak 7 yıllık bir süre boyunca gezegenlerin dansını gösteren bir video hazırlama çalışması yürütmüş. Böyle bir video hazırlayabilmek için bu gezegenleri keşfeden isim olan Christian Marois Hawaii’deki 10 metrelik Keck teleskobundan alınan 7 yıllık veriyi 7 film karesi haline getirdi. Daha sonra Jason Wang’ın Beta Pictoris b gezegeni için yaptığı benzer bir projede kullanılan algoritma ile bu 7 kare 100 kareden oluşan akıcı bir video haline getirildi. “Motion Interpolation” adı verilen bu yöntemle gözlemler arasındaki zaman farkından dolayı görünen boşluklar gezegenin katettiği yol tahmin edilerek kapatılıyor böylece gezegenin 1 ay boyunca katettiği yolun bir yerden bir yere atlıyormuş gibi görünmesini engelliyor. 7 yıl gibi bir süre boyunca gözlem yapılmasına rağmen gezegenlerin yıldıza yakından uzağa doğru sırayla 49 yıl, 112 yıl, 225 yıl ve 450 yıl gibi oldukça uzun yörüngesel periyotları olduğu için videoda yörüngelerin ancak küçük bir kısmı görülebiliyor.
Resim-4: HR 8779 yıldızı ve dört gezegeni. Resmin ortasındaki siyah kısım gözlem esnasında yıldızın kendi ışığını kapatarak gezegenlerin görülebilmesini sağlıyor.
Bu kadar uzaktaki gökcisimlerinin bir nokta olarak bile olsa direkt olarak gözlemlenebildiğini bilmek oldukça etkileyici görünüyor. Şu an için sadece bir hayal bile olsa belki ileride gelişen gözlem teknikleri sayesinde ötegezegenlerdeki bulutları, denizleri bile görebiliriz.
