Bu sanatçının illüstrasyonu, Dünya benzeri bir gezegen olan Kepler-1649c’nin yüzeyinden nasıl görünebileceğini gösteriyor. NASA/Ames Araştırma Merkezi/Daniel Rutter
İnce bulutlarla bezeli ürkütücü, kırmızımsı-turuncu bir gökyüzünün altında, sürekli bir gün batımında duruyorsunuz. Uçsuz bucaksız bir denizin kenarında, katı zemin sudan yavaşça yükselir ve yerini bitki örtüsüyle kaplı ovalara bırakır. Bitkiler 40 Fahrenheit dereceye (4 Santigrat derece) ulaşan sıcaklıklarda güneşlenir, ancak yaprakları yeşil değildir – siyahtırlar ve arazi boyunca yıkanan yetersiz enerjiyi emmek için geniş bir alana yayılırlar.
Bu cennete kalıcı evinizden, gezegenin karanlık, donmuş tarafında bulunan bir ileri karakoldan geldiniz. Ova tepelerinden aşağı su kenarına iniyorsunuz. Ufka bakarken, gelecek yıl tüm aileyi getireceğine ve rengin, sıcağın ve ışığın tadını çıkaracağına yemin ediyorsun. Sonra bir sonraki yıla sadece 37 gün kaldığını farkedersiniz ve birdenbire uçsuz bucaksız, ezici bir evrende kendinizi küçük ve önemsiz hissedersiniz.
Bu, gelecekteki Dünyanız olabilir . Hayır, gerçekten. Bu, 2010’da büyük bir haber olan Gliese 581g adlı bir gezegenin sanatsal bir temsiliydi, ancak bilim adamları artık var olduğundan şüphe duyuyorlar .
Yine de bu, onları diğer Dünya benzeri gezegenleri aramaktan alıkoymadı . Gelişmiş gezegen avlama teknikleri ve bazı ciddi ekipmanlar sayesinde, gökbilimciler güneş sistemlerimizin dışında binlerce adayı tespit ediyor. Bunlar, diğer güneş benzeri yıldızların yörüngesinde dönen gezegenler – ötegezegenler – ve bilim adamları ciddi, neredeyse korkutucu bir gerçeğe yaklaşıyorlar: Evren, bazıları kesinlikle Dünya’ya benzeyen milyarlarca gezegenle dolu olabilir. En azından yüzeysel olarak. Ama bir gezegenin Dünya’ya benzemesi gerçekten ne anlama geliyor?
Goldilocks Bölgesi: Dünya Benzeri Bir Dünya Nedir?
Kepler misyonu tarafından tespit edilen ötegezegenlerin popülasyonu, çeşitli yöntemler kullanılarak diğer araştırmalar tarafından tespit edilenlerle karşılaştırılır. Kepler’in birkaç kayalık gezegen (sarı alan) keşfettiğini unutmayın. NASA/Ames Araştırma Merkezi/Natalie Batalha/Wendy Stenzel
Evrende başka bir Dünya varsa, Dünya gibi görünmesi gerekmez mi? Elbette, ancak tam olarak 7,926 mil (12,756 kilometre) çapında ve ekseni üzerinde yaklaşık 24 derece eğimli mavi bir dünya bulma olasılığı, payetli deri içinde iyi görünen ve ondan daha iyi bir melodi çalabilen bir Elvis Presley taklidi bulmak kadar uzak görünüyor. kralın kendisi.
Bakmaktan zarar gelmez elbette ve astronomlar da tam olarak bunu yapıyor. Fikir mutlaka tam bir eşleşme bulmak değil, yakın bir eşleşme bulmaktır. Örneğin, astronomlar, evimizden biraz daha büyük olan birkaç sözde “süper Dünya” – gezegen keşfettiler. Bunlar, Jüpiter veya Satürn kadar büyük gezegenlerden çok daha iyi eşleşmelerdir .
Aslında, Jüpiter ve Satürn gibi devler gaz devleri olarak bilinirler çünkü onlar hidrojen, helyum ve diğer gazlardan oluşan ve çok az katı yüzeyi olan veya hiç olmayan dev toplardan başka bir şey değildirler. Fırtınalı, çok renkli atmosferleriyle gaz devleri muhteşem manzaralar sunabilir, ancak asla iyi kazılar yapamazlar.
