Samanyolu Galaksisinde Dünya Benzeri Gezegen Keşfi
Samanyolu galaksisinde, 4.000 ışık yılı uzakta bulunan ve Dünya’ya benzer özellikler taşıyan bir gezegenin keşfi, Güneş’in beyaz bir cüce yıldıza dönüşmesinin ardından Dünya’nın nasıl bir evrim geçireceği konusunda önemli ipuçları sunuyor. California Üniversitesi, Berkeley’de çalışan gökbilimcilerin Hawaii’deki Keck 10 metre teleskobuyla gerçekleştirdiği gözlemler sonucunda keşfedilen bu uzaktaki gezegen sistemi, Güneş-Dünya sistemine benzer bir yapıda. Beyaz bir cüce yıldız ve onun etrafında, Dünya’nın mevcut boyutunun iki katı genişliğinde bir yörüngede dönen Dünya boyutundaki bir gezegen yer alıyor. Dünya’nın kaderi muhtemelen böyle olacak.
Populer Science Türkçe’nin haberine göre, Güneş zamanla bir balon gibi şişerek, mevcut yörüngesinden daha geniş bir alanı kaplayacak ve bu süreçte Merkür ile Venüs’ü yutacak. Yıldızımız, genişleyip kızıl bir dev haline gelirken, azalan kütlesi gezegenleri daha uzak yörüngelere itmeye zorlayacak. Bu durum, Güneş’ten uzakta hayatta kalma şansı olan Dünya’ya bir umut verebilir. Sonuç olarak, bu kırmızı devin dış katmanları kaybolduğunda geride yoğun, beyaz bir cüce kalacak. Dünya eğer o zamana kadar hayatta kalabilirse, muhtemelen mevcut boyutunun iki katı büyüklüğünde bir yörüngeye girecektir.
Keşif ve Gözlemler
Bu hafta Nature Astronomy dergisinde yayımlanacak olan keşif, bilim insanlarına Güneş benzeri ana dizilim yıldızlarının kızıl dev aşamasından beyaz cüceye kadar olan evrimi ve bu süreçte etraflarındaki gezegenleri nasıl etkilediği hakkında önemli bilgiler sunuyor. Bazı araştırmalar, bu evrimin Güneş için yaklaşık 1 milyar yıl içinde başlayabileceğini ve sonunda Dünya’nın okyanuslarını buharlaştırarak, yörüngesinin çapını iki katına çıkarabileceğini öne sürüyor. Ancak, genişleyen yıldız ilk önce gezegenimizi yutmadığı sürece.
Nihayetinde, yaklaşık 8 milyar yıl sonra Güneş’in dış katmanları kaybolacak ve geride, Güneş’in yarı kütlesine sahip, boyutu Dünya’dan daha küçük yoğun bir beyaz cüce kalacak. Önceden Berkeley’de doktora öğrencisi olan ve şu an San Diego’daki California Üniversitesinde doktora sonrası araştırma görevlisi olarak çalışan Keming Zhang, “Dünya’nın 6 milyar yıl içinde bu kızıl dev Güneş tarafından yutulup yutulamayacağına dair kesin bir görüş birliği yok” diyor. “Her durumda, Dünya gezegeni yalnızca bir milyar yıl daha yaşanabilir olacak ve o noktada Dünya’daki okyanusların sera gazı etkisiyle buharlaşmış olacağı kesin.”
Yaşam Barındırma İhtimali
Keşfedilen gezegen sistemi, yaşam barındırma potansiyeli açısından ilginç bir örnek sunuyor. Ancak, beyaz cücenin yaşanabilir bölgesinin çok dışında kalan gezegenin yaşam barındırma ihtimali yok. Ev sahibi yıldızın, Güneş’e benzer bir yıldız olduğu bir dönemde yaşanabilir koşullar taşıyabilir. Berkeley Üniversitesi’nde yardımcı profesör olan ve gökbilim kürsüsü başkanı Jessica Lu, “Yaşamın Dünya’da bu (kızıl dev) dönemi atlatıp atlatamayacağı bilinmiyor” diyor. “Fakat en önemlisi, Güneş’in kızıl dev aşamasında Dünya’yı yutmadığıdır. Keming’in bulduğu bu sistem, ev sahibi yıldızının kızıl dev aşamasında sağ kalan bir gezegenin; muhtemelen Dünya’ya benzer bir yörüngede olan Dünya benzeri bir gezegenin örneğidir.”
