ÖTEGEZEGEN KEŞİF TARİHİ

AstroNotlar’dan, merhaba! Bu haftaki yayınımızda ötegezegenlerin keşif tarihinden bahsedeceğiz. Günümüzde ötegezegen keşifleri hızla artıyor ve bir ötegezegenin keşfedilmesi çok olağan hale geldi. Bir ötegezegen keşfetmek nedir, önce bununla başlayalım.

Güneş sistemimizin dışında kalan gezegenlere ‘ötegezegen’ diyoruz. Bir ötegezegen keşfedilirken de ilk olarak dikine hız veya geçiş yöntemi gibi keşif yöntemlerinden herhangi biri ile gözlemleniyor. Bunu bizim gezegen ile olan ilk temasımız olarak da düşünebiliriz. Ancak bir gezegeni doğrudan gözlemlemek oldukça zor. En çok kullanılan keşif yöntemleri ise gezegenin yıldızının gözlemlenmesine dayanan dolaylı yöntemler. Yani gezegenin yıldızını etkilediği ölçüde onun gözlemini yapabiliyoruz. Yıldızı etkileyen nesnenin bir gezegen olup olmadığını anlayabilmek içinse başka bir keşif yöntemiyle daha gözlenmesi gerekiyor. Henüz onaylanmamış gezegenler aday gezegenler olarak adlandırılıyor ve sonrasında başka teleskoplar ve başka gözlem yöntemleriyle de desteklenip doğrulanırlarsa onaylanmış gezegen oluyorlar. Sonuç olarak bir gezegen keşfi için gezegenin mutlaka doğrulanması ve desteklenmesi gerekiyor. Tabi bazen aday gezegenler onaylanmış bir gezegen olarak doğrulanamayabiliyorlar.

Peki keşiflere ilk başlandığı zamanlarda gezegen keşifleri için yöntemler nelerdi? O zamanlar her şey bu kadar açık değildi sanırım.

Günümüzde keşifler artık daha sistematik bir şekilde ilerliyor ve büyük bir hızla yapılıyor. O zamanlar kullanılan yöntemlerin günümüzdekinden çok farklı olduğunu söyleyemeyiz aslında. Daha çok kullanılan araçlardaki yetersizlik işleri karıştırıyordu ve dolayısıyla gezegen tespit etmeyi zorlaştırıyordu. Ayrıca gezegen keşiflerine karşı şüpheyle yaklaşılıyordu. O zamanlar derken çok uzak bir tarihi de kastetmiyoruz aslında. Geçmişe dönüp baktığımızda keşif araştırmalarının 1980’lerden itibaren olduğunu söyleyebiliriz. Bundan önce de araştırmalar ve keşif olarak adlandırılan çalışmalar oluyordu ancak bunların bilimsel olarak değerlendirilmekten uzak olduğunu söylememiz lazım. Yapılan ötegezegen araştırmaları da genel olarak önyargılar içeriyordu.

Sanırım en büyük önyargı Güneş Sistemi’nin içinde bulunuyor olmamızdan kaynaklanıyor. Ötegezegen araştırmaları yapan gökbilimciler tüm gezegen sistemlerinin Güneş sistemimize benzemesini bekliyorlardı. Her detayıyla aynı olmasını beklemiyorlardı tabi ancak genel çerçeve olarak Güneş Sistemi’ne benzeyeceklerini düşünüyorlardı. Gezegenlerin yörüngelerinin dairesele yakın olmasını, Jüpiter gibi dev gezegenlerin daha dış yörüngelerde bulunmasını ve kayalık gezegenlerin yıldızına daha yakın olmasını bu beklentilere örnek olarak verebiliriz. Haliyle, oluşan gezegen sistemlerinin birbirine benzer süreçlerle benzer sistemler oluşturacağı yönünde teoriler geliştiriliyordu. 1979 yılında Columbia Üniversitesi’nde gezegen araştırmaları yapan Gordon Walker da araştırmalarını, tüm gezegen sistemlerinin Güneş Sistemine benzediği temeline dayandırarak oluşturdu. 1980’lerden itibaren birçok grup Güneş benzeri bir yıldızın etrafında bulunan ilk ötegezegeni keşfetmek için çalışmalar yapmaya başladı. 1990’lardan itibaren ilk keşifler gelmeye başladığında ötegezegen sistemlerinin Güneş Sistemimizdekilere benzer olmayabileceği ortaya çıktı aslında.

