Reading Time: 5 minutes

Başlarken, ötegezegenlere, onları keşfetmemizi sağlayan uzay teleskoplarına ve incelemelerde kullanılan keşif yöntemlerine değineceğimi belirteyim. Genel bir tanım yapmak gerekirse Güneş sistemimiz dışında ve bir yıldızın yörüngesinde bulunan gezegenlere ötegezegen veya güneş dışı gezegen diyoruz.

Yaklaşık 4.6 milyar yıldır var olan Güneş sistemimizin nasıl oluştuğuna dair araştırmalar hala sürmekte olduğundan ötegezegen keşif çalışmalarının bu araştırmalara daha fazla katkı yapması bekleniyor. Öte yandan Dünya’ya muadil bir gezegen bulma umudunun da verdiği gayretle ötegezegen keşif çalışmaları 1850’lerde bilimsel araştırma konusu statüsüne gelmiştir.

Önce yayınlanan sonrasında ise doğrulanan ilk ötegezegen keşfi Kanadalı astronomlar B. Campbell, G. A. H. Walker ve S. Yang tarafından 1988 yılında gerçekleştirildi. Keşif sonucu PSR B1957+20 b adı verilen ötegezegenin kütlesi Dünya’nın kütlesinin 6990 katıydı, yarıçapı hala tespit edilememiştir. Dünya’da geçen 1 yıl ise PSR B1957+20 b’de yaklaşık olarak 9 güne karşılık gelmekteydi.

Imaginary Picture of PSR B1957+20 b. Adapted from Exoplanet Catalogue, by Kyoto University.

UZAY TELESKOPLARI

Peki, bu keşifler nasıl başladı? Uzay teleskobu, derin uzayda bulunan bütün astronomik nesneleri gözlemlemek için gezegen ya da yıldız yörüngesine yerleştirilen bir keşif aracıdır.Yeryüzü konuşlu sistem sayesinde teleskoplar aracılığıyla yapılan gözlemlerde saptanan veriler bilim insanları tarafından incelenmek üzere kaydediliyor. İncelemeler sonucunda keşfedilen ötegezegenler ise bilimsel makalelerin yayınlanmasıyla duyuruluyor.

Lyman Spitzer, 1946 yılında -henüz NASA kurulmadan önce- atmosferin bulanıklaştırma etkisinden kurtulmuş bir uzay teleskobu yapma fikrini ortaya atmıştır. Bu fikir tam 44 yıl sonra, NASA ve ESA’nın ortak eforuyla gönderilen Hubble uzay teleskobu ile gerçekleştirilmiştir. Ancak o dönem proje üzerinde çalışan mühendisler, ana aynanın teleskobun çalışmasını sekteye uğratacak şekilde yerleştirildiğini fark ettiler. NASA, 1993 yılında bir uzay mekiği göndererek hatayı düzeltti. Hubble uzay teleskobu, uzayda bakımı astronotlar tarafından yapılacak şekilde tasarlanmış tek teleskop olduğundan toplamda beş kez bakım uçuşu gerçekleştirilmiştir. Son bakım ve güncelleme 2009 yılının mayıs ayında başladı, eylül ayına gelindiğinde düzeltmeler tamamlanmıştı ve göreve kaldığı yerden devam etti.

Adını Lyman Spitzer’dan alan Spitzer uzay teleskobu, 2003 yılında NASA tarafından fırlatılmıştır. Nesnelerden kızılötesi ışınımda görüntü alan Spitzer uzay teleskobu yakın, orta ve uzak kızılötesi ışınlara duyarlı olmak üzere geliştirilmiştir. Yakın ve orta seviyede kızılötesi dedektörüyle yıldızlararası toz bulutlarının içi görüntülenebilirken uzak seviye kızılötesi dedektörüyle galaksimizin düzlemi net bir şekilde gözlemlendiğinden yıldız embriyoları ve yeni doğmuş yıldızları görüntüleyebildi hatta bir ötegezegenin meteoroloji haritası da çıkarılabildi. Spitzer, 30 Ocak 2020’de kullanım dışı bırakılmıştır.


7 Mart 2009’da fırlatılan Kepler uzay teleskobu Dünya yörüngesinde değil de Dünya ile eş zamanlı hareket edecek şekilde Güneş yörüngesinde bulunduğundan diğer uzay teleskoplarından farklıydı ve bu sebepten kesintisiz görüntü alabiliyordu. Görevini yerine getirdikten sonra 15 Kasım 2018’de emekliye ayrıldığından yeni bir uzay teleskobu ihtiyacını doğdu. Bu ihtiyacı MIT, daha güçlü tarama yapabilen TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) isimli teleskobu 18 Ekim 2018 günü yörüngeye yollayarak karşılamıştır.

