Barnard Yıldızının Süper Dünyası

Kızıl Noktalar kampanyası Güneş’e en yakın tekil yıldızın etrafındaki ötegezegene dair kanıtları ortaya çıkardı

Güneş’e en yakın tekil yıldız Dünya’nın kütlesinin en az 3.2 katı kadar kütleye sahip bir ötegezegene ev sahipliği yapıyor — bir süper-Dünya’ya yani. Aralarında ESO’nun gezegen-avcısı HARPS aygıtının da yer aldığı dünya genelinde geniş bir teleskoplar dizgesi ile alınan verileri kullanan şimdiye kadar ki en büyük gözlem kampanyalarından biri, bu donmuş, sönük bir şekilde aydınlatılan dünyayı ortaya çıkardı.

Neredeyse 6 ışık-yılı uzaklıktaki Barnard Yıldızı’nın etrafında bir gezegen keşfedildi. Bu gelişme — bir makale ileNature dergisinde bugün duyuruldu — Kızıl Noktalar ve CARMENES projelerinin bir sonucu olup, hali hazırda en yakın komşumuz Proxima Centauri etrafındaki yerel kayalık gezegenin varlığını ortaya çıkarmıştır.

Gezegene Barnard yıldızı b adı verilmiştir ve Dünya’ya ikinci en yakın ötegezegen olarak kayda alınmıştır [1]. Toplanan verilere göre gezegen bir süper-Dünya olabilir, çünkü kütlesi en az 3.2 Dünya kütlesi kadar, yıldız çevresinde ise ortalama 233 günde dolanıyor. Gezegene ev sahipliği yapan Barnard yıldızı ise bir kırmızı cücedir ve soğuk, küçük kütleli yıldız bu yeni bulunan dünyayı sadece az miktarda aydınlatabilmektedir. Gezegenin Barnard yıldızından aldığı ışık miktarı Dünya’nın Güneş’ten kazandığı enerjinin % 2’si kadardır.

Yıldızına görece yakın olması dışında — Dünya  ve Güneş arasındaki uzaklığın sadece 0.4 katı kadar — ötegezegen buz çizgisi yakınında yer almaktadır, burada su gibi uçucu bileşenler yoğunlaşarak katı buza dönüşmektedirler. Bu dondurucu ve karanlık dünya –170 ℃ gibi sıcaklıklara sahip olabilir, bu da onu bildiğimiz anlamda yaşam için pek misafirperver bir ortam yapmıyor.

E. E. Barnard adına Barnard yıldızı olarak adlandırılan yıldız Güneş’e en yakın tekil yıldızdır. Yıldızın kendisi eski— muhtemelen Güneş’ten iki kat yaşlı — ve görece hareketsiz olsa da, geceleyin gökyüzündeki en hızlı görünür harekete sahip yıldızdır [2]. Süper-dünyalar Barnard yıldızı gibi küçük-kütleli yıldızların etrafında oluşan en yaygın gezegen türleridir, bu da yeni keşfedilen gezegen adayına bir miktar güvenilirlik kazandırmaktadır. Bunun da ötesinde gezegen oluşumunun güncel teorilerine göre buz çizgisinin bu tür gezegenlerin oluşması için ideal bir konum olduğu tahmin ediliyor.

Barnard yıldızının etrafındaki bir gezegene dair daha önce yapılan aramalar hayal kırıklığı ile sonuçlanmıştı — bu son gelişme yalnızca tüm dünya genelindeki teleskoplara bağlı yüksek hassasiyetli birçok aygıt ile alınan ölçümlerin birleştirilmesi sonucu mümkün olmuştur [3].

“Çok dikkatli bir analizden sonra, gezegenin orada olduğundan % 99 eminiz,” diyor ekip lideri bilimci Ignasi Ribas (Catalonia Uzay Çalışmaları Enstitüsü ve Uzay Bilimleri Enstitüsü, CSIC, İspanya). “Bununla birlikte, bu hızlı hareket halindeki yıldızı gözlemeye devam edeceğiz, çünkü yıldız parlaklığında meydana gelen, bir gezegen gibi davranan ve olasık dışı olmayan, doğal değişimleri elememiz gerekiyor.”

