22 Şubat 2017

Aşırı Soğuk Cüce ve Yedi Gezegen

Fevkalade Zengin Gezegen Sisteminde Ilık, Dünya Boyutunda Gezegenler Bulundu

Gökbilimciler, sadece 40 ışık-yılı uzaklıkta yedi Dünya boyutunda gezegen buldu. Gezegenlerin hepsi, TRAPPIST-1 olarak da bilinen aşırı soğuk bir cüce yıldız olan ana yıldızlarının önünden geçerken; ESO’nun Çok Büyük teleskopu da dâhil olmak üzere yer ve uzay merkezli teleskoplar kullanılarak tespit edildi. Nature dergisinde bugün yayımlanan makaleye göre bu gezegenlerden üçü yaşanabilir bölgede bulunuyor ve bunlar yüzeylerinde su okyanusları barındırıyor olabilir; bu durum yıldız sisteminin yaşama ev sahipliği yapma ihtimalini arttırıyor. Bu sistem hem en fazla sayıda dünya büyüklüğünde gezegene hem de en fazla sayıda yüzeyinde sıvı su bulunabilecek gezegene ev sahipliği yapıyor.

Gökbilimciler, sadece 40 ışık-yılı uzaklıkta yedi tane dünya boyutunda gezegen buldu. Gezegenlerin hepsi, TRAPPIST-1 olarak da bilinen aşırı soğuk bir cüce yıldız çevresinde dolanıyor. (Telif: ESO/M. Kornmesser/spaceengine.org)

Gökbilimciler; ESO’nun La Silla gözlemevindeki TRAPPIST-Güney teleskopunu, Paranal gözlemevindeki Çok Büyük teleskopu, NASA Spitzer teleskopunu ve Dünya genelinde diğer teleskopları kullanarak [1], soğuk kırmızı cüce TRAPPIST-1 [2] yıldızının yörüngesinde dolanan en az yedi küçük gezegenin varlığını doğruladı. Yıldıza yakından uzağa doğru TRAPPIST-1b, c, d, e, f, g ve h olarak adlandırılan gezegenlerin boyutu Dünyamızınkiyle [3] benzer.

Gezegenlerin yörüngeleri, Jüpiter’in Galileo Uyduları’ndan daha büyük değil ve Güneş Sistemi’ndeki Merkür’ün yörüngesinden daha küçük. Ancak, TRAPPIST-1’in az kütleye ve düşük sıcaklığa sahip olması, gezegenlerine ulaşan enerjinin Güneş sistemindeki iç gezegenlerin aldığı enerjiyle benzer olduğu anlamına geliyor, örneğin TRAPPIST-1c, d ve e gezegenlerinin aldığı enerji miktarı sırasıyla Venüs, Dünya ve Mars’a ulaşan enerjiyle yaklaşık olarak aynı. (Telif: ESO/O. Furtak).

Yıldızın önünden geçen her bir gezegenin yıldızın ışığında neden olduğu azalmalar (geçiş olarak da bilinir), gökbilimcilere gezegenlerin büyüklükleri, bileşenleri ve yörüngeleri [4] hakkında bilgi elde etme imkânı sağladı. Gökbilimciler, iç bölgedeki en az altı gezegenin büyüklük ve sıcaklıklarının Dünya ile kıyaslanabilir olduğunu buldu.

Belçika’daki Liège Üniversitesindeki STAR Enstitüsünden, başyazar Michaël Gillon bulgulardan memnun: “Bu inanılmaz bir gezegen sistemi; sadece çok fazla sayıda gezegen bulduğumuz için değil, boyutları şaşırtıcı derecede Dünya ile benzer olduğu için de.”

TRAPPIST-1, güneşin sadece %8’i kadar olan kütlesiyle yıldızsal anlamda aslında çok küçük aslına bakarsak Jüpiter’den sadece birazcık büyük ve Kova takımyıldızının yakınında olmasına rağmen çok sönük görünüyor. Gökbilimciler, bunun gibi cüce yıldızların yakın yörüngelerinde çok sayıda dünya boyutunda gezegen barındırdığını düşünüyor; bu da onları dünya dışı yaşam avında umut vadeden hedefler yapıyor. Ancak TRAPPIST-1 bu özelliklere sahip bulunan ilk sistem.

Telif: ESO/O. Furtak

Ortak yazar Amaury Triaud açıklıyor: “TRAPPIST-1 gibi cüce yıldızlardan yayılan enerji Güneş’inkinden çok daha az. Eğer yüzeylerinde su varsa gezegenlerin, yıldıza bizim Güneş Sistemi’nde gördüğümüzden daha yakın yörüngelerde olması gerekir. Neyse ki, bu şekilde bir dizilim, tam olarak TRAPPIST-1 yıldızının etrafında gördüğümüzle aynı.”

Ekip, sistemdeki tüm gezenlerin büyüklüklerinin Güneş sistemindeki Dünya ve Venüs ile benzer ya da biraz küçük olduğunu belirledi. Yoğunluk hesaplamaları, en az altı iç gezgenin muhtemelen kayalık olduğunu ileri sürüyor.