Mikromerceklenme Olayı
Galaksimizin merkezindeki tümseğin yanında yer alan bu uzaktaki gezegen sistemi, gökbilimcilerin dikkatini 2020 yılında çekti. O dönemde daha uzak bir yıldızın önünden geçip yıldızın ışığını 1.000 kat artırmıştı. Sistemin kütleçekimi, arka plandaki yıldızdan gelen ışığı odaklayarak onu büyüten bir mercek gibi davranmış. Bu “mikromerceklenme olayını” keşfeden araştırma takımı, Güney Yarımküre’deki Kore Mikromerceklenme Teleskop Ağı tarafından tespit edildiği için onu KMT-2020-BLG-0414 olarak adlandırdı.
Arka plandaki yıldızın ışığının büyütülmesi, hâlâ iğne ucu boyutundaki bir ışık kadar. Ancak, ışığın yoğunluğundaki değişim, araştırma takımının sistemin Güneş’in yaklaşık yarı kütlesine sahip bir yıldız, Dünya ile hemen hemen aynı kütlede bir gezegen ve Jüpiter’in yaklaşık 17 katı kütleye sahip büyük bir gezegen (muhtemelen bir kahverengi cüce) içerdiğini tahmin etmesine olanak sağlamış. Kahverengi cüceler, çekirdekte füzyon başlatmak için gereken kütleye ulaşamayan yıldızlardır.
Yapılan analizde, bu Dünya benzeri gezegenin yıldızdan 1 ila 2 astronomik birim uzaklıkta olduğu belirlenmiştir; yani Dünya ile Güneş’in arasındaki mesafenin iki katı kadar. Ana yıldızın ışığı, arka plandaki yıldızın büyütülmüş ışığı ve yakınındaki birkaç yıldızın parıltısında kaybolduğundan, yıldızın hangi tür olduğu belirlenememiştir. Zhang ve meslektaşları, 2023 yılında Hawaii’deki Keck II 10 metre teleskobunu kullanarak merceklenme sistemine daha yakın bir bakış açısı sunmuşlardır. Söz konusu teleskop, atmosferdeki bulanıklığı gidermek için adaptif optiklerle donatılmıştır. Bu sistemi merceklenme olayından üç yıl sonra gözlemledikleri için, önceden 1.000 kat büyütülen arka plandaki yıldız, yeterince soluklaşarak, merceklenen yıldızın Güneş gibi tipik bir ana dizilim yıldızı gibi görünmesine neden olmuştur.
Ancak Zhang, iki ayrı Keck görüntüsünde hiçbir şey tespit edememiş. “Vardığımız sonuçlar, alternatif senaryoları elemek üzerine kuruluydu çünkü normal bir yıldız kolayca görünürdü” diyor Zhang. “Mercek hem karanlık hem de düşük kütleli olduğundan, cismin yalnızca bir beyaz cüce olabileceğine karar verdik.”
Mikromerceklenme ile Ötegezegen Bulma
Bu keşif, Zhang’ın, bir gezegenin mevcudiyetini gösteren mikromerceklenme olayları üzerinde daha yakından çalışarak ötegezegenlerin hangi tip yıldızların etrafında döndüğünü anlamak için yürüttüğü bir projenin parçasıdır. “Biraz şans da vardı çünkü gezegenli mikromerceklenme yıldızının beyaz cüce çıkma olasılığı 10’da 1’den daha düşük” diyor Zhang. Yeni gözlemler, Zhang ve meslektaşlarına kahverengi cücenin konumuna ilişkin bir belirsizliği çözme olanağı sağlamıştır.
