Kepler ve Hale teleskopları gözünü uzaya dikti >> Uzayda su ve belki de hayat olan dünyalar buldu
NASA tarafından 2009 yılında uzaya fırlatılan Kepler Teleskopu, bugüne dek Güneş Sisteminin dışında 132 gezegen ve 2740 gezegen adayı saptadı. 95 megapiksel kamerası ile Kepler, uzayda art arda kayalık Dünyamıza ve gaz devi Jüpiter’e benzeyen gezegenler buluyor. California Palomar Gözlemevi’ne ait Hale teleskopu ise, HR8799 yıldız sistemindeki dev gezegenlerden birinde su buharı keşfetti.
Güneş Sisteminin dışında hayat arayışı, kartal gözlü Kepler ve dünyadaki diğer teleskoplarla son sürat devam ediyor. İlk kez Güneş Sistemi dışındaki bir dünyanın görünür ışıkta resmini çeken Hale Teleskopu, Kepler ile bu konuda başa baş gidiyor.
Yanda gördüğünüz gri bulanık resim HR8799 yıldız sistemine ait. Aslında resimdeki büyük siyah yuvarlak, sistemin merkezindeki güneşin negatif görüntüsü. Küçük halkalar ise Dünya’dan yaklaşık 130 ışık yılı uzaklıktaki yıldız sisteminde tespit edilen dev gezegenleri gösteriyor. HR8799 bize o kadar yakın ki bu gezegenleri teleskopla görebiliyoruz… İşte bu gezegenlerden birinin atmosferinde su buharı ve belki de hayat izleri bulundu.
Uzayda hayat aramak
Gerçi bunlar Jüpiter gibi birer gaz devi veya Yeryüzünden birkaç kat büyük “Süper Dünyalar” ise, bu gezegenlerin su buharına rağmen hayat barındırma ihtimali düşüktür. Ancak, Hale teleskopunu suçlamamak lazım:
Yüzlerce ışık yılı uzaktaki Dünya kadar küçük gezegenleri teleskopla seçmemiz neredeyse imkansız. Yine de başka bir dünyanın atmosferinde su buharı tespit etmek, uzayda hayat bulma şansını artırıyor. 2020 yılında uzaya gönderilecek yeni teleskoplarla, Dünya gibi küçük gezegenleri bile uzaktan seçebileceğiz.
Satürn gibi halkalı gezegenleri olan HR8799 sisteminin yıldızı Güneşimizden 1,5 kat büyük ve 3 kat daha parlak. Bu tür büyük yıldızlar hayat barındıran gezegenler için bir takım zorluklar çıkarıyor. Örneğin Dünyamız Güneş’e çok uzak bir yörüngede dönüyor olsaydı, Mars gibi -90 derecelik soğuk ve kuru bir dünya haline gelecekti. Venüs kadar yakın olsaydı, sera etkisi ve küresel ısınma nedeniyle yüzey sıcaklığı 460 dereceyi, yüzey basıncı okyanusların dibindeki 90 atmosferi bulan bir “düdüklü tencere gezegenine” dönüşecekti. Her iki durumda da Dünyamız hayata elverişli olmayacaktı.
Bildiğimiz türden hayat susuz yaşayamaz
Güneşimizden daha kütleli olduğu için daha parlak yanan yıldızlar işte bu denklemi değiştiriyor. Nitekim HR8799 sisteminin yıldızı Güneşimizden parlak olduğundan, bu sistemdeki gezegenler de yıldıza Dünya’dan daha uzak olmak zorunda. Yoksa bu gezegenlerde hayat yeşeremez. Üstelik bu koşul bizim için de geçerli:
Dünyamız aslında Güneş’in hayata izin veren “yaşam kuşağının” Güneş’e yakın kenarında bulunuyor. Yıldızına sandığımızdan daha yakın olan Dünyamız, Güneş 700 milyon yıl içinde olgunlaşıp parlaklığını artırdığında bugünkünden çok daha sıcak bir gezegen olacak. Dünya’nın okyanusları buharlaşacak ve gezegenimiz küresel ısınma sebebi ile Venüs gibi ölü bir cehenneme dönüşecek.