Bu yıl fırlatılması planlanan James Webb uzay teleskobu, Dünya’dan yaklaşık 1,6 milyon kilometre uzaklıktaki Lagrange noktasında bulunan yörüngeye yerleşecek. Hubble’ın devamı niteliğinde planlanmasına karşın tüm dalga boylarındaki ışığa duyarlı olmayacak. Öte yandan tıpkı Spitzer gibi kızılötesi dedektörlere de sahip olacak. Asıl hedefi ise evrende yer alan uzaktaki cisimleri görüntülemek olacak. NASA, ESA ve 16 farklı ülkenin uzay ajanslarının ortak çalışması olan James Webb uzay teleskobu, ötegezegenlerin tayflarını ölçerek yaşlarını ve kütlelerini belirleyebilecek.

ÖTEGEZEGENLERİN KEŞİF YÖNTEMLERİ

“Uzay teleskoplarıyla yapılan gözlemlerde hangi yöntemler kullanılarak incelemeler gerçekleştiriliyor?” sorusunun cevabı için ötegezegen keşif yöntemlerine değinmek gerekir. Bu yöntemler doğrudan ve dolaylı keşif yöntemleri olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. Dolaylı yoldan keşifler Doppler, pulsar zamanlaması, geçiş, gökölçüm, kütleçekimsel mikromercekleme, örten ikili keşif ve yörünge evreleri yöntemlerini kapsamaktadır.
Doğrudan gözlem yöntemi, keşif yöntemleri arasında en az tercih edilendir. Çünkü gezegenin gönderdiği ışık, yıldızına göre çok daha sönük kalır. Bu sebepten yıldızın parlaklığı görmezden gelinerek bölgesel tarama sonucu keşif gerçekleştirilmeye çalışılınır.

Uzaklardaki bir yıldız hakkında çoğu karakteristik bilgiye yıldızın tayfı kaydedilerek ulaşılabilinir. Gezegeni olan bir yıldızın dikine hızı, sistemin kütle merkezi çevresindeki yörünge hızından hesaplanır. Yıldızın gözlenen bu hızı, gözlemcinin görüş doğrultusundaki dikine hızıdır ve bu doğrultuda yapılan gözlemlerde radyal (dikine) hız yöntemi kullanılır. Yıldızın dikine hızındaki düzenli değişiklikler ölçülerek gezegenin kütlesi ve yörüngesinin eğimi gibi karakteristik bilgiler hesaplanabilmektedir. Astronomlar, yıldızın dikine hızındaki küçük düzenli değişimleri ararlar. Yıldızın Dünya’ya yaklaşırken veya uzaklaşırken sahip olduğu radyal hızdaki bu değişiklikler Doppler etkisi sebebiyle meydana gelen spektral çizgilerdeki yer değişiminden çıkarılabilmektedir. Spektrum çizgilerini inceleyen astronomlar gezegen keşfini gerçekleştirebilirler.

Biryıldızın yörüngesinde dolanan gezegen, yıldız tarafından yayılan düzenli sinyallerin süresini etkileyebilmektedir. Pulsar (atarca) zamanlaması yöntemiyle bir pulsarın çevresinde dolanan gezegenler tespit edilebilir. Pulsarlar, dönemsel olarak çevresine ışık ve çok yüksek hızda döndüklerinden radyo dalgaları yayarlar. Bu özelliklere sahip bir yıldızın çevresinde dolanan bir gezegen varsa pulsarlardan yayılan ışığın frekansı değişime uğrayacaktır. Bu değişim astronomlar tarafından incelenerek, gezegen saptanabilir.

Özellikle Kepler uzay teleskobu tarafından kullanılan geçiş yöntemi gelirsek, birgezegenin yörüngesinde bulunduğu yıldızın önünden geçerken gözlem yapılmasına dayanıyor. Bu geçiş sırasında gezegen, yıldızın sahip olduğu ışığın bir kısmını engelleyerek yıldızın parlaklığının dönemsel olarak artıp azalmasına neden olur. Bu etki, çok ufak değişimleri ölçebilen fotometreler ile gözlenir ve etkinin miktarı gezegen ve yıldız arasındaki boyutsal orana göre değişkenlik göstermektedir. Geçiş yöntemiyle gezegenlerin atmosferlerinin yapısı hakkında da detaylı bilgiler elde edilebilir. Gezegen, yıldızının önünden geçerken yıldızdan gelen ışığın bir kısmı atmosferinden geçecektir. Yıldızın ışığının geçiş öncesi ve sonrası verileri karşılaştırılarak gezegenin atmosfer yapısı ortaya çıkarılmaktadır. Radyal (dikine) hız ölçümleriyle geçiş fotometresi birleştirilerek gezegenin sadece kütlesini değil yarıçapı ve yoğunluğunu gibi karakteristik özelliklerine ulaşmamız da mümkündür.

