Dünya Benzeri Gezegenler

Uçsuz bucaksız Evrende yaşam barındırdığını bildiğimiz tek yer –şimdilik – gezegenimiz Dünya. Peki böylesi sonsuz olasılıklar cennetinde, bir başka Dünya yok mu? İşte bu soru, bilim insanlarını yeni dünyalar bulma konusunda cesaretlendirmeye devam ediyor. Öyle ki şimdiye dek onlarcasını keşfettiler. Hatta NASA’nın sadece bu amacı güden Kepler projesi çok başarılı sonuçlar elde ediyor. Keşiflerle ilgili haberler, her ne kadar önümüzdeki sene bavulu toplayıp gitme hissi uyandırsa da şimdilik görünümleri bile yalnızca “Temsili” resimlerle sınırlı.

Dünya ve Temsili Kepler 452b Gezegeni - NASA/Ames/JPL-Caltech/T. Pyle
Dünya ve NASA tarafından Dünya Benzeri Bir Gezegen olarak 2015 yılında duyurulan Temsili Kepler 452b Gezegeni. – NASA/Ames/JPL-Caltech/T.Pyle
Ben de bu yazımda, mesafe olarak uzak ancak bilimsel olarak yakın Dünya Benzeri Gezegenlerin özelliklerine ve keşfine dair çeşitli bilgilere yer vereceğim.

Güneş Sistemi Dışındaki Gezegenler
Nasıl Keşfediliyor?

Güneş Sistemi dışındaki gezegenler kısaca Ötegezegen (Exoplanet) olarak adlandırılıyor. Bu gezegenler, çeşitli yöntemlerle keşfedilebiliyor ancak günümüzde en fazla sayıda Ötegezegen keşfi, Geçiş Fotometrisi denilen bir yöntemle yapılıyor. Bunda, Kepler’in temel amacının bu yöntemi kullanarak Ötegezegen keşfetmek olmasının rolü büyük.
O halde öncelikle Geçiş Fotometrisi yöntemine, ardından da kısaca diğer yöntemlere göz atalım.

Geçiş Fotometrisi Yöntemi

Bu yöntemi, “Hedef bir yıldız etrafında dönen ötegezegenin, yıldız ile bakış açımız arasından geçişi sırasında ışık eğrisinde yarattığı etkinin ölçümü” olarak tanımlayabiliriz. Daha basit anlatmak gerekirse bu yöntemin temeli, ötegezegenin kendi yıldızı önünden geçerken oluşturduğu gölgenin incelenmesidir.

Geçiş Fotometrisi Yöntemi - NASA/Ames
Geçiş Fotometrisi Yöntemi – NASA/Ames

Boyutu tespit edilmiş bir yıldız için ışık eğrisi incelendiğinde düşüş miktarı, ötegezegenin boyutunu (yarıçapını); ışık eğrisindeki değişimin frekansı, ötegezegenin yıldızı yörüngesinde dönüş süresini (1 ötegezegen yılını); yıldız çevresinde dönüş süresinin tespiti ise ötegezegenin yıldızına yaklaşık uzaklığını belirlemeye yardımcı olur.
Işık Eğrisindeki Değişim Frekansı - NASA/Ames/Kepler Mission

Bu yöntemle bir keşif yapabilmek için, ötegezegen yörüngesi ve yıldızının bakış açımızla kesişmesi gerekiyor. Bunun için, yıldızın yeterince büyük ve ötegezegen yörüngesinin yeterince küçük olması avantaj sağlıyor. Ayrıca ötegezegen yörünge düzleminin bakış açımıza paralel olması da gereklilikler arasında. Bir yıldız/ötegezegen sisteminin bu şartları sağlama olasılığı çok düşük. Ancak şanslıyız ki galaksimizdeki yüz milyarlarca yıldız, bu ihtiyaca fazlasıyla cevap veriyor.

Dünyamızdan Samanyolu Galaksisi'nin Görünümü - P. Horálek/ESO
Dünyamızdan Galaksimizin Görünümü – P. Horálek/ESO

Bu yöntemin, diğer dezavantajı ise yüksek hata olasılığı. Zira farklı özelliklere sahip yıldızlar yapıları gereği düzenli ışık dalgalanmaları yaratabiliyorlar. Bu da ışık eğrisini inceleyen bilim insanlarını yanıltabiliyor. Keşifleri doğrulayabilmek için birçok detaylı analiz gerekiyor. Konuya ilişkin 2012 yılında yapılan bir araştırma, hatalı keşif olasılığının %35 civarında olabileceğini öne sürüyor.

Ancak şartlar ne kadar zor görünürse görünsün NASA, 2009 yılında uzaya gönderdiği Kepler uzay teleskobuyla araştırmalarını sürdürüyor.

Kepler Uzay Teleskobu - NASA
Kepler Uzay Teleskobu – NASA

Diğer Keşif Yöntemleri

Konuya ilgi duyanlar için, ötegezegen keşfinde kullanılan diğer yöntemleri de kısaca tanıtmakta fayda var.

Doğrudan Görüntüleme Yöntemi: Bu yöntemle, yıldızına yakın konumdaki çok büyük (Jüpiter’den bile fazlaca büyük) ötegezegenler doğrudan görüntülenerek keşif sağlanır.

