Ankara Üniversitesi Astronomi ve Uzay Bilimleri Bölümü araştırmacıları Dünya’dan 1336 ışık yılı uzaklıktaki Kepler-451 çift yıldız sisteminde iki adet gezegen keşfetti.
Ankara Üniversitesi Astronomi ve Uzay Bilimleri Bölümü’nden Araş. Gör. Ekrem Murat ESMER, Doç. Dr. Özgür BAŞTÜRK ve Prof. Dr. Selim Osman SELAM ile İstanbul Üniversitesi Astronomi ve Uzay Bilimleri Bölümü’nden Dr. Öğr. Üyesi Sinan ALİŞ tarafından gerçekleştirilen bu araştırma ülkemiz bilim insanları tarafından gerçekleştirilen ikinci gezegen keşfi niteliğini taşımaktadır.
Ankara Üniversitesi Kreiken Rasathanesi’nde bulunan 80 cm çaplı Prof. Dr. Berahitdin Albayrak teleskobu, TÜBİTAK Ulusal Gözlemevi’nin 1 m çaplı T100 teleskobu ve İstanbul Üniversitesi Gözlemevi’nin Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi Ulupınar Gözlemevi yerleşkesinde bulunan 60 cm çaplı teleskobu ile elde edilen ışık ölçüm gözlemlerinin yanı sıra Kepler ve TESS uzay teleskoplarının elde ettiği gözlemler de kullanılarak yapılan bu çalışmada, çift yıldızın tutulma zamanlarının analiz edilmesi ile Kepler-451 sisteminde daha önce keşfedilmiş olan bir gezegene ilave olarak Jüpiter benzeri iki adet gezegenin daha varlığı tespit edildi. Keşfedilen gezegenlerin çift yılıdz sistemi etrafındaki bir yıllarının (yörünge dönemleri) 43 gün ve 1800 gün sürdüğü hesaplandı, önceden keşfi yapılmış olan gezegenin yörünge dönemi ise 406 gün olarak güncellendi. Türk astronomlarca keşfedilen bu yeni gezegenler 1.76 ve 1.61 Jüpiter kütlesine sahip gaz devleri olup, sistemde 2015 yılında keşfedilen gezegene benzer kütlededir (1.86 Jüpiter kütlesi).
Araş. Gör. Ekrem Murat ESMER’in doktora tez çalışması kapsamında incelenen çift yıldız sistemlerinden biri olan Kepler-451 sistemi, yaklaşık 29300 oC yüzey sıcaklığına sahip altcüce türü bir yıldız ile 2580 oC yüzey sıcaklığındaki cüce türü bir yıldızdan oluşmaktadır. Bu sistemde görülen tutulmaların zamanındaki değişimler kullanılarak gezegenlerin keşifleri gerçekleştirildi. Yapılan çalışmada toplamda üç gezegen barındıran bu sistemin kararlı yörüngelerde dolandıkları da tespit edildi. Bu keşifler, çift yıldız sistemleri etrafında tutulma zamanlamasıyla keşfedilmiş 21. ve 22. gezegen olması bakımından da önemlidir. Ayrıca, Kepler-451, Kepler-47’den sonra etrafında ikiden fazla gezegen keşfedilen ikinci çift yıldız sistemi olmuştur. Çalışma, TÜBİTAK tarafından Doç. Dr. Özgür BAŞTÜRK yürütücülüğünde sürdürülen 118F042 numaralı, “Zamanlama Yöntemiyle Ötegezegen Keşfi” başlıklı 1001 AR-GE Projesi kapsamında desteklenmiştir.
Kepler-451 sistemindeki gezegenlerin keşfinin açıklandığı bilimsel makale Oxford Üniversitesi Yayınları tarafından basılan “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society” dergisinde yayınlandı.
Yaklaşık üç saatlik bir yörünge dönemine sahip olan Kepler-451 çift yıldız sistemi sıcak bir altcüce yıldız ile soğuk bir anakol yıldızından oluşmaktadır. Dünya’dan bakıldığında yörünge hareketleri esnasında tutulma gösteren bu çift yıldızın ışığında düzenli olarak azalmalar gözlenmektedir.
Çift sistemdeki sıcak yıldız yaklaşık 29300 oC sıcaklığına sahip olup 0.48 Güneş kütlesindedir. Bu yıldız, merkezindeki hidrojen füzyonu sürecini tamamlamıştır ve bu aşamadan sonra genişleyen üst katmanları sistemden atılmıştır. Bu maddenin sistemden atılması süresince, yaklaşık 2580 oC sıcaklıktaki diğer yıldız ile birbirlerine yaklaşmışlardır. Bugünkü durumları ortak zarf sonrası evre olarak adlandırılmaktadır.
