TRAPPIST-1 sistemi ile ilgili önemli keşif iki farklı kaynaktan geldi. Birini az önce Hubble sayfasından paylaştım. Diğer duyuru ise ESO sayfasında yayınlandı. Her iki haber de sistemdeki gezegenlerde büyük bir olasılıkla su olabileceği belirtiyor. Bu önemli keşfi tek haberle sınırlamak yerine ikinci haberi gökbilimcimiz Arif Solmaz’ın çevirisiyle süslemek gerekliydi.
Dünya-boyutlarındaki ötegezegenlerin yapıtaşlarına ilk bakış
Yeni bir çalışmaya göre yakın, soğuk-cüce yıldız TRAPPIST-1’in etrafındaki yedi gezegenin çoğunlukla kayalık ve bazılarının Dünya’dan daha çok suya sahip olabileceği bulundu. Gezegenlerin yoğunlukları artık daha hassas bir şekilde biliniyor, bu sayede bazılarının kütlelerinin yüzde beşi oranında suya sahip olduğu düşünülüyor — Dünya’nın okyanuslarından 250 kat daha fazla. Yıldıza daha yakın olan sıcak gezegenlerin yoğun ve buharlı bir atmosferi, daha uzaktakilerin ise buzdan yüzeyleri olabilir. Boyut, yoğunluk ve yıldızdan gelen radyasyon miktarına göre, içlerinden Dünya’ya en benzer olanı dördüncü sıradaki. Yedi gezegen içerisindeki en kayalık gezegenin bu olduğu görülüyor ve potansiyel olarak sıvı suya sahip olabilir.
Yeryüzünden sadece 40 ışık-yılı uzaklıktaki sönük kırmızı yıldız TRAPPIST-1’in etrafındaki gezegenler ilk kez 2016 yılında ESO’nun La Silla Gözlemevi’ndeki TRAPPIST-Güney teleskopu ile tespit edildi. Takip eden yılda, aralarında yer -konuşlu ESO’nun Çok Büyük Teleskopu ve NASA’nın Spitzer Uzay Teleskopu ile yapılan yeni gözlemler, sistemde her biri Dünya’ya benzer boyutlarda en az yedi gezegenin olduğunu ortaya çıkardı. Merkezi yıldızdan uzaklıklarına göre gezegenlere TRAPPIST-1b, c, d, e, f, g ve h isimleri verildi [1].
Şimdi hem yerden ESO’nun Paranal Gözlemevi’ndeki neredeyse tamamlanmış SPECULOOS tesisi hem de NASA’nın Spitzer Uzay Teleskopu ve Kepler Uzay Teleskopu ile yeni gözlemler yapıldı. İsviçre’deki Bern Üniversitesi’nden bilimci Simon Grimm liderliğindeki bir araştırma grubu eldeki tüm verileri incelemek için oldukça karmaşık bilgisayar modelleri kullanarak gezegenlerin yoğunluk bilgisini bilinen en duyarlı hale getirdi [2].
Kütlelerin nasıl bulunduğunu şöyle açıklıyor Simon Grimm: “TRAPPIST-1 gezegenleri birbirlerine öyle yakınlar ki, kütleçekimsel olarak etkileşim halindeler, bu nedenle de yıldızın önünden geçişlerinde hafif kaymalar yaşanıyor. Bu kayma miktarları gezegenlerin kütlelerine, uzaklıklarına ve diğer yörünge değişkenlerine bağlı oluyor. Bir bilgisayar modeli yardımıyla hesapladığımız geçişler gözlenen değerlere eşit oluncaya kadar gezegenlerin yörüngelerini deniyoruz ve bu sayede gezegen kütle bilgisine ulaşabiliyoruz.”
Ekip üyesi Eric Agol ise çalışmanın önemini şu şekilde açıklıyor: “Bir süredir ötegezegen araştırmalarının hedefi boyut ve sıcaklık açısından Dünya-benzeri gezegenlerin bileşimlerini belirmeye yoğunlaştı. TRAPPIST-1’in keşfi ve ESO’nun Şili’deki tesislerinin yetenekleri ile NASA’nın yörüngedeki Spitzer Uzay Teleskopu bunu mümkün hale getirdi — yani Dünya-boyutlarındaki ötegezegenlerin nelerden oluştuğuna dair ilk izlenimlerimizi almış olduk.”
Yoğunluk ölçümleri gezegenlerin bileşenlerine ait modellerle birleştirildiğinde yedi TRAPPIST-1 gezegeninin kurak kayalık gezegenler olmadığı ortaya çıkıyor. Bazı durumlarda gezegen kütlesinin % 5’ine varan oranlarda, muhtemelen su [3] gibi uçucu maddelerden bolca içerdikleri görülüyor — Yeryüzünde bulunan % 0.02 oranındaki su miktarına karşın oldukça yüksek bir miktar!
“Gezegenin bileşimi açısından önemli olsa da, yoğunluklar yaşanabilirlik açısından yeterli şeyler söylemiyor. Bununla birlikte, çalışmamız bu gezegenlerin yaşamı destekleyip desteklemediği konusundaki keşiflerimize devam ederken önemli bir adım olarak görülüyor,” diyor Bern Üniversitesi’nden eş-yazar Brice-Olivier Demory.
