Merhaba! Mart ayının ilk AstroNotlar yayını ile yeniden birlikteyiz. Bugün son dönemlerin popüler konuları arasında olan ötegezegenlerden bahsedeceğiz. Geçtiğimiz yazılarda değinmiş olduğumuz Merkür ve Venüs geçişlerini temel alan geçiş yöntemine ek olarak diğer ötegezegen bulma yöntemlerine de değineceğiz. Hazırsanız başlayalım!
Önceki yazılarımızda gezegen geçişlerinden bahsetmiştik. Hatırlarsanız Dünya ile Güneş arasındaki mesafenin hesaplanmasında Merkür ve Venüs gibi iç gezegenlerin Güneş önünden geçişlerinden faydalanılmıştı. Elbette ki günümüzde bu hesaplamalar daha teknolojik yöntemlerle gerçekleştiriliyor. Ancak Merkür ve Venüs geçişlerinden edinilmiş temel gözlem teknikleri de bilim insanlarının araştırmalarına katkı sağlamaya devam ediyor. Bunlardan en önemlilerinden biri ötegezegen keşifleri.
Ötegezegenler aynı zamanda Güneş dışı gezegenler olarak da isimlendirilir. Adından da tahmin edebileceğimiz gibi bu gezegenler Güneş Sistemi’nin dışında ve başka bir yıldızın yörüngesinde bulunurlar. İlk ötegezegenler 20. yüzyılın sonlarında bulundu ve o zamandan beri galaksimizdeki diğer yıldızların etrafında dolanan binlerce gezegen keşfedildi. Peki bu ötegezegenlerin keşfinin Merkür ve Venüs geçişleriyle ne ilgisi var? Onlar bizim Güneş sistemimize ait değil mi? Evet, onlar bizim Güneş sistemimizde, fakat diğer yıldızların etrafındaki gezegenleri de tıpkı Merkür ve Venüs’ü gözlediğimiz yöntemle gözlüyor ve keşfediyoruz.
Gezegenler, ısı ve ışık üretmedikleri için ancak yıldızlarından aldıkları ışığı yansıtırlar. Fakat yanıbaşlarında kendilerinden kat be kat parlak bir yıldız olduğu sürece bu minik gezegenleri seçebilmemiz mümkün olmaz. Tıpkı bir araba farının yanındaki ufak bir mum ışığını ayırt edemeyişimiz gibi. Peki araba farının önüne bir engel koyarsak? O zaman mum alevini görmemiz kolaylaşır değil mi? Bilim insanları bu işi görecek düzenekler kullanarak yaklaşık 50 adet öte gezegen kefşetmiş olsa da; neyse ki doğrudan görüntüleme dışında da ötegezegenleri tespit edebileceğimiz yöntemler mevcut. Bunlardan bir tanesi geçiş yöntemi. Merkür, Güneş’in önünden geçerken yuvarlak bir karartı olarak görülür. Bu da güneş ışığının küçük bir kısmını engeller ve Güneş’in parlaklığında hafif bir düşüşe neden olur. Zaman içinde astronomlar bu olayın uzak yıldızların etrafında dönen gezegenlerin – yani ötegezegenlerin- keşfinde kullanılabileceğini de farkettiler.
Yıldızların parlaklık değişimini ölçmek için teleskobun yıldızdan gelen ışığı odakladığı yere bir dedektör yerleştirilir. Yıldız ışığının zamanla değişimi dedektöre gelen foton sayısına bakılarak tespit edilir. Gözlem zamanına karşılık değişen foton miktarını bir grafiğe aktardığımızda yıldızın ışık eğrisini elde ederiz. Işık eğrisindeki değişimlere bakarak yıldızın etrafında bir gezegen olduğu çıkarımına varabiliriz. Tıpkı Merkür ve Venüs geçişlerinde olduğu gibi gezegen, yıldızının önünden geçerken yıldız ışığında bir azalma olur. Gezegen yıldızın arkasına geçtiğinde ise yıldızdan aldığımız ışık miktarı yine eski haline döner. Gezegenin geçişte engellediği ışık miktarına bakarak gezegenin büyüklüğüne dair bir kanıya varabiliriz. Gezegenin yıldız etrafında ne hızda dolandığını yani dönme dönemini ise yeterince uzun süre gözlediğimiz ışık eğrisinde ardışık azalmalar arasındaki süre sayesinde buluruz. Özetle; gezegenin kendisini doğrudan göremesek de, yıldızdan gelen ışık miktarının değişimi ile gezegenin büyüklüğünü ve periyodunu, ve ek analizlerle gezegenin yıldızdan uzaklığını ve yaşama elverişli bir konumda olup olmadığını tahmin etmek mümkün olur. Zaten insanlığın tarih boyunca en çok merak ettiği şey de Dünya gibi üzerinde yaşayabileceğimiz gezegenler olup olmadığını keşfedebilmek değil mi?