Gezegenlerin yörüngeleri, Jüpiter’in Galileo uydularından daha büyük değil ve Güneş sistemindeki Merkür’ün yörüngesinden daha küçük. Ancak, TRAPPIST-1’in az kütleye ve düşük sıcaklığa sahip olması, gezegenlerine ulaşan enerjinin Güneş sistemindeki iç gezegenlerin aldığı enerjiyle benzer olduğu anlamına geliyor, örneğin TRAPPIST-1c, d ve e gezegenlerinin aldığı enerji miktarı sırasıyla Venüs, Dünya ve Mars’a ulaşan enerjiyle yaklaşık olarak aynı.

TRAPPIST-1 sistemi ile Güneş sistemi cisimlerinin karşılaştırılması. (Telif: ESO/O. Furtak)

Gezegenlerin yörüngeleri (1 AU Dünya-Güneş uzaklığıdır) (Telif: ESO/M. Gillon et al.).

Bazı gezegenlerin yörüngeleri onları diğerlerine göre daha güçlü aday yapsa da sistemde keşfedilen yedi gezegenin tümünün yüzeyinde sıvı su bulunma ihtimali var. İklim modellemeleri iç gezegenler TRAPPIST-1b, c ve d’nin, yüzeylerindeki olası küçük bölgeler dışında, büyük ihtimalle sıvı su barındırmak için çok sıcak olduğunu ortaya koydu. Sıvı su bulundurmak için çok uzak ve soğuk gibi görünmesine rağmen başka bir ısıtma sürecinin olmadığı farz edilirse [5] sistemin dış gezegeni olan TRAPPİST-1h’in yörünge uzaklığı doğrulanmadı. Ancak TRAPPİST-1e, f ve g, gezegen avcısı gökbilimciler için kutsal birer varlığı simgeliyor çünkü yörüngeleri yıldızın yaşanabilir bölgesinde bulunuyor ve yüzeyleri su okyanuslarına ev sahipliği yapıyor olabilir [6].

Güneş ile TRAPPIST-1 yıldızının karşılaştırılması. (Telif: ESO)

Bu yeni keşifler TRAPPIST-1 sistemini gelecek çalışmalar için çok önemli bir hedef yapıyor. NASA/ESA Hubble Uzay teleskopu hâlihazırda gezegenlerin atmosferlerini araştırmak için kullanılıyor ve ekip üyesi Emmanuël Jehin gelecekteki ihtimaller konusunda heyecanlı: “ESO’nun Avrupa Çok Büyük teleskopu ve NASA/ESA/CSA James Webb teleskopu gibi yeni nesil teleskoplarla birlikte çok yakında bu gezegenlerde su ve belki de yaşamın bile delillerini arayabileceğiz.”

Telif: NASA/R. Hurt/T. Pyle

Notlar

[1] Ekip NASA Spitzer teleskopunun yanında birçok yer merkezli tesisi de kullandı: Şili’deki ESO’nun La Silla gözlemevindeki TRAPPIST-Güney, Şili’deki ESO’nun Çok Büyük teleskopundaki HAWK-I, Fas’taki TRAPPIST-Kuzey, Hawai’deki 3.8-metrelik UKIRT, Kanarya Adaları’ndaki La Palma’da bulunan 2-metrelik Liverpool ve 4-metrelik  William Herschel teleskopları ve Güney Africa’daki 1-metrelik SAAO teleskopu.

[2] TRAPPIST-Güney (Geçiş Yapan Gezegenler ve Gezegenimsiler Küçük Teleskopu-Güney), Liège Üniversitesi’nden kumanda edilen ve Şili’de ESO’nun La Silla Gözlemevi’nde bulunan Belçika’ya özgü 0.6-metrelik robotik bir teleskoptur. Zamanının büyük çoğunluğunu, en yakındaki 60 tane çok soğuk cüce yıldızın ve kahverengi cücenin (çekirdeklerinde nükleer füzyon tepkimeleri başlatacak kadar kütleye sahip olamayan yıldız) ışığını gözlemleyerek, gezegen geçişinin kanıtlarını arayarak geçirir. TRAPPIST-Güney,  ikiz kardeşi TRAPPIST-Kuzey ile birlikte SPECULOOS sisteminin habercileridir, bu sistem şu sıralar ESO’nun Paranal Gözlemevi’ne kurulmaktadır.

[3] 2016 yılının başlarında, yine Michaël Gillon tarafından yönetilen bir gökbilimci ekibi TRAPPIST-1’in yörüngesindeki 3 gezegenin keşfini duyurdu. Çok Büyük teleskopun üzerindeki HAWK-I aracıyla gözlemledikleri üçlü geçiş sayesinde bu sistemin takip eden gözlemlerine yoğunlaştılar. Bu geçiş, yıldızın etrafında dolanan henüz bilinmeyen en az bir tane daha gezegenin var olduğunu gösterdi. Ve bu tarihi ışık eğrisi ilk kez ikisi yaşanabilir bölgede olan 3 ılıman dünya boyutlu gezegenin yıldızın önünden aynı anda geçtiğini gösterdi.