En içteki gezegenler TRAPPIST-1b ve c’nin kayalık çekirdeklere ve Dünya’nınkinden daha kalın bir atmosfere sahip olduğu düşünülüyor. Diğer yandan TRAPPIST-1d ise Dünya’nın yüzde 30’u civarındaki kütlesiyle en hafif olanları. Gökbilimciler bu gezegenin geniş bir atmosferi, okyanus ya da buz tabasıyla kaplı olup olmadığı konusunda emin değiller.
Bilim insanları sistemde Dünya’dan bir miktar daha yoğun tek gezegen olan TRAPPIST-1e’nin, yoğun bir demirden çekirdeğe sahip olabileceği ve bunun kalın bir atmosfer tabakası, okyanus ya da buz tabakası gerektirmediği konusunda şaşırmış durumdalar. TRAPPIST-1e’nin diğer gezegenlere göre yapısal olarak çok daha kayalık olması gizemini koruyor. Boyut, yoğunluk ve yıldızdan gelen ışınım miktarına göre bu gezegen Dünya’ya en benzer olanı.
TRAPPIST-1f, g ve h ise yıldızdan, yüzeylerindeki suyun donarak buza dönüşebileceği kadar uzaklar. Eğer ince bir atmosferleri varsa bile, Dünya’da bulunan karbon dioksit gibi ağır moleküllerden yoksun olacaktır.
“En yoğun gezegenler yıldıza en yakın olanlar değil, diğer yandan daha soğuk olanlar ise kalın bir atmosfer tabakasına sahip değiller ve bu oldukça ilginç,” diyor İsviçre’deki Zürih Üniversitesi’nden eş-yazar Caroline Dorn.
TRAPPIST-1 sistemi aralarında ESO’nun Aşırı Büyük Teleskopu ve NASA/ESA/CSA James Webb Uzay Teleskopu’nun da bulunduğu yer ve uzay konuşlu çoğu tesis tarafından gelecekte yoğun incelemelerin odağında olmaya devam edecek.
Gökbilimciler ayrıca TRAPPIST-1 gibi sönük kırmızı yıldızların etrafındaki diğer gezegenleri araştırmaya devam ediyorlar. Ekip üyesi Michaël Gillon bunu şöyle açıklıyor [4]: “Bu sonuçlar TRAPPIST-1 gibi yakın soğuk cüce yıldızların etrafında geçiş yapan yersel gezegenlere olan ilgiyi vurguluyor. Bu tam olarak ESO’nun Şili’deki Paranal Gözlemevi’nde görevine başlayacak olan yeni ötegezegen avcısı SPECULOOS’un hedefindeki şey.”
Notlar
[1] Gezegenler şu gözlemevleri ve teleskoplar tarafından keşfedilmiştir; ESO’nun Şili’deki Paranal Gözlemevi’nde bulunan TRAPPIST-Güney; Fas’taki TRAPPIST-Kuzey; yörüngedeki NASA Spitzer Uzay Teleskopu; ESO’nun Paranal Gözlemevi’ndeki Çok Büyük Teleskop’a bağlı olan HAWK-I aygıtı; Hawaii’deki 3.8-metrelik UKIRT; Kanarya Adaları’ndaki La Palma’da bulunan 2-metrelik Liverpool ve 4-metrelik William Herschel teleskopları ile Güney Afrika’daki 1-metrelik SAAO teleskopu.
[2] Ötegezegenlerin yoğunluklarını ölçmek kolay değildir. Gezegenin hem büyüklüğünü hem de kütlesini bulmanız gerekiyor. TRAPPIST-1 gezegenleri geçiş yöntemi ile bulundu — gezegen yıldızın önünden geçişi sırasında yıldız ışığını bir miktar engeller ve yıldızın parlaklığı azalır. Bu sayede gezegenin boyutları tahmin edilir. Bununla birlikte, gezegenin kütlesini ölçmek daha zordur — eğer başka bir etki yoksa aynı yörüngedeki farklı kütleye sahip gezegenleri birbirlerinden ayırt etmenin doğrudan bir yolu yoktur. Ancak çoklu gezegen sistemleri için bir yol bulunuyor — daha büyük kütleye sahip olan gezegenlerin diğerlerinin yörüngeleri üzerindeki bozucu etkisi daha fazla olmaktadır. Bu da geçişlerin süresini değiştirmektedir. Simon Grimm liderliğindeki ekip bu karmaşık ve ince etkileri kullanarak tüm yedi gezegenin kütlesini tahmin etmeye çalıştı. Çalışmada zamanlama verisi, ayrıntılı analiz ve modellemeler kullanıldı.
[3] Modelde ayrıca karbon dioksit gibi alternatif uçucular da göz önüne alındı. Bununla birlikte ekip, güneş bolluğu gezegenimsi disklerde en bol uçucu kaynağı olarak görülen suyu, gezegen yüzeyi maddesi olarak, buhar, sıvı ya da buz halde tercih ettiler.
[4] ESO’nun Paranal Gözlemevi’ndeki SPECULOOS tarama teleskopları tesisi neredeyse tamamlanmak üzeredir.
ESO/Türkiye (Arif Solmaz, Çağ Üniversitesi, Uzay Gözlem ve Araştırma Merkezi, Mersin)
