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.
Kaynaklar:
https://en.wikipedia.org/wiki/Methods_of_detecting_exoplanets#Direct_imaging
http://www.planetary.org/explore/space-topics/exoplanets/direct-imaging.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Fomalhaut_b#cite_note-Kalas2008-2
https://en.wikipedia.org/wiki/2M1207b#Discovery_and_identification
https://phys.org/news/2017-01-four-planet-imaged-motion.html
https://arxiv.org/abs/0902.3247https://en.wikipedia.org/wiki/HR_8799
Yazan: Alper Karasuer