[4] Bu, gökbilimcilerin,  yıldızın yörüngesinde bir gezegenin olup olmadığını belirlemek için kullandıkları başlıca yöntemlerden biridir. Gökbilimciler, dünyanın görüşü doğrultusunda ana yıldızın önünden bir gezegenin geçmesi sebebiyle yıldızın ışığının bir kısmı engelleniyor gökbilimcilerin söylediği gibi, geçiş yapıyor mu diye görmek için yıldızdan gelen ışığa bakıyorlar. Gezegen yıldızın yörüngesinde dolanırken ne zaman yıldızın önünden geçse yıldızdan gelen ışıkta düzenli, küçük azalmalar görmeyi bekliyoruz.

[5] Böyle bir süreç gel-gitsel ısınmayı içerebilir, TRAPPIST-1’ın kütleçekimi gezegeni düzenli olarak deforme eder ki bu da gezegenin içinde sürtünme kuvveti oluşturup ısı üretir. Bu süreç, Jüpiter’in Io uydusundaki aktif volkanizmayı yönlendiriyor. Eğer TRAPPIST-1h ilkel, hidrojen bakımından zengin bir atmosfer tutabiliyorsa ısı kaybı çok az olabilir.

[6] Bu keşif aynı zamanda birbirleriyle yakın rezonans halinde yörüngede dolanan bilinen en büyük ötegezegen zincirini temsil ediyor. Gökbilimciler, her bir gezegenin yıldız etrafındaki dönüşünü ne kadar sürede tamamladığını -periyodunu-  dikkatli bir şekilde hesapladı ve sonra her bir gezegenin periyodu ve bir uzaktaki komşusunun periyodunun birbirine oranını buldu. İçteki 6 TRAPPIST-1 yıldızının gezegenlerinin komşularıyla periyod oranları basit kesirlere yakın çıktı, örneğin 5:3 ve 3:2 gibi. Bu, gezegenlerin büyük olasılıkla yıldızdan daha uzakta oluştuğu ve zamanla içeri, şimdiki konumlarına doğru hareket ettiği anlamına geliyor. Eğer böyleyse, bu gezegenler, buzlu yüzey ve/veya bir atmosfer içerebilen düşük yoğunluklu ve uçucu-zengin dünyalar olabilir.

Özetle TRAPPIST-1 sistemi. (Telif: NASA)


ESO-Türkiye

(Arif Solmaz, Çağ Üniversitesi – Uzay Gözlem ve Araştırma Merkezi, Mersin

Ayşegül Şen, Orta Doğu Teknik Üniversitesi – Bilgisayar Mühendisliği/Fizik Bölümü, Ankara)


Bu yayında 2 Yorum
  1. Oguz VELİ dedi ki:

    7 yeni gezegen keşfi inanılmaz bir keşif. Hocam aklıma takılan bazı sorular var. 1-) Yıldızın Jüpiter büyüklüğüne yakın olduğu hesaplanmış. Füzyon tepkimesi nasıl oluşmuş bu büyüklükte bir yıldızda.

    2-) Gezegenlerin orbital periyotları çok kısa ve yıldızlarına çok yakın. Bu durumda gezegenler kendi çevresinde dönem kabiliyetleri nasıl etkilenir. Hareket kanunları çerçevesinde yıldıza aynı yüzü sabit mi kalır gezegenlerin? Bunun haricinde Yıldızdan gelen şiddetli radyasyona maruz kalırlarmı? Yoksa gezegenlerin manyetik atmosferleri o yakınlıktaki radyasyonu ve güneş rüzgarlarını engellemeye yeter mi?

    • Ümit Fuat Özyar dedi ki:

      Bu yıldız çok küçük kütleli. Bu nedenle Jüpiter’e yakın bir kütlesi var diye benzetme yapılmış. Gerçekte Jüpiter’den biraz büyük kütleli milyonlarca yıldız olduğu tahmin ediliyor. Samanyolu’ndaki yıldız sayısının sanılandan çok daha fazla olduğu ortaya çıkmıştı. Nedeni ise bu tür küçük yıldızlar. Cüce yıldızları görmek zor olduğundan bilinenlerin sayısı çok az. Bu arada Jüpiter’in çekirdeğinde de küçük de olsa füzyon tepkimesi oluyor. Bu nedenle olması gerekenden daha parlak görünür.
      Gezegenler ise yıldızın küçüklüğüne göre olağan yörüngelerde. Onlar için bir sıkıntı yok. Işıma az olduğundan onları tehdit edecek birşey yok. Belki en yakındaki etkilenebilir ama onun için biraz daha veri gerekiyor. Güneş rüzgarı denilen yıldızdan kopan parçacık yoğunluğu da yıldızın cüce olmasından dolayı daha az olması gerek.

Düşünceniz

XHTML: Bu kodlardan yararlanabilirsiniz.: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

*