Gezegenin yaşanabilir bölgede bulunması konusuna az sonra aşağıda değineceğiz ama gelin bir diğer etkili ve popüler gezegen bulma yöntemi olan radyal hız yöntemini inceleyelim. Gezegen ile yıldız arasındaki kütleçekimsel etkileşimin, yıldızdan aldığımız ışığa etkisinin temel alındığı bu yöntem, diğer metotlarla keşfedilen ötegezegenlerin varlığının doğrulanması için de kullanılmakta.
Yıldızın kütleçekimi sayesinde yıldız etrafında yörüngeye oturmuş gezegenin de çok ama çok küçük de olsa yıldıza bir etkisi olacaktır. Bir halat çekme yarışında ipin bir ucunda kuvvetli bir yetişkin sporcu, diğer ucunda da 5-6 yaşlarında haylaz bir çocuk olduğunu düşünün. Tabii ki sporcunun çocuk üzerindeki kuvveti daha büyüktür ancak çocuk da, az da olsa sporcuyu kendine çekebilir. İşte buna benzer şekilde gezegen de ne kadar küçük olursa olsun etrafında döndüğü yıldızda bir harekete sebep olur. Aslında sadece gezegen yıldız etrafında dönmez, hem gezegen hem de yıldız birlikte oluşturdukları kütle merkezi etrafında hareket ederler fakat yıldızın hareketi o kadar küçüktür ki, ancak radyal hız yöntemi dediğimiz yöntem ile hassas bir analiz yapıldığında bu hareket fark edilebilir.
Etrafında bir gezegen barındırmayan ve herhangi içsel bir nedenle parlaklık değişimi göstermeyen bir yıldızdan aldığımız ışık sabittir. Ancak gezegeni olan bir yıldızın ışığını incelediğimiz zaman, ışığın frekansında bir kayma olacaktır. Frekanstaki bu kaymaya kaşifi Doppler’in adıyla Doppler etkisi denir. Bu yeterince açıklayıcı olmamış olabilir… Sokağınızdan geçen bir ambulans düşünün. Biraz dikkatli dinlerseniz Ambulans yaklaşırken duyduğunuz siren ile, ambulans sizden uzaklaşırken duyduğunuz sirenin, ambulanstan çıkan düzenli siren sesinden farklı olduğunu fark edebilirsiniz. Ambulans size yaklaşırken duyduğunuz siren sanki daha hızlı iken ambulans sizden uzaklaşırken duyduğunuz siren daha yavaşmış gibi gelir. Hızlı ve yavaş yerine siren sesinin frekansı daha sık veya geniş de diyebiliriz. Bu değişim sesin radyal hızının değişmesi ile analizlerde kendini gösterir. Tıpkı bu ses dalgasında olduğu gibi hem dalga hem parçacık özelliği taşıyan ışık da eğer onu oluşturan kaynak hareketli ise radyal hız değişimi gösterecektir.
Hatta aranızda Big Bang Theory severler varsa ilk sezon 6. Bölümde Sheldon’ın bir kıyafet partisine Doppler etkisi kostümü ile katıldığını hatırlayacaklardır.
Kısaca değindiğimiz doğrudan görüntüleme, geçiş tekniği ve radyal hız yönteminin yanı sıra astrometri ve kütleçekimsel mercek etkisi gibi başka yöntemler de kullanılıyor, ötegezegen keşfi için. Maalesef hepsine tek bir yazıda değinmemiz mümkün değil. İlerleyen günlerde farklı yöntemlerden de bahsedeceğiz, ancak şimdi ötegezegen denildiğinde akla gelen başka bir konu ile devam edelim; keşfedilen gezegenin yaşanabilir bölgede olup olmadığı.