Bütün bunların Kepler teleskopuyla ne ilgisi var derseniz, öncelikle şunu göz önünde bulundurmanız gerekir: Bir gezegen ne kadar büyükse ve bize ne kadar yakınsa, o gezegeni teleskopla bulma olasılığı o kadar artıyor. Öte yandan, güneş gözümüzü aldığı için, yıldızına çok yakın gezegenleri bulmak da zorlaşıyor. Elbette uzayda hayat arıyorsak, buna elverişli gezegenlerin güneşe uygun mesafede dönmesi gerekiyor. Peki, Kepler uzayda teleskopla bile görmesi zor olan yüzlerce gezegeni nasıl keşfetti?
Dünya dışı gezegenleri avlamak
Bir gezegen yıldızlar gibi parlamıyor, uzayda kendi ışığını saçmıyor. Bunun yerine güneşten aldığı ışığı yansıtıyor. Güneş Sisteminin en büyük gezegeni Jüpiter bile bu yüzden Güneş’in yanında soluk kalıyor. Bunu anlamak için parlak bir spot ışığının yanında el feneri yakmayı deneyin. Bakalım spot ışıkları gözünüzü alırken el fenerinin ışığını seçebilecek misiniz? Astronomlar bu zorluğu aşmak için dolaylı yöntemler geliştirdiler.
Elimizde iki temel yöntem var: Birincisi yakındaki yıldızlarda işe yarıyor ve Dünya büyüklüğündeki gezegenleri bulmamızı sağlıyor. Bu noktada yıldıza karşıdan bakıyoruz ve yıldızın önünden geçen gezegenleri bekliyoruz. Nasıl ki uydumuz Dünya’nın arkasında gölgede kaldığında Ay tutuluyor, bir gezegen de yıldızın önünden geçtiğinde güneş tutuluyor!
Göze batan gezegenler
Tabii gezegenler yıldızın önünü tamamen kapatamayacak kadar küçüktür. Ancak, güneşin önünden geçen gezegenin gölgesi yıldızın parlaklığının az da olsa azalmasına yol açacaktır. Yabancı yıldız bize yeterince yakınsa, parlaklıktaki azalmayı Kepler teleskopuyla görebilir ve gezegenin çapını ölçebiliriz. Oysa gezegen bize uzaksa yıldız da uzak ve daha soluk olacaktır. Küçük gezegenler yıldızın parlaklığında belirgin bir değişikliğe yol açmadığı için bunları seçemiyoruz. Oysa Dünyamız gibi küçük ve kayalık gezegenler hayata elverişli olabilir.
Bununla birlikte, elimizde gezegenleri kütleçekim yoluyla bulmamızı sağlayan başka bir yöntemi var. Bu yöntemde kendi etrafında dönen yıldızın yalpalamasına bakıyoruz. Çocukken hiç topaç çevirdiniz mi? Bu sorunun yanıtı evetse yalpalamanın ne olduğunu biliyorsunuz: Kendi etrafında hızla dönen bir topacın “dönme ekseninin açısı” değişir, yani topaç dönerken sağa–sola yatar. Yörüngede dönen dönen gezegenler de kütleçekim etkisiyle yıldızın kendi etrafında dönerken yalpalamasına yol açar. Bir yıldızın yalpalaması onun etrafında dönen gezegenlere işaret ediyor ve bu gezegenlerin kütlesini gösteriyor.
Sesini uzaktan duyuran dünyalar
Bunun ilginç bir sebebi var: Newton’ın kütleçekim yasalarına göre, bir gezegen bir yıldızın etrafında dönmez. Aslında hem gezegen hem de yıldız birbirinin etrafında döner. Ancak, yıldızlar gezegenlerden çok daha büyük ve kütlelidir. Bu yüzden iki gökcisminin “dönme merkezi” ya yıldıza çok yakındır ya da yıldızın içindedir. Pratikte bizim için bir şey değişmiyor: Dünya Güneş’in etrafında dönüyor diyerek işin içinden çıkıyoruz ama bu mekanizma aynı zamanda Güneş’in yalpalamasına yol açıyor. Uzaylılar bizi teleskopla gözlemleseydi, yalpalamaya bakarak Güneş’in gezegenleri olduğunu anlayabilirlerdi.