Zhang, sıcak Jüpiter’ler olarak bilinen bir gezegen sınıfını kastederek, “Esas analiz, bu kahverengi cücenin ya Neptün gibi çok geniş bir yörüngede ya da Merkür’ünkinden oldukça dar bir yörüngede olduğunu göstermişti” diyor. “Ancak bir yıldız kalıntısının etrafında döndüğünü artık bildiğimiz için bu durum ihtimal dahilinde değil çünkü yutulmuş olurdu.” Bu modelleme belirsizliğinin sebebi, iki ayrı merceklenme biçiminin aynı merceklenme etkisine yol açabildiği mikromerceklenme bozulmasıdır. Bu bozulma, Zhang ve Bloom’un 2022 yılında bir yapay zeka yöntemiyle mikromerceklenme canlandırmalarını analiz ettiklerinde keşfettiklerine benziyor. Zhang aynı yapay zeka yöntemini, KMT-2020-BLG-0414’ün gözden kaçmış olabilecek alternatif modellerini elemek için de uygulamıştır.
Mikromerceklenme, örneğin geçiş yöntemi veya ışınsal hız yöntemi gibi geleneksel araçlarla gözlemlenip tespit edilemeyen diğer yıldız sistemlerini incelemede oldukça ilginç bir yol sunmaktadır” diyor Bloom. “Bu mikromerceklenme kanalıyla açılan büsbütün bir dünya dizisi var. Bunun gibi egzotik yapılar bulmanın eşiğinde olmamız ise heyecan verici.”
NASA’nın 2027 yılında fırlatılması planlanan Nancy Grace Roman Teleskobu’nun amaçlarından biri de mikromerceklenme olaylarından gelen ışık eğimlerini ölçerek ötegezegen bulmaktır. Ancak, bunların çoğunun, söz konusu ötegezegenlere ev sahipliği yapan yıldız tiplerinin belirlenmesi için diğer teleskoplarla takip edilmesi gerekecektir. “Gereken şey, örneğin adaptif optikler ve Keck Rasathanesi gibi dünyanın en iyi tesisleriyle dikkatli bir takip yapılmasıdır; sadece bir gün ya da bir ay sonra değil, gelecekteki pek çok yıl boyunca. Mercek arka plandaki yıldızdan uzaklaştıktan sonra gördüğünüz şeyi açıklığa kavuşturmaya başlayabilirsiniz” diyor Bloom.
Zhang, Dünya’nın Güneş’in yaklaşık bir milyar yıl içerisinde gerçekleşecek kızıl dev aşaması sırasında yutulması halinde bile insanlığın dış Güneş sisteminde sığınacak bir yer bulabileceğini belirtiyor. Jüpiter’in Europa, Callisto ve Ganymede gibi birkaç uydusu ile Satürn’ün etrafındaki Enceladus, kızıl devin dış katmanları genişledikçe eriyebilecek donuk su okyanusları barındırıyor. “Güneş kızıl bir deve dönüşürken, yaşanabilir bölge Jüpiter ve Satürn’ün yörüngesine doğru geçecek ve bu uyduların pek çoğu okyanus gezegenleri haline gelecek” diyor Zhang. “Bence o durumda insanlık oraya göç edebilir.”
Makalenin diğer yazarları arasında KMT-2020-BLG-0414 hakkındaki ilk makalenin eş yazarları olan ve Çin’in Pekin şehrindeki Tsinghua Üniversitesinde çalışan Weicheng Zang ile Shude Mao; şu an ABD, Pasadena’daki California Teknoloji Enstitüsünde yardımcı profesör olarak görev yapan ve önceden Berkeley Üniversitesi’nde doktora öğrencisi olan Kerim El-Bedri; ABD, Seattle’daki Washington Üniversitesinde çalışan Eric Agol; ABD, Columbus’taki Ohio Eyalet Üniversitesinde çalışan B. Scott Gaudi; ABD, San Diego – California Üniversitesinde çalışan Quinn Konopacky; Berkeley Üniversitesi’nde çalışan Natalie LeBaron ve ABD, College Park’taki Maryland Üniversitesinde çalışan Sean Terry bulunmaktadır.