Gökölçüm ya da diğer adıyla astrometri yöntemi radyal (dikine) hız yöntemine çok benzerdir. Yıldız, gezegenin kütlesine bağlı olarak küçük bir yarıçapa sahip bir yörüngede dairesel hareket yapar. Bu yöntemle şimdiye kadar yalnızca bir tane gezegen keşfi gerçekleşmiştir. Gökölçüm, gökyüzündeki yıldızların konumlarının kesin bir şekilde belirlenmesi ve yıldızın zaman içinde değişen konumlarıyla oluşan yolların gözlemlenmesini kapsamaktadır. Eğer yıldızın yörüngesinde bir gezegen varsa, gezegenin kütle çekimsel etkisi yıldızın kendi kütle merkezi etrafında küçük dairesel veya eliptik bir yörüngede hareket etmesine sebep olacaktır.

Kütleçekimsel mikromercekleme, bir ışık kaynağının önüne geçen kendinden ışık yayamayan gezegenler veya karadelikler gibi cisimler nedeniyle oluşan etkidir. Düzenli gözleme tabii tutulan yıldızın ışığında beklenenin dışında gerçekleşen bir artışın nedeni büyük bir olasılıkla yıldızın önünden geçmekte olan ve o an görüntüleyemediğimiz bir gezegendir. Buradaki ışık eğrisinde gerçekleşen ani çıkışın yüksekliği bize yıldızın önünden geçen cismin kütlesini verecektir. Bu yöntemin dezavantajı ise ölçümün tek seferlik yapılabilmesidir. Aynı geçişin gerçekleşmesini beklemek binlerce yıl sürebilmektedir. Bu nedenle bu yöntemle elde edilen değerlerin diğer yöntemlerle kontrol edilmesi gerekmektedir.

Çift yıldız sistemlerindeki gezegenlerin bulunmasında en güvenilir yöntem olan örten ikili keşif yöntemi, örten çift yıldız sistemindeki gezegenin ileri-geri giderken minimumlardaki değişikliklerin saptanmasıyla algılanabilir.

Yörünge evreleri yöntemi ise yörüngenin eğim açısına bağlı olduğundan bu nokta üzerinde çalışan bilim insanları tarafından gezegenlerin atmosferlerindeki parçacık boyutları hesaplanabilmektedir. Bu parçacık verileri kullanılarak gezegen hakkında daha karakteristik bilgiler verebilmek mümkün.

Beyda Altunbaş


KAYNAKÇA


Williams, Robert. (2020). “Hubble telescope 30 years in orbit: personal reflections”. Research in Astronomy and Astrophysics. 20. 044. doi:10.1088/1674-4527/20/4/44.

Woods, Paul. (2020). “The Spitzer Space Telescope”. Nature Astronomy. (4). ss. 1 – 6. doi:10.1038/s41550-020-1013-7.

Molnár, László & Szabo, Robert & Plachy, Emese. (2016). “Variable stars with the Kepler space telescope”.

Savanov, Igor. (2019). “Activity of the Star bScl Observed by the TESS Space Telescope”. Astrophysics. 62. doi:10.1007/s10511-019-09600-8.

Gardner, Jonathan. (2007). “James Webb Space Telescope (JWST)”. doi:10.1002/9780471743989.vse9979.


Marcy, G.; Butler, R.; Fischer, D.; et.al. (2005). “Observed Properties of Exoplanets: Masses, Orbits and Metallicities”. Progress of Theoretical Physics Supplement. Cilt 158. ss. 24 – 42. doi:10.1143/PTPS.158.24.

Campbell, B.; Walker, G. A. H.; Yang, S. (1988). “A search for substellar companions to solar-type stars” . Astrophysical Journal, Part 1. Cilt 331. ss. 902 – 921. doi:10.1086/166608

Bonfils, X.; Forveille, T.; Delfosse, X.; et.al. (2005). “The HARPS search for southern extra-solar planets VI: A Neptune-mass planet around the nearby M dwarf Gl 581”. Astronomy & Astrophysics. Cilt 443. ss. L15 – L18. doi:10.1051/0004-6361:200500193.

Charbonneau; et al. (2002). “Detection of an Extrasolar Planet Atmosphere”The Astrophysical Journal. 568 (1). ss. 377 – 384. doi:10.1086/338770.

Tavsiye Edilen Yazılar

Henüz yorum yapılmamış, sesinizi aşağıya ekleyin!


Bir Yorum Ekle