Kepler 3000 ışık yılı mesafeye kadar yıldızların yalpalamasını ölçebiliyor ama Dünyamız gibi küçük ve hafif bir gezegen çok zayıf bir yalpalamaya yol açıyor. Sonuçta kütleçekim yöntemi ile sadece büyük gezegenleri, genellikle Jüpiter’den bile büyük dev gezegenleri seçebiliyoruz. Bu gezegenler biraz daha büyük olsaydı, onlar da nükleer tepkimeye girerek yanmaya başlayacak ve birer yıldıza dönüşecekti. Yıldız olmasına ramak kalmış dev Jüpiterlere “kahverengi cüce” diyoruz ama genellikle 2000 derece sıcaklıktaki bu gezegenleri bile termal kameralarla binlerce ışık yılı uzaktan seçmek zor.
Hale teleskopu gezegen bulmak için Kepler’le yarışıyor
HR8799 yıldız sisteminde iki kere şanslıyız: Hem büyük gezegenleri görebilecek kadar yakınız hem de bu gezegenlerin kütlesini ölçebiliyoruz. Aslında HR8799 bize bir gezegenin kütlesini ölçmek için yeni bir yöntem de kazandırdı.
Yabancı dünyaların atmosferini hayat açısından inceleyebiliriz ama yapabildiklerimiz bununla sınırlı değil. Aynı zamanda, atmosferdeki gazların miktarına ve kompozisyonuna bakarak bir gezegenin kütlesini de ölçebiliriz. Örneğin gezegenin atmosferinde büyük miktarda hidrojen varsa o gezegen bir gaz devidir. Çünkü hidrojen çok hafif bir gaz ve atmosferinde bu gazı tutabilen gezegenin de Jüpiter gibi büyük bir kütleye sahip olması gerekiyor.
Atmosferdeki gazları nasıl ölçüyoruz?
Gezegenden gelen ışığı gelişmiş bir prizmadan süzerek gökkuşağı renklerine ayırıyoruz: Hidrojen ve helyum gibi evrende bol bulunan elementler, ışığı bazı dalga boylarında emiyor ve bazı dalga boylarında yansıtıyor. Örneğin kırmızı kazak giyiyorsanız, kazağın kırmızı olmasının sebebi, bu renk dışında bütün dalga boylarını emmesi ve sadece kırmızıyı yansıtmasıdır.
Bir gezegenin atmosferindeki farklı maddeler, gökkuşağının (ışık tayfının) farklı bölgelerinde gölge yapıyor. Biz de hangi renklerin gölgelendiğine ve gölge çizgilerinin kalınlığına bakarak, o gezegenin atmosferinde hangi gazların bulunduğunu tespit edebiliyoruz. Project 1640 kapsamında Hale teleskopu ile bu yöntemi uygulayan astronomlar, HR8799c gezegeninin atmosferinde su ve karbonmonoksit izleri (bildiğimiz baca gazı) buldular.
Bilim adamları için HR8799’un 1300 derece sıcaklıktaki kırmızı renkli dev gezegenlerinde metan ve amonyak tespit etmek sürpriz olmadı. Atmosferinde oksijen yerine zehirli gazlar olan aşırı sıcak bu 4 gezegenin bildiğimiz anlamda hayata elverişli olmadığı ortaydı. Ayrıca yerçekiminin Dünya’dan fazla olması, örneğin 70 kiloluk bir insanın 200 kilo gelmesi de hayat ihtimalini azaltıyordu.
Ancak, normalde bu tür gazlara eşlik eden diğer elementlerin bulunamaması ve gezegenlerden birinde “asetilen” saptanması gökbilimcileri şaşırttı. Elimizdeki bilgilerle bu durumu açıklayamıyoruz ve şimdi astronomlar, bu gezegenlerin nasıl oluştuğunu anlamak için çalışıyorlar. Belli ki uzaydaki diğer yıldız sistemlerinin yapısı Güneş Sisteminden farklı ve bu “Uzaylı Gezegenler” Dünyamıza veya Jüpiter’e hiç benzemiyor.
Yine de kainatın sürprizleri bununla sınırlı değil. Kepler uzay teleskopu, kısa bir süre önce galaksimizde gerçekten hayata elverişli olabilecek 3 yeni gezegen buldu. Bu maceranın devamını okumak için Kepler Teleskopuyla Uzaylı Dünyalar Geçidi‘ni tıklayabilirsiniz.
Engin evrende uzaylı dünyaları görüntülemek
