Ötegezegenlerin Peşinde

1995’te yıldızına aşırı yakın yörüngede dolanan bir gaz devinin keşfinden sonra gökyüzü garip ve egzotik ötegezegenlerle dolmuş durumda. (Ötegezegen: Diğer yıldızların yörüngesinde dönen gezegenler.) Üstelik hepsi de birbirinden tuhaf. Sıcak Jüpiterler mi ararsınız, minik-Neptünler mi, yoksa “Süper-Dünya’’lar mı? Hepsi  de mevcut! Ya göğünde iki veya üç güneş doğup batanlara ne dersiniz? Peki, tüm yüzeyi lavlarla kaplanmış olan kayalık gezegenler ya da göğünden cam yağanlar? Bunlar sadece bir kısmı. Samanyolu Gökadası’nda şimdiye kadar 4.300’den fazla dış gezegen keşfedildi. Bu sadece bir başlangıç. Gerçek sayının trilyonu geçtiği düşünülüyor.

Dünya dışı yaşam umudu, ötegezegenlerin keşfiyle birlikte daha da artmış durumda. Yaşam barındıran gezegenlerle ilgili bilgisayar simülasyonları gittikçe gerçeklik kazanıyor. Kendi Güneş Sistemimizdeki olası yaşanabilir dünyalarla ilgili ortaya çıkan gerçekler de ötegezegenlerde yaşam arayanların elini güçlendiriyor. Örneğin Mars, Jüpiter’in uydusu Europa ve Satürn’ün Enceladus’unda umut vaat eden keşifler yapılmış durumda. Yaşamın kökenini ve ortaya çıkması için gereken koşulları anlamaya çalışan gezegen bilimciler, ötegezegen avcıları ve astrobiyologlar güçlerini birleştirmeye başladı. Savaş pek çok cephede yürütülüyor. NASA, üniversiteler ve uluslararası ortaklar yardımıyla bu çalışmalarda öncülük ediyor. NASA’nın Washington’daki merkezinde bulunan Ötegezegen Keşif Programı’nda çalışan Doug Hudgins şöyle diyor:

“Sadece dış gezegen topluluğunun enerjisini, yenilikçiliğini ve yaratıcılığını görmek, heyecanlanmamız için yeterli. Alanı çekici kılan şeylerden biri de insan olarak dünya görüşümüzde oynadığı rol. Yalnız mıyız? Bu soru doğrudan insanlığın varoluş sorunuyla ilgili.”

İlk Keşif: “Sıcak Jüpiter”

Bulunan ilk ötegezegen olmasa da, 51 Pegasi b, Güneş benzeri bir yıldızın yörüngesinde tespit edilen ilk gezegendi. Gezegenin varlığı 1995’te doğrulandığında uluslararası bir heyecan dalgası yaratarak yeni bir keşif çağını başlattı. Jüpiteri’in yaklaşık yarısı kütlesinde bir gaz devi olan 51 Peg, yıldızına o kadar yakındı ki, orada bir yıl –gezegenin yıldızı etrafındaki bir tur atması için geçen süre– sadece 4 gündü. Bu durum, 51 Peg’i inanılmaz derecede sıcak yapıyordu. Gezegende yaşam söz konusu bile olamazdı. Ancak 51 Peg, ötegezegenlerin “yalpalama” veya “açısal hız” yöntemi ile tespit edilebileceğini gösterdi. Bir gezegen yıldızın etrafında dönerken, yıldız da gezegenin etrafında dönerek önce bir yöne, sonra öteki yöne yalpalar ve bu hareket, yıldız ışığındaki renk kaymasından tespit edilebilir.