Yaşanabilir bölge, bir gezegenin yıldızı ile arasındaki uzaklığın, gezegenin yüzeyinde sıvı halde suyun bulunabilirliğine olanak sağladığı alan veya alanlar olarak nitelendirilir. Yani, Dünya Güneş’e biraz daha yakın veya uzak olsaydı aralarındaki mesafe Dünya’nın yüzeyinde su olup olmayacağını etkilerdi. Dünya dışı yaşanabilir alanları keşfetmek için 1961’de Astrofizikçi Frank Drake matematiksel bir formül geliştirdi. Drake denklemi olarak anılan bu denklemde galaksimizdeki yıldız oluşma miktarı, oluşan yıldızlardan kaç tanesinin gezegene sahip olduğu, gezegene sahip yıldızlarda yıldız başına düşen yaşama elverişli gezegenlerin ortalama sayısı ve dahası bir çok parametre var.
Drake denklemi bu alandaki araştırmalara önemli bir temel oluşturarak bilim insanlarının yaşanabilir bölgeyi etkileyen faktörler hakkında bilgi sahibi olmasını sağladı. Bu doğrultuda, akıllı yaşam izlerini başlangıçta kendi Güneş Sistemi’mizde bulmaya çalışırken teknolojinin de gelişmesi ve gezegenlerimizle ilgili yapılan çalışmaların sonuçları bizi bambaşka diyarlara yönlendirdi. Artık yaşam izlerini sadece Güneş Sistemi’mizin içinde değil, ötegezegenlerde de arıyoruz.
Keşfedilen ilk ötegezegenin kütlesi Dünya’nınkinin 6990 katı, yarıçapı ise hala bilinmiyor ve bu gezegende 1 yıl sadece 9 gün. NASA’nın 2009 yılında Samanyolu galaksimizdeki diğer yıldızların etrafında dolanan ve Dünya benzeri gezegenleri keşif amacıyla gönderdiği Kepler uzay teleskobu, bugüne dek 2.700’den fazla ötegezegen buldu. Uzun adı Transiting Exoplanet Survey Satellite olan TESS uydusu ise yine NASA tarafından 2018 yılında geçiş yöntemi kullanılarak güneş sistemimizin yakınındaki en parlak 200.000 yıldızı araştırmak için yörüngeye gönderildi ve potansiyel olarak 10.000’den fazla ötegezegen keşfetmesi bekleniyor.
Bir yazımızın daha sonuna gelmiş bulunuyoruz. Bir sonraki yazımızda “Bilim Kadınları” konusu ile sizlerle birlikte olacağız.
astronotlar.org@gmail.com e-posta adresimize bahsettiğimiz içeriklere dair düşüncelerinizi belirtebilir, değinmemizi istediğiniz konuları yazabilir, bir kitap, link veya bilgi paylaşımında bulunabilirsiniz. Sosyal medya hesaplarımızdan bizi takip etmeyi unutmayın. Gelecek hafta görüşünceye dek, gökyüzüne iyi bakın. Hoşçakalın!
E-posta: astronotlar.org@gmail.com
Facebook: facebook.com/astronotlar.org
Instagram: instagram.com/astro_notlar
Twitter: twitter.com/astro_notlar
Anchor: anchor.fm/astronotlar
KAYNAKLAR VE GÖRSELLER
https://www.jpl.nasa.gov/edu/teach/activity/exploring-exoplanets-with-kepler/
https://en.wikipedia.org/wiki/Transit_of_Mercury
https://eclipse.gsfc.nasa.gov/transit/transit.html
https://www.cfa.harvard.edu/~avanderb/tutorial/tutorial.html
https://www.jpl.nasa.gov/edu/news/2019/11/7/a-teachable-moment-in-the-sky-the-transit-of-mercury/
https://exoplanets.nasa.gov/news/1350/are-we-alone-in-the-universe-revisiting-the-drake-equation/
https://exoplanets.nasa.gov/alien-worlds/ways-to-find-a-planet/