Dünya ve süper Dünya benzerleri de dahil olmak üzere daha küçük gezegenlerin yaşam kuluçkası olma olasılığı çok daha yüksektir. Gökbilimciler , kayalık bir manto ile çevrili ağır metal çekirdeklere sahip oldukları için bu küçük gezegenleri karasal gezegenler olarak adlandırıyorlar . Karasal gezegenler ev sahibi yıldızlarına yakın durma eğilimindedir, bu da daha küçük yörüngelere ve dolayısıyla çok daha kısa yıllara sahip oldukları anlamına gelir.
Karasal gezegenlerin de Goldilocks bölgesinde yer alma olasılığı daha yüksektir . Yaşanabilir bölge veya yaşam bölgesi olarak da adlandırılan Goldilocks bölgesi, bir gezegenin kendi yıldızından tam olarak doğru uzaklıkta olduğu, böylece yüzeyinin ne çok sıcak ne de çok soğuk olduğu bir uzay alanıdır. Tabii ki Dünya bu faturayı doldururken, Venüs kontrolden çıkmış bir sera etkisi içinde kavrulur ve Mars donmuş, kurak bir dünya olarak var olur. Arada, sıvı suyun donmadan veya uzaya buharlaşmadan gezegenin yüzeyinde kalması için koşullar tam olarak uygundur. Şimdi başka bir güneş sisteminin Goldilocks bölgesinde başka bir gezegen bulmak için arama sürüyor .
Ötegezegen Avlama Yöntemleri
Bir gözlemci tarafından bakıldığında bir gezegen yıldızının önünden geçtiğinde olaya geçiş denir. Karasal gezegenlerin geçişleri, bir yıldızın parlaklığında 2 ila 16 saat süren yaklaşık 1/10.000 (milyonda 100 parça, ppm) değerinde küçük bir değişiklik üretir. Bu değişim bir gezegenden kaynaklanıyorsa periyodik olmalıdır. NASA
Ötegezegen arayışındaki en büyük sorunlardan biri lanet olası şeyleri tespit etmektir. Çoğu, doğrudan gözlemlenemeyecek kadar küçük ve çok uzakta. Dünya tabanlı teleskoplarımız, uzaktaki bir gezegeni ev sahibi yıldızından ayrı bir nokta olarak çözemez. Şans eseri, astronomların emrinde başka araçlar da var ve hepsi fotometreler (ışığı ölçen cihazlar), spektrograflar ve kızılötesi kameralarla donanmış gelişmiş teleskoplar istiyor.
Yalpalama yöntemi olarak bilinen ilk yöntem , yakındaki bir gezegenin çekim kuvvetinin neden olduğu bir yıldızın göreli hızında meydana gelen değişiklikleri araştırır. Bu çekişler, yıldızın Dünya’ya doğru ve sonra uzaklaşmasına neden olarak, yıldızdan gelen ışık tayfını analiz ederek tespit edebileceğimiz periyodik değişimler yaratır. Dünya’ya doğru yükselirken, ışık dalgaları sıkıştırılarak dalga boyunu kısaltır ve rengi tayfın mavi tarafına kaydırır. Dünya’dan uzaklaştıkça, ışık dalgaları yayılarak dalga boyunu arttırır ve rengi tayfın kırmızı tarafına kaydırır. Daha büyük gezegenler, ana yıldızlarının yalpalamasını yoğunlaştırır, bu nedenle bu teknik, Dünya’dan birkaç kat daha büyük gaz devlerini bulmada bu kadar verimli olmuştur.
Tüm gezegenlerin iyi yapabileceği bir şey nedir? Blok ışığı. Bir gezegenin yörüngesi ana yıldızı ile Dünya arasında kesişirse, ışığın bir kısmını engeller ve yıldızın kararmasına neden olur. Gökbilimciler buna geçiş ve ilgili gezegen avlama tekniğine de geçiş yöntemi diyorlar . Hassas fotometrelerle donatılmış teleskoplar, büyük gezegenleri kolayca ayırt edebilir, ancak Dünya büyüklüğündeki bir nesnenin neden olduğu hafif kararmayı bile yakalayabilir.
Son olarak, bazı astronomlar mikromercekleme olarak bilinen bir tekniğe yöneliyorlar . Mikromercekleme, bir yıldız tam olarak başka bir yıldızın önünden geçtiğinde meydana gelir. Bu olduğunda, ön plandaki yıldızın yerçekimi bir büyüteç gibi davranır ve arka plandaki yıldızın parlaklığını artırır. Bir gezegen ön plandaki yıldızın yörüngesinde dönerse, ek yerçekimi büyütme etkisini yoğunlaştırır. Bu, aksi takdirde diğer tespit tekniklerine görünmez olacak olan gezegeni kolayca ortaya çıkarır.
Kepler ve TESS
Bir sanatçının, gezegenlerin yörüngesinde dönen bir M cüce yıldızını gözlemleyen TESS konsepti. NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi
Daha önce yaşanabilir bir gezegen için temel gereksinimlerin kayalık bir yüzeye (gazlı olandan ziyade), sıvı suya (su buharının aksine) ve çok sıcak ve çok soğuk olmayan Goldilocks bölgesinde olması gerektiğini söylemiştik. Peki, bu tür dış gezegenleri bulmak için hangi araçlar kullanılıyor?
İlk ötegezegenler 1990’larda Hubble teleskopu ile tespit edildi. Ancak kendi güneş sistemimizin dışındaki yıldızların yörüngesinde dönen Dünya benzeri gezegenleri keşfetmeye yönelik ilk NASA görevi, 2009’da başlatılan Kepler uzay teleskobuydu . Son derece hassas bir fotometre ile donatılmış olan Kepler, 150.000’den fazla yıldızın parlaklığını izleyerek küçük, periyodik düşüşler aradı. gezegenlerin yüzlerinden geçişinden kaynaklanan ışıklarında. Bu geçiş tekniği, Kepler’in yıldızlarının yaşanabilir bölgelerindeki 12 gezegen dahil olmak üzere 2.600’den fazla ötegezegen belirlemesine olanak sağladı . Bunlar Gliese 581c ve Kepler 62f’yi içeriyordu .
Kepler görevi 2018’de sona erdi ve onu Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) izledi . TESS’in görevi, geçiş yöntemini de kullanarak ötegezegenler bulmaktır. TESS, Kepler’in yaptığından 400 kat daha büyük bir gökyüzü alanını kaplayacak ve 30 ila 100 kat daha parlak yıldızları inceleyecek.
Dünya benzeri ötegezegenler
Bu sanatçının konsepti, Şubat 2017 itibarıyla gezegenlerin çapları, kütleleri ve ev sahibi yıldıza olan uzaklıkları hakkındaki mevcut verilere dayanarak TRAPPIST-1 gezegen sisteminin nasıl görünebileceğini göstermektedir. NASA/JPL- Caltech
İşte uzak dünyalardaki Dünya benzeri gezegenlerin en heyecan verici keşiflerinden bazıları.
GJ 667Cc
Şubat 2012’de uluslararası bir bilim insanı ekibi, GJ 667C’ye odaklanan yalpalama tabanlı araştırmalarının sonuçlarını bildirdi., Dünya’dan yaklaşık 22 ışıkyılı uzaklıkta bulunan diğer iki turuncu cüceyle ilişkili M sınıfı bir cüce yıldız. Gökbilimciler, daha önce keşfedilen ve yalnızca 7,2 günlük bir yörünge periyoduna sahip bir süper Dünya (GJ 667Cb) hakkında daha fazla şey öğrenmeyi umuyorlardı, ancak gözlemleri daha iyi bir şeye yol açtı – GJ 667Cc, 28 günlük bir yörünge periyoduna sahip başka bir süper Dünya. GJ 667C’nin Goldilocks bölgesinde rahatça oturan gezegen, Dünya’nın aldığı ışığın yüzde 90’ını alıyor. Bu ışığın çoğu kızılötesi spektrumdadır, bu da gezegenin muhtemelen kendisine gelen enerjinin daha yüksek bir yüzdesini emdiği anlamına gelir. Sonuç olarak: GJ 667Cc, yıldızından Dünya’nın güneşten emdiği kadar enerjiyi emebilir ve sonuç olarak sıvı suyu ve bildiğimiz hayatı destekleyebilir. Daha sonraki gözlemlergezegenin aşırı derecede sıcak olduğunu ve bu nedenle yerleşim için muhtemelen iyi olmadığını tespit etti.