Bu yöntem birçok ötegezegenin keşfini sağladı. Hâlâ önemli bir tespit yöntemi. Ancak 2009’dan sonra “tutulma” yöntemi ön plana çıkmış görünüyor. “Geçiş/transit” yöntemi olarak da adlandırılan tutulma yöntemi, bir gezegenin yıldızının önünden geçerken, yıldızın ışığını hafifçe karartmasına dayanıyor. Önünden gezegen geçen bir yıldızın parlaklığındaki azalma genellikle %1’den az. NASA’ya ait olan Kepler Uzay Teleskopu, 2009’da fırlatıldığından beri birçok geçiş saptadı. Şu anda ötegezegen arayışında baskın yöntem haline geldi.  Kepler teleskobu 2019’da emekli olmasına rağmen bilim insanları hâlâ onun gönderdiği veriler üzerinde çalışmaya devam ediyor.

Diğer yöntemlerle de birkaç ötegezegen keşfedildi. Önümüzdeki on yıllarda doğrudan gözlemleyerek ötegezegenleri keşfetmeye başlayacağımız umuluyor. Şimdiye kadar sadece birkaç ötegezegen doğrudan görüntülenebildi. Bunlar, yıldızın teleskopla çekilmiş fotoğrafında birkaç piksel büyüklüğünde yer kaplıyordu. Doğrudan gözlemle ancak çok büyük ve yeni oluşmuş gezegenler görüntülenebiliyor. Yaşlı gezegenlerin, yani yıldızlarından aldıkları ışığı yansıtan gezegenlerin, özel olarak inşa edilmiş uzay teleskoplarıyla görüntülenmesi hedefleniyor. Bu tür teleskoplar, koronagraf adı verilen bir tür yıldız filtresi (ya da engeli) kullanırlar. Teleskobun içinde yer alan bir maske, prizma, ayna ya da filtre, yıldız ışığını süzerek etrafındaki gezegenleri ortaya çıkarır.

Bir diğer teknoloji, uzay teleskobunun yaklaşık 40.000 kilometre önüne, bir futbol sahası büyüklüğünde ve ayçiçeği şeklindeki bir engel yerleştirmektir. (Buna “yıldız şemsiyesi” deniyor.) Yıldız şemsiyesi, yıldız ışığını kapatarak etrafındaki gezegenlerin görünmesini sağlar.

Dünya’nın Bir Eşini Bulmak

Nihai hedef, en çok bulmak istediğimiz, aynı zamanda da bulması en zor olanı bulmak: Güneş benzeri bir yıldızın yörüngesinde bizimkine benzer bir yıl uzunluğuna ve yörüngeye sahip, Dünya büyüklüğünde bir gezegen! Şimdiye kadar bulunan binlerce ötegezegen içinde, Dünya benzeri bir tanesinin olmaması size şaşırtıcı görünebilir. Ancak, elimizdeki teknolojilerin yetersizliği düşünüldüğünde bu durum o kadar da gizemli değil. Teleskoplar 1990’lardan beri şaşırtıcı bir ilerleme kaydetseler de şu an olanaklarının sınırına dayanmış durumdalar. Onlarca veya yüzlerce ışık yılı uzaktaki ötegezegenler genellikle görülemeyecek kadar sönük. Yıldızlarının parıltısında kayboluyorlar. Işık engelleme teknolojisi bir gün bu zorluğun üstesinden gelebilir, ama şimdilik bunu yapamıyoruz. Hudgins, “Ötegezegenler aşırı derecede sönük,” diyor.

Yörünge uzaklığı sorununun çözümü daha da güç. Uzay teleskopları Güneş benzeri yıldızların etrafındaki Dünya büyüklüğündeki gezegenlerin geçişlerini belirleyecek kadar güçlü. Ancak büyük çaplı yörüngeleri tespit etmek için gözlem süresini çok uzun tutmak gerekiyor (Bunların geçiş süresi daha uzun olacaktır). Örneğin, bir ötegezegenin dolanım süresinin Dünya ile aynı olduğunu kabul edersek, böylesi bir gezegenin yıldızının önünden ikinci geçişini görmek için 365 gün beklemek gerekir. Tarih yazan Kepler Uzay Teleskobu tek bir yıldız üzerinde bu kadar uzun süre gözlem yapamaz. O zamandan beri fırlatılan hiçbir teleskop da bunu yapamıyor.