Tutulma Zamanlama Yöntemi
Dünya’dan bakıldığında bazı çift yıldızlar tutulma gösterebilmektedir. Bu olay esnasında örtülen yıldızdan gelen ışığın bir kısmı gözlenemediğinden ışıkta bir azalma gerçekleşir ve tutulmanın sonlanması ile birlikte ışık seviyesi tekrar eski düzeyine çıkar.
Aşağıdaki görselde, Kepler-451 sisteminin yörüngesindeki bir turu esnasında ışığındaki değişimin Kepler ve TESS uzay teleskopları ile AUKR Prof. Dr. Berahitdin Albayrak teleskobu (T80) ile gözlenmiş olan yapıları görülmektedir. Alt eksendeki evre değerlerinde 0 ve 0.5 değerlerine karşılık gelen ışık azalmaları tutulmalardan; tüm evre aralığındaki ışık değişimi ise soğuk yıldızın yüzeyinden yansıyan ışıktan kaynaklanmaktadır.
Görsel kaynağı: Esmer vd. 2022
Tutulma olayının gözlenmesi ile birlikte tutulma ortası zamanlar tespit edilebilir. Tutulma ortası zamanlarındaki değişimlerin analiz edilmesi ile birlikte, örten çift yıldız sistemlerine dair çeşitli bilgiler elde edilebilir. Tutulma zamanlarının dönemindeki düzenli artış ya da azalış sistemi oluşturan çift yıldızlar arasındaki kütle aktarımı ya da sistemden kütle kaybedilmesi ile oluşabilirken, bu zamanların dönemindeki çevrimsel değişimler manyetik etkinlik, eksen dönmesi ya da sisteme kütleçekim kuvveti ile bağlı ilave cisim(ler)in varlığı sebebiyle olabilir.
Kepler-451 örten çift yıldız sisteminin tutulma zamanlarının değişimini gösteren aşağıdaki görselde, zamanlamadaki değişimin kaynağı olan gezegenlerin yarattığı etkinin modeli gözlemsel veri üzerine kırmızı renkli eğri ile çizilmiştir. Buradaki dalga benzeri yapılar sistemdeki orta ve en dış yörüngedeki cisimlerden kaynaklanmaktadır.
Görsel kaynağı: Esmer vd. 2022
Kepler uzay teleskobundan elde edilen tutulma zamanlamalarının gösterildiği aşağıdaki görselde ise 43 gün döneme sahip olan en içteki gezegenin varlığı sebebiyle oluşan değişim modeli gösterilmiştir.
Görsel kaynağı: Esmer vd. 2022
Yörünge Kararlılık Testleri
Gezegen barındıran sistemlerdeki toplam cisim sayısının 3 veya daha fazla olması durumunda, sistemin yörünge kararlılığı incelenebilmektedir. Bunun için, cisimlerin yörünge hareketleri sırasında merkezdeki yıldız(lar) ile olan kütleçekim etkileşmeleri ile birlikte, gezegenler arası kütleçekim etkileşmeleri de hesaplanıp, kapalı yörüngelerde dolanabildiklerinin onaylanması gerekmektedir.
Kepler-451 sisteminde yapılan analizde elde edilen 3 gezegenli sistemin yörünge kararlılığı, bilimsel literatürde sıkça kullanılan ve hızlı bir kararlılık hesaplama yöntemi olan frekans harita analizi ile gerçekleştirilmiştir. Aşağıdaki görselde, Kepler-451 sisteminde en dış yörüngede bulunan gezegenin farklı yörünge büyüklükleri ve dışmerkezliklerine karşılık elde edilen kararlılık belirteci değerleri renkli olarak gösterilmiştir. Burada kararlı yörüngeler, kararlılık belirtecinin logaritmik değerinin -6 veya daha düşük olduğu ve mor – siyah renk ile gösterilen bölgelerde bulunmaktadır. Bu analize göre, en dış yörüngedeki gezegenin yörünge büyüklüğünün 2.4 – 2.5 Astronomi Birimi büyüklüğü aralığında olması durumunda sistemdeki cisimler kararlı yörüngelerde dolanabilmektedirler.
Görsel kaynağı: Esmer vd. 2022
Makale adresi:
