Öte gezegenlerin röntgenini nasıl çekiyoruz?
Bilim insanları bugüne dek 4118 öte gezegen keşfetti; ama uzayı araştırmak ve güneş sistemi dışında hayat aramak için bu gezegenlerin kimyasal bileşimiyle içyapısını da bilmek gerekiyor. Peki 100 ila 1000 ışık yılı uzaktaki öte gezegenlerin içini açıp nasıl bakıyoruz? En uzak yabancı dünyaların dolaylı röntgenini çekmenin yollarını görelim.
Öte gezegenlerin pek kısa tarihi
İnsan türü Güneş Sistemi dışındaki ilk öte gezegeni 1917’de keşfettiğini düşündü; ama bunu teyit edemedi. Öte gezegenlerin içinde ilk teyit edilen dünya ise 1992’de kataloglara girdi.
Gerçi bu, PSR B1257+12 atarcasının çevresinde dönen bir cisimdi. Muhtemelen de süpernova halinde patlayıp çevresindeki gezegenleri yok eden bir ana sıralama yıldızından geriye kalan nötron yıldızının çevresinde oluşmuş bir kalıntıdan ibaretti.
Isı ve ışık saçarak Dünya’ya hayat veren Güneş gibi normal bir yıldız çevresinde dönen öte gezegenlerin içinde ilk örnek ise 51 Pegasi b oldu. Yarı Jüpiter kütlesinde olan ve yıldıza çok yakın olduğu için yüzey sıcaklığı 1200 dereceye ulaşan bu sıcak gaz devi 1995 yılında keşfedildi. Kısacası ilk öte gezegenleri Kepler uzay teleskopu keşfetmedi.
1 Ekim 2019 itibariyle, 3063 güneş sisteminde toplam 4118 onaylanmış öte gezegen biliniyor. Eskiden öte gezegenlerin keşfedilmesi büyük olaydı; ama artık halkın gözünde sıradan bir iş oldu. Oysa her yeni öte gezegen astrofizikçiler için ayrı bir bilgi hazinesidir. Peki bilim insanları yüzlerce ışık yılı uzaktaki gezegenlerin kimyasal bileşimi, içyapısı ve hayata elverişli olup olmadığını nasıl biliyor?
Bilinen ilk öte gezegen Pegasi 51b
İlgili yazı: Gerçek Adem: ilk insan ne zaman yaşadı?
Öte gezegenlerin röntgenini çekerek
Tabii benzetme yapıyoruz. Yoksa gezegen boyunda bir röntgen makinesi yapıp 1000 ışık yılı uzaktaki bir yıldız sistemine gönderecek veya önümüzdeki 10 yılda yıldızlararası sonda yollayacak halimiz yok. Neyse ki öte gezegenlerin keşfinde kullandığımız teknikler daha çok gaz devi gibi büyük dünyaları bulmaya elverişli. Bu her ne kadar Dünya benzeri gezegen envanterimizi sınırlasa da bize bir avantaj sağlıyor: Kimyasal analiz.
Gaz devlerinin atmosferinden geçen güneş ışığına bakarak bunların kimyasal yapısını analiz ediyoruz. Bir güneş sistemindeki kütlenin büyük kısmı gaz devlerinde toplandığı için bu da yıldız sistemin kimyasal bileşimi hakkında iyi bir fikir veriyor. Başka gezegenler bulursak bunların çapı ve kütlesinden yola çıkarak içyapısı ve kimyasal bileşimini çıkarımlayabiliyoruz.
Kayalık gezegen atmosferlerinin kimyasal bileşimini de saptayabiliyoruz. Peki ya atmosferi olmayan bir kayalık gezegen bulursak? Ya o sistemde referans alacağımız bir gaz devi yoksa? Özellikle de yıldız sistemi bir gaz devinin kalın atmosferini bile güneş ışığıyla analiz edemeyeceğimiz kadar uzaktaysa ne olacak? O zaman gezegenin içine nasıl bakacağız?
İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili
Öte gezegenlerin parçalanması
Bir gezegenin içine bakıp için onu parçalamak pek akıl kârı değil. Ayrıca elimizdeki teknoloji bir gezegeni parçalamaya da yeterli değil (gerçi küresel ısınma ile Dünya’daki yaşamı tehlikeye atmayı başardık). Ancak, evrende bunu bizim yerimize yapacak bir güç var: Yıldızlar ve süpernovalar.
Kendi gezegenlerini parçalayarak yutan yamyam yıldızları daha önce gördük. Jüpiter’in 4,55 milyar yıl önce Güneş’e savurarak yok ettiği ilkin süper dünyaları da inceledik. Nötron yıldızları ile kara deliklerin gökcisimlerini nasıl parçalayıp yok edebileceğine dair gayet iyi bir fikrimiz var ki zaten parçalanıp yok olmuş ilkin Dünya’nın kalıntılarından oluşan Dünya 2.0’da yaşıyoruz.
Ancak, bugüne dek öte gezegenlerin parçalanmasından pek yararlanmamıştık. Şimdi teleskop teknolojimizi geliştirerek parçalanmış öte gezegenlere bakıyoruz. Bunların oluşturduğu gaz ve toz bulutu eskiden neye benzedikleri hakkında net ipuçları veriyor. Nasıl derseniz:
Dünyamız içyapısı itibariyle katmanlara ayrılacak kadar farklılaşmış bir gezegendir. Bunun sebebi de yeterince büyük olmasıdır. Bununla birlikte Dünya’nın içerdiği elementlerin oranı, onu yaratan gezegen öncesi gaz ve toz diskindeki elementlerin oranıyla hemen hemen aynıdır (en azından Dünya’nın oluştuğu bölgeyi dikkate alırsak).
İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem
Ötegezegenlerin içyapısı
Bu da çok ilginç bir şey; çünkü parçalanmış öte gezegenlerin toz bulutu da bize onların hangi kimyasal bileşikler ve elementlerden oluştuğunu gösteriyor. Böylece yıldız sistemini daha iyi analiz edebiliyoruz.
Doğrusu bunu yapmayı çok istiyoruz; çünkü bugüne dek Dünya’ya gerçekten benzeyen bir gezegen bulamadık. 1) Güneş Sistemi gibi 8 gezegen (?) içeren, 2) gezegenlerin Güneş’in ekvatoruna aşağı yukarı paralel döndüğü, 3) sıralamanın benzer olduğu ve 4) süper dünya görülmeyen bir sistem de bulamadık.
Bu da Güneş Sistemi’nin galakside bir istisna mı, yoksa sıradan bir oluşum mu olduğuna karar vermemizi önledi. Oysa uzayda hayat arıyorsak ve yaşam Dünya’da ortaya çıktığına göre Güneş Sistemi’nin sıradan mı, yoksa sıra dışı mı olduğunu bilmemiz önemli. Bu açıdan bakarsak bilim insanları da bazen gezegen atmosferinden çok yeraltında ne olduğuyla ilgileniyor. İlgilenmek derken:
Astrofizikçilerin parçalanmak üzere olan gezegenleri araştırma macerası NGC 5307 katalog no’lu gezegenimsi bulutsu ve içindeki 6 beyaz cüce yıldız kalıntısıyla başlıyor. Bunlar süpernova kalıntısı değil; ama ömrünün sonunda gaz katmanlarını sakince uzaya üfleyerek sönen yıldızların artıklarıdır.
İlgili yazı: Asal genetik: Kanseri iyileştirecek yeni DNA aracı
Beyaz cüce detektifliği
Beyaz cüceler Dünya boyunda ve 0,15 ila 1,2 Güneş kütlesinde olan sönmüş yıldız çekirdekleri olarak güçlü bir yerçekimine sahiptir. Bu nedenle de yakın gezegenleri parçalayabilirler. Astrofizikçiler de öte gezegenlerin parçalanmasını görmek için Stein 2015 1b adlı beyaz cüce ve komşularına odaklanarak yıldıza düşen gezegen kalıntısı gazlara baktılar.
Bilim insanlarının gaz ve toz bulutunu o kadar uzaktan görmesi mümkün değildi; ancak öte gezegenlerin kalıntıları yıldız atmosferini kirleterek beyaz cücenin kimyasını değiştiriyordu. Beyaz cüce kimyasını referans alan araştırmacılar da bu farka bakarak ölü yıldız çekirdeğine düşen gezegenlerin nelerden yapılmış olduğunu tespit ettiler. Bunun için de Yerkabuğunda bol bulunan ilk 6 elemente baktılar: Demir, oksijen, silisyum, magnezyum, kalsiyum ve alüminyum. Peki ne çıktı?
İlgili yazı: Evrenin En Büyük Yıldızı UY Scuti mi?
Yabancı dünyalara otopsi
Sonuçta aradıkları elementleri buldular ve bu uzayda Dünya benzeri kayalık gezegenler olduğunu gösterdi; ama tek başına önemli bir tespit değildi. Önemli olan elementlerin oranıydı. Nitekim günümüze dek Dünya benzeri gezegen derken, çapı ve kütlesi Dünya’ya yakın gezegenleri kast ediyorduk. Genel benzerlikten yola çıkarak içyapısı ve kimyasının da benzer olduğunu düşünüyorduk.
Öte yandan, beyaz cücelerin yok ettiği ötegezegenlerin kimyasal bileşiminin Dünya’ya benzediğini ilk kez gördük. Dahası pas bulduk: Evet, paslanmış demir tozu bulduk ve bu da gezegenlerin sıvı su içerdiğini, en azından bu dünyalarda kıtaların kayması olduğunu gösteriyordu.
Böylece yüzeyinde okyanuslar olan, koruyucu manyetik alan üreten ve içyapısı Dünya’ya çok benzeyen öte gezegenler olduğunu en azından dolaylı yoldan saptamış olduk. Geriye hayat aramak kaldı ki ona da James Webb uzay teleskopu 2021’de nihayet fırlatılınca başlayacağız. Nitekim Gezegen Avcısı TESS daha şimdiden üç yeni öte gezegen bularak iştahımızı kabarttı.
Peki öte gezegenlerde nasıl yaşam ararız? Bunun detaylarına şimdi bakabilir, bilinen evrenin en sıcak gezegenlerini gözden geçirerek Dünya’ya hayatın uzaydan gelip gelmediğini araştırabilirsiniz. Gerçi karbon tabanlı yaşam yerine silisyum canlılar da olabilir. Yine de yaşamın yapıtaşı olan karbonun, Dünya’ya Bucky Küreleri halinde nasıl ulaştığını görüp hayatın aşırı sınırlarını gözbebeği gezegenlerde test etmek de paha biçilmez bir deneyim olacaktır. 29 Ekim Cumhuriyet Bayramınız kutlu olsun.
Öte gezegenleri nasıl keşfediyoruz?
1Oxygen fugacities of extrasolar rocks: Evidence for an Earth-like geochemistry of exoplanets