TRAPPIST-1 adlı bir yıldızın etrafında dönen Dünya büyüklüğünde yedi gezegen gibi, Dünya’ya yakın büyüklükte birçok küçük, kayalık gezegen keşfedildi. Ancak şimdiye kadar bulunanların hepsi de Güneş’imizden daha küçük ve soğuk olan kırmızı cüce yıldızların yörüngesinde dolanan gezegenlerdi. Bu gezegenlerin bazıları yaşanabilir olsa da, yıl uzunlukları tipik olarak sadece birkaç gün (Yıldızına bu denli yakın bir gezegende yaşam olabilmesi güç de olsa mümkündür. Eğer yıldız çok soğuksa, uygun uzaklıktaki bir gezegen sıvı su bulundurabilecek sıcaklıkta olabilir). Kırmızı cücelerin, özellikle genç olanların sık sık gaz püskürtmek gibi kötü bir alışkanlıkları var. Bu durum, ateşe yakın uçan güvelerin başına gelen felaketin yakın yörüngede dolanan gezegenlerin de başına gelebileceğini düşündürüyor. Bu da onları uygun yaşam adayları olmaktan çıkarıyor.

Dünya-Güneş sisteminin bir benzerini bulmak, hatta yaşam için muhtemel bir yuva bulmak, bizimkine benzeyen bir dünya aramaktan daha fazlasını gerektiriyor. Her şeyden önce Dünya’da yaşamın nasıl ortaya çıktığını anlamalıyız. Bu da kökenlerimizi araştırmak anlamına geliyor. Dahası yeni doğmuş bir yıldızın etrafındaki gaz ve toz diskinden kardeş gezegenlerin nasıl doğduğunu da anlamamız şart. Bizimkine benzeyen, dış yörüngelerde gaz devleri ve iç yörüngelerde küçük kayalık gezegenlerin dolandığı Güneş sistemleri evrende yaygın mı yoksa nadir mi? Sistemimiz diğer sistemlere benziyor mu, yoksa istisna mıyız? Hudgins, “Gezegen sistemimizin tipik olup olmadığını bile bilmiyoruz,” diyor. “Elimizde tam bir resim yok.”

Belki de en garip gezegenler, sistemimizde bulunmayan, başka yerlerde gördüğümüz gezegenlerdir. “Süper Dünyalar” ( Dünya’nın 1,8 katı büyüklüğündeki gezegenler) galakside oldukça yaygınmış gibi görünüyor. Bunlar Dünya benzeri büyük kayalık gezegenler mi yoksa daha çok Neptün gibi gaz devleri mi? Bunu dahi söyleyemiyoruz. “Mini Neptün” olarak adlandırılan başka bir gezegen türü, muhtemelen adlarının çağrıştırdığı gibi Neptün’den daha küçük gaz gezegenleri. Peki, neden bizim sistemimizde böyle bir “mini Neptün” yokken evrende bu kadar çok bulunuyor?

Boyutlarda Gizemli Bir ‘Boşluk’

Bulduklarımız kadar bulamadıklarımız da bizi şaşırtıyor. Süper Dünyalar ile mini Neptünler arasında bir boşluk var. Neden ara boyutlarda bu kadar az gezegen var? 2017’de yazdığı bir makalede bu durumu özetleyen bilim insanı B. J. Fulton’a atfen bu eksikliğe “Fulton Boşluğu” deniliyor. Caltech’te çalışan gökbilimci Fulton, şu anda boşluğun neden var olduğunu ve farklı yıldız türleri etrafındaki gezegenlerde bu durumun değişip değişmeyeceğini anlamak için çalıştığını söylüyor. Fulton, “Gerçekten de bir boşluk var ve yıldız büyüdükçe boşluk ve etrafındaki gezegenler de orantılı olarak büyüyor gibi görünüyor,” diyor. “Bunun sadece küçük bir ipucu olduğunu söyleyebilirim –henüz güçlü bir kanıta sahip değiliz.”