Kepler-452b
Genellikle Dünya’nın “kuzeni” olarak anılan Kepler-452b, bizden yaklaşık 1.400 ışıkyılı uzaklıkta bulunan bir ötegezegendir. 2015 yılında NASA’nın Kepler uzay aracı tarafından keşfedilen, yüzeyinde sıvı suyun varlığı için koşulların elverişli olabileceği yıldızı Kepler-452’nin yaşanabilir bölgesi içinde bulunan Dünya’ya yakın ilk dünyaydı. Kepler gezegenlerinden biridir . Kepler-452b, Dünya’nın yaklaşık 1,6 katı bir çapa sahiptir ve yıldızının yörüngesinde benzer bir şekilde döner ve bir yörüngeyi tamamlaması yaklaşık 385 gün sürer. Bunlar, bir gezegenin yüzeyinde sıvı suyun bulunabileceği bölgelerdir.
TRAPPIST-1e
2016 yılında keşfedilen TRAPPIST-1 sistemi, TRAPPIST-1 olarak bilinen küçük, soğuk bir yıldızın yörüngesinde dönen yedi gezegene sahiptir. Yaklaşık 40 ışıkyılı uzaklıkta yer alan bu sistem, güneş sistemimizin dışında şimdiye kadar bulunan Dünya büyüklüğündeki gezegenlerin en büyük koleksiyonu olduğu için heyecanı ateşledi. Yedi gezegenin tümü, Merkür’ün güneşimize olduğundan çok daha yakın yörüngede dönüyor, ancak yıldızın yaşanabilir bölgesi içindeki konumları, yüzeylerinde sıvı su olasılığını sunuyor. TRAPPIST-1b ila TRAPPIST-1h olarak adlandırılan bu ötegezegenler de kayalık gibi görünüyordu. Bazıları gelgitle kilitlenir ve yıldızlarına her zaman aynı yüzü gösterir. Bu, gezegenin bir tarafının kavurucu güneş ile sürekli gün ışığında, diğer tarafının ise sürekli dondurucu karanlıkta olduğu anlamına gelir. Ama daha fazla araştırmadan sonra, öyle görünüyor ki TRAPPIST-1e, sistemdeki hala yaşam barındıran tek gezegen olabilir; geri kalanlar yıldızlarına ya çok yakın ya da çok uzak.
GJ 1002b ve GJ 1002c
Diğer yaşanabilir bölge gezegenleri, Dünya’dan yaklaşık 16 ışıkyılı uzaklıkta bulunan kırmızı cüce yıldız GJ 1002’nin yörüngesinde dönen GJ 1002b ve GJ 1002c’dir. Bu kayalık gezegenler, Dünya ile yaklaşık olarak aynı kütleye sahiptir. GJ 1002b’nin yıldızının etrafında dönmesi yaklaşık 10 gün sürerken, GJ 1002c’nin dönüşü 21 günden biraz fazladır. İki gezegen 2022’de keşfedildi .
TOI 700e
2023’ün başlarında NASA , TESS tarafından bizimkiyle yaklaşık aynı büyüklükte bir gezegen olan TOI 700e’nin keşfini duyurdu. Bileşimi bilinmemekle birlikte, bilim adamları Dünya gibi kayalık bir yüzeye sahip olabileceği konusunda spekülasyon yaptılar. Yaşanabilir gezegenler bölgesinde yer almak, sıvı suya da sahip olmasına izin verebilir. TOI 700e’nin yıldızının etrafında dönmesi 28 gün sürer ve gelgit kilitli olabilir. (Karşılaştırma için, Ay’ımız gelgit olarak Dünya’mıza kilitlenir, ancak Dünya gelgit olarak güneşe, onun yıldızına kilitlenmez.)
Başka bir deyişle, az önce bahsettiğimiz temel parametrelerle bile, bir gezegeni gerçekten “Dünya benzeri” olarak adlandırmadan önce dikkate alınması gereken çok şey var. Ötegezegenlerin atmosferlerini görebilen James Webb Uzay Teleskobu gibi görevler bize çok daha fazlasını anlatabilir.