HR8799 Yıldızının Doğrudan Görüntüleme Yöntemiyle Keşfedilen Ötegezegenleri - Marois et al
HR8799 Yıldızının Doğrudan Görüntüleme Yöntemiyle Keşfedilen Ötegezegenleri – Marois et al

Gökölçüm (Astrometri) Yöntemi: Yıldızı yörüngesinde dönen bir ötegezegen, yıldızına -yıldızın kendisine uyguladığı gibi- bir çekim kuvveti uygular. Bu da yıldızın da küçük bir yörüngede titreşimine yol açar. Bu yöntem, yıldızdaki bu hareketin izlenmesiyle ötegezegen keşfini sağlar.

Radyal Hız Yöntemi: Gökölçüm yönteminde bahsedilen, “Yıldızın küçük bir yörüngede hareket etmesi”; Yıldızın Dünyaya göre hızında belli değişimlere yol açar. Bu hız değişim modelinin incelenmesiyle Yıldız çevresinde yer alan bir ötegezegen keşfedilebilmektedir.

Ötegezegenin Yıldızı Üzerindeki Çekim Etkisi - Radyal Hız Yöntemi
Ötegezegenin Yıldızı Üzerindeki Çekim Etkisi ve Radyal Hız

Polarimetri Yöntemi: Yıldızdan yayılan ışığın, ötegezegen atmosferindeki bileşenler tarafından soğurulması sonucunda ışık spektrumunda belli dalga boylarında kırılmalar görülür. Bu kırılmalar hem bir ötegezegen varlığına hem de o ötegezegenin atmosferindeki bileşiklere dair bilgi verir. Bu yöntem, tek başına ötegezegen keşfinde teorik olarak kullanılabilir olsa da pratikte, keşfedilen bir ötegezegenin atmosferindeki parçacık bileşimlerinin tespitinde kullanılmaktadır.

Örnek Işık Spektrumu Bileşen Soğurmaları - edX/Cosmology
Örnek Işık Spektrumu Bileşen Soğurmaları – edX/Cosmology

Kütleçekimsel Mercekleme Yöntemi: Yıldızlar, güçlü yerçekimleri sayesinde çevrelerindeki ışık ışınlarında bükülmeye yol açarlar. Bu da bir yıldızın, kendi arkasındaki başka bir yıldız için mercek görevi görmesine neden olur. Bu sırada mercek görevi gören yıldızın etrafında dönen bir ötegezegen, merceklenmiş görüntü üzerinde sapmalara yol açar. Bu yöntemle, mercek görüntüsü sapmaları incelenerek ötegezegen keşfi gerçekleştirilir.

Kütleçekimsel Mercekleme Yöntemi
Kütleçekimsel Mercekleme Yöntemi – Nature/Vol.439/Num.7075/p.400

Dünya Benzeri Gezegen Olma Kriterleri Nelerdir?

Dünya Benzeri olmak öyle kolay değil! Yukarıdaki yöntemlerle keşfedilen ötegezegenler belli kriterlerden süzülerek Dünya Benzeri olarak adlandırılmaya hak kazanıyor. Şimdi de bu kriterlere kısaca değinelim.

Boyut

Çok keskin çizgilerle belirlenmiş olmasa da Dünya Benzeri adayımızın, çoğunlukla Geçiş Fotometrisi yöntemiyle belirlenmiş boyutunun 0.8 ile 2.0 Dünya çapında olması tercih ediliyor. Küçük olanlara Alt-Dünya (Sub-Earth) büyüklerine ise Süper Dünya adı veriliyor.

Yapı

Dünya Benzeri adayımızın kayalık bir yüzeyi olması isteniyor. Bunun için cismin çapının yanı sıra, çoğunlukla Radyal Hız yöntemiyle belirlenen kütlesi dikkate alınıyor ve dünyanınkine yakın bir özkütlesi olması bekleniyor. Bu da 5.5 gr/cm3 civarındaki bir değerin kabul edileceği anlamına geliyor. Ayrıca varsa, ötegezegenin atmosfer bileşimi de yapısına ilişkin bir artı olarak kriterler arasında yerini alıyor.

Yıldız ve yörünge benzerliği

Galaksimizde çok çeşitli boyut ve türde yıldız bulunduğundan, yıldız ve yörünge benzerliği kriteri; Yaşanabilir Bölge (Habitable Zone) terimiyle ifade ediliyor. Yıldız özellikleri ve bu özellikler dahilinde sıvı suyun bulunabileceği yörünge alanı belirleniyor. Dünya Benzeri adayımızın da bu yörünge alanında yer alması bekleniyor.

Gliese581 ve Güneş Sistemindeki Yaşanabilir Bölgelerin Karşılaştırması
Gliese581 ve Güneş Sistemindeki Yaşanabilir Bölgelerin Karşılaştırması

Tüm bu zorlu aşamaları başarıyla geçen Ötegezegen, Dünya Benzeri Gezegen olarak adlandırılmaya hak kazanarak, kaşifi tarafından gururla duyuruluyor. Mayıs 2016 itibariyle bu ünvana sahip 25-30 ötegezegen bulunuyor. Bu ötegezegenlerin bize uzaklığı ise 15 ile 2500 ışık yılı arasında değişiyor. Yani maalesef şimdilik onları ziyaret etmemiz mümkün değil.

Ancak Kim bilir, bu ötegezegenler ilerleyen dönemlerde belki “Evrende Yalnız Mıyız?” sorusuna cevap verecek; belki de tükettiğimiz Dünyamızın ardından insanlığın yeni anavatanı olacak.

Yorumlar