Bunun gibi soruları yanıtlamak için dış gezegenleri ve yıldızları gözlemlemek yeterli değil, aynı zamanda bilgisayar simülasyonları ve modeller üzerinde de çalışmalıyız. Bu tür modeller giderek karmaşıklaşıyor ve gezegen atmosferleri ile gezegen oluşturan gaz ve toz bulutunu daha iyi temsil etmeye başlıyor. Ayrıca oluşumları sırasında gezegenlerin yıldızın yakınına ya da yıldızdan uzağa doğru nasıl göç ettiklerini anlamamızı sağlayacak şekilde geliştiriliyor. Modeller, asla gerçeği her yönüyle yansıtamaz. Bunun için bütün sistemin bire bir modellenmesi gerekir. Ancak, sistemlerin fiziksel yapısını ve özelliklerini keşfetmemizi sağlayarak yaşanabilir gezegenleri ortaya çıkaran koşulları belirlememize yardım edebilirler.

Bu modeller, yakın zamanda fırlatılacak olan ve öte-gezegenlerin atmosferlerini “okuyabilen” uzay teleskopları için kritik öneme sahip olacak. James Webb Uzay Teleskobu’nun  2021’in sonlarında fırlatılması bekleniyor. Teleskop, gezegen atmosferinden geçen ışığın tayfını analiz ederek atmosferin bir tür barkodunu çıkaracak ve böylece atmosferin yapısını, yani içindeki gazları belirlememizi sağlayacak. Bu gazlardan bir kısmı (oksijen gibi) “biyolojik imzalar” yani yaşam işaretleri olabilir. Ancak, belli bir gazın (biyoimzanın) varlığı, yaşamın varlığını kesin olarak kanıtlamaya yetmeyecektir. NASA’nın Sanal Gezegen Laboratuvarı’ndan astrofizikçi Vikki Meadows, “Heyt be, işte oksijeni bulduk!” gibi basit bir şey olmayacağını söylüyor. “Oksijenin çevresel birtakım koşulların sonucunda oluşmadığını garanti edebilir miyiz? Oksijenin hayat kaynaklı olmayıp, birtakım gezegensel süreçlerden gelmediğini kanıtlayabilir miyiz?”

İşte bu noktada modelleme devreye giriyor. Meadows’un çalıştığı laboratuvar bu tür olası dünyaların modellerini oluşturuyor. Gelecekte yapılacak olan uzay ve yer teleskopları, ötegezegen atmosferlerinde oksijen bulsa bile, nereden geldiğini bilmek çok daha önemli olacak. Çünkü bazı modeller oksijenin yaşam olmadan da ortaya çıkabileceğini gösteriyor. Meadows, “Baktığımız gezegeni olabildiğince iyi anlamalıyız, yanılgıya karşı dikkatli olmalıyız,” diyor. “Gezegenin bir atmosferi var mı? Varsa, nasıl bir şey? Okyanusları var mı? Bulduğumuz şey gerçekten de gezegende var olan bir hayat türü mü?”

Bulduğumuz ötegezegenler daha da garipleştikçe onları anlamanın anahtarı modelleme hâline geliyor. Yaşam arayışının anahtarı astrobiyologlar, model yapıcıları, gezegen uzmanları ve ötegezegen avcıları olacak. Hudgins, yalnızca tek bir elemente bakmanın yeterli olmayacağını, gezegeni bir bütün olarak ele almamız gerektiğini vurguluyor. Ancak bu şekilde bir gezegende hayat olup olmadığına karar verebileceğiz.

“En önemli iş, bir çerçeve oluşturmaya çalışmak,” diyor. “Astrobiyologlar, gezegen bilimciler ve astrofizikçi-teknologlar bir araya gelerek karşılaştırmalı gezegen-bilimi alanında çalışabilirler mi? Ötegezegenlerde hayat arayışı bir gerçek hâline gelebilir mi?”

Görünüşe göre bundan daha yüksek bir amaç olamaz.

“Bir öte-gezegende yaşamı tespit ettiğimiz gün ikinci bir Kopernik devrimi yaşanacak,” diyor Hudgins. “Bu keşif insanlığı sonsuza dek değiştirecektir.”

Kaynak