Kullanılan aygıtlar arasında ESO’nun ünlü gezegen avcısı HARPS ve UVES tayfçekerleri de vardı. “HARPS bu projede hayati önem taşıdı. Diğer ekiplerin almış olduğu arşiv verilerini, Barnard yıldızının diğer tesislerden alınan yeni, tekrarlayan görüntüleri ile birleştirdik,” diyor çalışmanın eş-yürütücüsü Guillem Anglada Escudé (Londra Queen Mary Üniversitesi) [4]. “Farklı aygıtlarla alınan görüntülerin birleştirilmesi verilerin tekrar doğrulanabilmesi için anahtar adımdı.”

Gökbilimciler ötegezegen adayını bulabilmek için Doppler etkisini kullandı. Gezegen yıldızının etrafında dolandığı esnada, kütleçekimi etkisi ile yıldızı kendine doğru çeker. Yeryüzünden bakıldığında yıldız uzaklaşıyorsa, tayfı kırmızıya, yani daha uzun dalgaboylarına doğru kayar. Benzer şekilde Dünya’ya yaklaştığı esnada yıldız ışığı daha kısa, mavi dalgaboylarına doğru kaymaktadır.

Gökbilimciler bu etkinin avantajını kullanarak yörüngesindeki gezegen nedeniyle yıldızın hızında meydana gelen değişimleri hassas bir şekilde ölçebilmektedir. HARPS yıldızın hızında meydana gelen değişimi 3.5 km/s’e kadar ölçebilmektedir – neredeyse yürüme hızında. Ötegezegen avında bu yaklaşım dikey hız yöntemi olarak bilinmektedir ve şimdiye kadar yıldızına bu kadar uzakta dolanan benzer hiçbir süper-Dünya türü ötegezegeni tespit etmek için kullanılmamıştır.

“20 yıllık ölçümlerin bulunduğu yedi farklı aygıtla alınan gözlemleri kullanarak hassas dikey hız çalışmaları için şimdiye kadar kullanılmış olan en büyük ve en geniş kapsamlı veri setlerinden birini oluşturmuş olduk.” diye açıklıyor Ribas. “Tüm verilerin birleştirilmesi toplamda 771 ölçümü bir araya getirdi — muazzam miktarda bilgi!

“Bu gelişme üzerinde hepimiz çok çalıştık,” diyor son olarak Anglada-Escudé. “Bu keşif Kızıl Noktalar projesi kapsamında organize edilen geniş bir işbirliğinin sonucudur ve tüm dünyadan ekiplerin katkısını içermektedir. Takip gözlemleri dünya genelindeki farklı gözlemevlerinde devam etmektedir.”

Notlar

[1] Güneş’e en yakın yıldızlar Alfa Centauri üçlü yıldız sisteminin üyeleridir. 2016 yılında, ESO teleskoplarını ve diğer tesisleri kullanan gökbilimciler Dünya’ya en yakın yıldız sistemi Proxima Centauri’de bir gezegenin varlığına dair açık kanıtları ortaya çıkardı. Bu gezegen Dünya’dan sadece 4 ışık-yılı uzaklıkta bulunmaktadır ve Guillem Anglada Escudé liderliğindeki bir ekip tarafından keşfedilmiştir.

[2] Barnard yıldızının Güneş’e göre toplam hızı ortalama 500 000 km/s’tir. Bu tempoya rağmen, bilinen en hızlı yıldız değildir. Bir yıldızın hareketinde kayda değer şey Dünya’dan bakıldığında geceleyin gökyüzünde ne kadar hızla hareket ettiğinin görülmesidir yani görünen hareketi. Barnard yıldızı gökyüzünde Ay’ın çapı kadar bir mesafeyi her 180 yılda bir almaktadır — bu çok gibi görülmese de, herhangi bir yıldızın görünür hareketinden oldukça fazladır.

[3] Bu araştırmada kullanılan tesisler şunlardır: ESO 3.6-metrelik teleskopu üzerindeki HARPS; ESO VLT üzerindeki UVES; Ulusal Galileo Teleskopu üzerindeki HARPS-N; Keck 10-metre teleskopu üzerindeki HIRES; Carnegie Macellan 6.5-metrelik teleskopu üzerindeki PFS; Lick Gözlemevi 2.4-metrelik teleskop üzerindeki APF ve Calar Alto Gözlemevi’ndeki CARMENES. Ek olarak Sierra Nevada Gözlemevindeki 90-cm’lik teleskop, SPACEOBS gözlemevindeki 40-cm’lik robotik teleskop ve Montsec Gökbilim Gözlemevi’ndeki (OadM) 80-cm’lik teleskop kullanılmıştır.

[4] Bu keşfin arkasındaki hikaye bu hafta ESOBlog’ta ayrıntılı olarak incelenecektir.

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