İlk ötegezegenin 1995 yılında keşfedildiğini hatırlıyorum. Hatta bu keşif ile keşfi yapan bilim insanları 2019’da Nobel ödülü almışlardı. Bu keşiften önce tespit edilen ancak onaylanmayan gezegenler var mıydı? İlk keşif, resmi olarak hangisi kabul ediliyor?

Burada önce, bir örnekten bahsedelim. 1953’te Proxima Centauri yıldızının etrafında bir gezegen olduğu üzerine bir hikaye yazılmıştı. Gerçekten de 2017 yılında Proxima Centauri’nin etrafında bir gezegen olduğu tespit edildi. Artık bu gezegen onaylanmış olsa da ilk keşif olarak sayılmıyor. Buradan da anlayabileceğimiz gibi herhangi bir yıldızın etrafında gezegen olması üzerine yaptığımız bir tahmin, ileride doğru bile çıksa bilimsel olarak bir keşiften sayılmıyor. Sanırım ilk ötegezegeni keşfetmeye en çok yaklaşan kişi az önce bahsettiğimiz araştırmacı Gordon Walker’dı. Yaptığı çalışmalar sonucunda 1988 yılında Gamma Cephei adlı yıldızın etrafında 2,7 yıllık bir yörünge dönemine sahip, yaklaşık Jüpiter kütlesinde bir gezegenin Doppler sinyalini tespit etti.

Bu bildiğimiz Doppler kayması değil mi? Yıldız bizden uzaklaşırken gelen ışığın dalga boyu uzuyor yani kırmızıya kayıyor. Yıldız bize yaklaşırken de gelen ışığın dalga boyu kısalıyor yani maviye kayıyor.

Aynen öyle ve yıldızın etrafında bir gezegen varsa Doppler etkisinden dolayı yıldız sanki bir yalpalama hareketi yapıyormuş gibi oluyor. Bu etki de dikine hız ölçümleriyle görülebiliyor. Walker’ın yaptığı gözlemde bu etki açıkça belli olmasına rağmen kendisi de bunun bir gezegene ait olup olmadığından emin olamadığı için 1992’de gezegen iddiasından vazgeçti. Ama 2003 yılına geldiğimizde gerçekten de böyle bir gezegenin varlığı doğrulandı ancak bu doğrulama o zaman gerçekleşmediği için ilk keşif olarak sayılmıyor maalesef.

Demek o zaman bu keşif doğrulanabilseydi Nobel ödülü bu keşfe verilebilirdi. Yazık olmuş gerçekten. Bu şekilde başka keşfedilen gezegen var mı?

Evet ilginç bir keşfimiz daha var. Smithsonian Astrofizik Gözlemevi’nde araştırmalar yapan David Latham ve bazı araştırmacılar 1989’da HD 114762 yıldızı üzerinde yaptıkları gözlemler sonucunda açıkça görülen bir Doppler sinyali tespit ettiler. Sinyal çok net olmasına rağmen tespit edilen gezegen, az önce bahsettiğimiz Güneş Sistemi’ni temel alan gezegen oluşum teorisine uymuyordu. Yapılan analizlerin sonuçları bu gezegenin yörüngesinin dairesel olmaktan oldukça uzak olduğunu, Jüpiter’den en az 11 kat daha büyük olduğunu ve bu büyüklüğe rağmen yörüngesinin olması gerekenden çok daha küçük olduğunu gösteriyordu. Gezegen oluşum teorisine göre böyle büyük dev gezegenler yıldızlarına bu kadar yakın olamazlardı. Latham bunun bir gezegen olduğunu düşünmesine rağmen çalışma grubundakiler bu konuda aynı fikirde değillerdi ve yazdıkları makalede sadece bir gezegen olasılığından bahsettiler. Şu anda bu gezegen de onaylanmış bir gezegen olarak biliniyor ve bu tarz gezegenler günümüzde artık tuhaf olarak adlandırılmıyorlar.

Keşfedilen gezegenlerin Güneş Sistemimizdekiler gibi olması gerektiği yönündeki önyargı bu keşfin de önüne geçmiş anlaşılan.

Gerçekten de öyle görünüyor. Bir de bunların yanında keşfedildiği zaman nasıl sınıflandırılacağı bilinememiş bir sistemden bahsetmek istiyorum. Aleksander Wolszczan ve Dale Frail 1992’de kütlesi Dünya’ya benzeyen iki gezegen tespit ettiklerini duyurdular. Sonrasında yapılan çalışmalar da bu iki gezegenin varlığını doğruluyordu. ilginç olan şu ki bu gezegenlerin ev sahibi, Güneş gibi sıradan bir yıldız değil bir pulsardı. Bu iki gezegen keşfi her ne kadar doğru olsa da bir pulsarın etrafında keşfedilen gezegenin, gezegen olarak nitelendirilip nitelendirilmeyeceği bir sorun oluşturuyordu. O zaman bu keşif bilim insanları arasında tartışma yaratmıştı ancak şu anda Nasa’nın sitesine baktığınızda yapılan bu keşfin ilk keşfedilen ötegezegenler arasında olduğunu görebiliyoruz.

Evet sanırım sırada 1995 yılında keşfedilen ötegezegen var.

Aynen öyle. Michel Mayor ve Didier Queloz, yaptıkları çalışmalar sonucunda Güneş benzeri bir yıldız olan 51 Pegasi yıldızının etrafında bir gezegen tespit ettiler. Bu keşif yıldızın gezegenden kaynaklı yalpalama hareketinin ölçülmesiyle yapıldı. Keşfedilen gezegenin minimum kütlesinin Satürn ve Jüpiter kütlesinin arasında bir yerde olduğu tespit edildi. Gezegenin yıldızına olan mesafesi ise Dünya ile Güneş arasındaki mesafenin yalnızca yirmide biriydi.

Yani 0.05 astronomi birimi!

Evet 🙂 Burada yine gezegen oluşum teorisine uymayan bir gezegen ile karşılaşıyoruz aslında ve bu nedenle birçok teorisyenin bu keşfin uygun olmadığında ısrar ettiğini söyleyebiliriz. Ancak birkaç yıl içinde keşfedilen bu şeyin bir gezegen olduğu konusunda anlaşmaya varıldı ve sonuç olarak gezegen oluşum teorisinin güncellenmesi gerektiği de kabul edildi.

Bu durumda oldukça önemli ve kayda değer bir keşif olmuş diyebiliriz sanırım.

Aynen öyle. 51 Pegasi yıldızının etrafında keşfedilen bu gezegen, Güneş benzeri bir yıldız etrafında keşfedilen ilk gezegen olmasının yanında bilim insanları arasında uzlaşmaya varılan ilk gezegen olması bakımından da önemli bir yerde duruyor. Ayrıca keşfedilen gezegenin büyüklüğüne rağmen yıldızına çok yakın olmasıyla bazı önyargıların kırılmaya başladığını da söyleyebiliriz. Bu tür gezegenlerin yani ‘yıldızına çok yakın dev gezegenlerin’ daha sonrasında ‘sıcak Jüpiterler’ olarak adlandırılmaya başlanarak yaygın hale geleceğini de söylemek lazım.

Peki bundan sonra keşifler nasıl ilerliyor? Sırada hangi sistem var?

Şimdi de yıldızının önünden geçiş yapan bir gezegenden bahsedeceğiz. Yani gezegen yıldızının etrafında dolanırken Dünya’dan baktığımız bakış doğrultusuna göre yıldızla bizim aramızdan geçiyor. Böylelikle birbirinden bağımsız iki araştırmacı, David Charbonneau ve Gregory Henry, 1999 yılında HD 209458 yıldızının önünden geçen ve küçük bir yıldız tutulması diyebileceğimiz bir duruma yol açan HD 209458b gezegenini keşfediyorlar. Buradaki tutulmayı Güneş Tutulması gibi düşünebilirsiniz. Gezegen yıldızla bizim aramızdan öyle bir hizalama ile geçiyor ki yıldızdan gelen ışıkta bir azalmaya neden oluyor. Bu keşif NASA’ya göre ilk defa geçiş yöntemiyle tespit edilen gezegen olarak belirtiliyor.

Bu keşifler şimdi geriye dönüp bakınca basit gibi görünüyor ama ötegezegen keşifleri için önemli ilk adımları oluşturuyor gerçketen de. Peki, günümüzde çoklu gezegen sistemlerinin de yaygın olarak bulunabildiğini biliyoruz. Bununla ilgili ilk keşiften de bahsedebilir misin?

Tabii ki. Çoklu ötegezegenler ilk defa Upsilon Andromedae yıldızının etrafında keşfedildi. Upsilon Andromedae yıldızının 1996 yılında neredeyse Jüpiter boyutunda bir gezegene sahip olduğu keşfedilmişti aslında. 1999 yılında San Francisco State Üniversitesi ve Anglo-Avustralya Gözlemevi’nde birbirinden bağımsız iki çalışma grubu bu yıldızın iki gezegene daha sahip olduğunu keşfettiklerinde Upsilon Andromedae’nın toplamda üç gezegene sahip olduğu bulunmuş oldu.

İlklerden bahsetmeye devam ediyoruz o zaman. Daha önceki yayınlarımızda yaşanabilir bölgede bulunan gezegenlerden bahsetmiştik. Yaşanabilir bölgede tespit edilen ilk gezegen hangisi?

2001 yılında yaşanabilir bölge içerisinde olduğu tespit edilen ilk ötegezegen HD 28185 yıldızının etrafında tespit edildi. Bu gezegenin yıldızına olan mesafesi yaklaşık Dünya’nın Güneş’e olan mesafesi kadar ve gezegenin boyutu da Jüpiter’in neredeyse 6 katı büyüklüğünde. 2001 yılından devam edersek, David Charbonneau ve Timothy Brown liderliğindeki bir grup, HD 209458 yıldızının yörüngesinde dönen bir gezegeninatmosferik bileşimini analiz etmek için Hubble Uzay Teleskobu üzerindeki tayfçekeri kullandılar.

Hazır Hubble Uzay Teleskobu demişken biraz da uzay teleskoplarından bahsedelim mi? Çünkü bildiğimiz gibi uzay teleskopları, ötegezegen keşifleri için önemli bir gelişim aracı oldu.

Hubble Uzay Teleskobu 1990 yılında uzaya fırlatılmıştı ve bir gezegen yıldızının önünden geçiş yaptığında oluşan değişimin incelenmesini sağlayarak ötegezegenlerin tanımlanmasına yardımcı oldu. Benzer şekilde 2003 yılında uzaya fırlatılan ve kızılötesi bölgeye hassas bir teleskop olan Spitzer Uzay Teleskobu da ötegezegen gözlemleri yaptı. 2005 yılında Spitzer Teleskobu ile gökbilimciler ilk kez bir ötegezegenden gelen kızılötesi ışığı doğrudan gözlemlediler. Daha sonra gökbilimciler HD 209458b ve HD 189733b isimli iki gezegenin tayflarının Spitzer Uzay Teleskobu kullanılarak elde edildiğini duyurdular. Sonrasında ise David Charbonneau ve Heather Knutson isimli iki gökbilimci, ilk defa bir ötegezegen yüzeyinin haritasını oluşturmak için Spitzer Uzay Teleskobunu kullandıklarını bildirdiler. 2007 yılında fırlatılan CoRoT Uydusu Mayıs 2007’de ilk gezegenini keşfetti.

Ötegezegen keşiflerinde önemli yere sahip teleskoplardan biri de bildiğim kadarıyla Kepler Uzay Teleskobu. Bu teleskobun görevi ne zaman başladı ve bu zamana kadar ne gibi işler yaptı, bize özetler misin?

Kepler Uzay Teleskobu 2009 yılında yıldız ışığındaki küçük düşüşleri izlemek ve ötegezegen keşfetmek amacıyla uzaya fırlatıldı ve 2011 yılında ilk defa kayalık yapıda bir gezegen keşfetti. Bu gezegen o zamana kadar Güneş sistemi dışında keşfedilen en küçük gezegen oldu.

Peki ya yaşanabilir bölgedeki gezegenler?

Yaşanabilir bölgede bulunan Dünya büyüklüğündeki ilk ötegezegenin keşfi 2014 yılında Kepler Uzay Telekobu ile gerçekleştirildi. Kepler, ilk dört yıllık görevinin ardından 2014 Haziran ayında K2 görevi olarak adlandırılan görevine başladı. Kepler Uzay teleskobunun görevi böylece 2018’e kadar birçok keşifle devam etti. 2018 Ekim ayında görevi sonlandırılan Kepler, görevi bitene kadar 5.011 ötegezegen adayı ve 2.662 onaylanmış ötegezegen keşfetti.

Gerçekten de Kepler çok fazla çalışmış. Ondan sonra da TESS var.

2018 yılında Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) yani kısaca TESS uzaya fırlatıldı. Bu teleskop Kepler’in taradığı alandan 400 kat daha büyük bir alanı taraması ve geçiş yöntemiyle ötegezegen tespit etmesi için tasarlandı. TESS’ten ilk ışık 2018’in ağustos ayında alındı. 2019 yılına geldiğimizde ise TESS’in keşfettiği gezegenler arasında üç tanesi çoktan onaylanmıştı. 3 Temmuz 2022 itibariyle NASA’ya göre TESS tarafından keşfedilmiş ve onaylanmış gezegen sayısı 227.

Peki geldiğimiz noktada ötegezegen keşifleri için neler söyleyebiliriz. Keşifler nereye doğru gidiyor?

Öncelikle keşif sayısının gün geçtikçe arttığını söylememiz lazım. 2019 Haziran itibariyle NASA’nın ötegezegen arşivinde onaylanmış gezegen sayısı 4000’i aşmıştı. Günümüzdeyse bu sayı artık 5000’i aşmış durumda. Artmaya devam eden bu sayı ötegezegenler konusunda daha kapsamlı çalışmalar yapabilmemiz için bize oldukça geniş bir temel sağlıyor. Hem tek tek ötegezegenlerin incelenmesi konusunda çok yol kat ettik hem de genel çıkarımlar yapabilecek noktaya geldik. Tabii ki bu alanda hala gidecek çok yolumuz var. Ne de olsa tüm bu keşifler son 30 yılda elde edildi.

astronotlar.org@gmail.com e-posta adresimize konuştuğumuz içeriklere dair düşüncelerinizi ve değinmemizi istediğiniz konuları yazabilir, bir kitap, link veya bilgi paylaşımında bulunabilirsiniz. Sosyal medya hesaplarımızı Instagram ve Twitter’dan “astro_notlar” olarak takibe almayı unutmayın! Facebook’tan vazgeçmem diyenler ise bizi AstroNotlar sayfasında bulabilirler. Gelecek hafta görüşünceye dek, gökyüzüne iyi bakın, hoşçakalın!

E-posta: astronotlar.org@gmail.com
Facebook: facebook.com/astronotlar.org
Instagram: instagram.com/astro

Kaynaklar:

https://blogs.scientificamerican.com/observations/who-really-discovered-the-first-exoplanet/

https://astronomy.com/news/2019/10/how-the-first-exoplanets-were-discovered#:~:text=In%201992%2C%20astronomers%20discovered%20the,form%20they’d%20really%20anticipated.&text=The%20first%20exoplanets%20ever%20discovered,exoplanets%20around%20sun%2Dlike%20stars.

https://www.nsf.gov/news/news_summ.jsp?cntn_id=102991

https://www.wikiwand.com/en/Kepler_space_telescope#/Mission_results

https://exoplanets.nasa.gov/alien-worlds/historic-timeline/#hubble-space-telescope-launched

https://exoplanets.nasa.gov/alien-worlds/historic-timeline/#first-exoplanets-discovered

https://exoplanets.nasa.gov/alien-worlds/historic-timeline/#first-exoplanet-found-around-a-main-sequence-star

https://exoplanets.nasa.gov/alien-worlds/historic-timeline/#first-transiting-exoplanet-observed

https://exoplanets.nasa.gov/alien-worlds/historic-timeline/#first-multi-planet-system-discovered

https://exoplanets.nasa.gov/alien-worlds/historic-timeline/#first-planet-found-within-the-habitable-zone