Popüler Bilim

Saklı Yıldızlar Gezegenleri Farklı Gösterebilir!

Bizim gezegenimize benzer diğer gezegenleri araştırırken önemli bir karşılaştırma noktası, gezegenin yoğunluğudur. Düşük bir yoğunluk belirlenmişse, biliminsanları bu gezegenin Jüpiter gibi gaz halinde olma olasılığının daha yüksek olduğunu, yüksek bir yoğunluk belirlenmişse, Dünya gibi katı, kayalık bir gezegen olduğu sonucuna varır.

Ancak yeni bir araştırma, bazı sistemlerde bulunan saklı bir ikinci yıldız olması nedeniyle, keşfedilen gezegenlerin daha önce düşünülenden daha az yoğun olduğunu öne sürmektedir.

Saklı Yıldızlar

Teleskopla belirli bir gökyüzü bölümüne bakıldığında, yıldızlar her zaman ayırt edilemezler. NASA’nın Kepler Uzay Teleskopu gibi çok gelişmiş gözlemevlerinde bile, yakın konumda yörüngede bulunan iki yıldızdan oluşan bir sistem, görüntülerde tek bir ışık noktası olarak görülebilir. Özellikle yıldızların uzaklıklarının göreli olarak bize göre fazla olması, böyle yakın konumdaki çift ya da çoklu yıldız sistemlerinin tek bir nokta kaynakmış gibi görülmelerine neden olur.

Bu biçimde iki yıldızdan oluşan bir sistemde, yıldızlardan birinin etrafında yörüngede dolanan bir gezegenin boyutlarını belirlemek için yapılan çalışmalar, önemli bir farklılık ortaya çıkaran sonuçlar doğurabilir. Kaliforniya Pasadena’da Caltech’ten Elise Furlan ve NASA’nın Ames Araştırma Merkezi’nden Steve Howell Astronomical Journal adlı dergide yayınlanan makalelerinde bu konuyu ele aldılar.

Furlan, Dünya benzeri kaç tane gezegen olduğu, kaç tanesinin Jüpiter gibi büyük gezegenler olduğu konusundaki anlayışımızın, onların yörüngede bulundukları yıldızlarla ilgili daha fazla bilgi edindikçe değişebileceğini belirtmekte ve gezegenlerinin özelliklerini iyi bir biçimde belirleyebilmek için, bağlı oldukları yıldızların özelliklerinin de iyi anlaşılması gerektiğini söylemektedir.

Güneş Sistemi’mizin dışındaki en iyi çalışılan gezegenlerin bazılarının -yani ötegezegenlerin- tek yıldızların yörüngesinde olduğu biliniyor. Yıldızın yaşanabilir bölgesindeki Dünya boyutlarındaki ötegezegen Kepler-186f, bileşeni olmayan bir yıldızın etrafında dolanıyor. Yaşanabilir bölge, katı yapıda bir gezegenin yıldıza, yüzeyindeki suyun sıvı olarak kalabildiği uzaklık aralığıdır. Yedi adet Dünya boyutundaki gezegene ev sahipliği yapan aşırı soğuk cüce yıldız TRAPPIST-1 yıldızının da bir yoldaşı yok. Bu, gezegenlerin çaplarını ve dolayısıyla yoğunluklarını tahmin etmeyi zorlaştıran ikinci bir yıldızın bulunmadığı anlamına gelir.

Saklı Yıldızların Keşfi

Ancak yüksek çözünürlüklü görüntüleme yoluyla yakınlarda ortaya çıkarıldığı gibi, diğer bazı yıldızların yakında bir yoldaşı bulunmaktadır. Caltech’teki NASA Ötegezegen Bilim Enstitüsü (NExScI) baş bilim insanı David Ciardi, çeşitli yer konuşlu teleskopları kullanarak Kepler’in incelediği yıldızların ayrıntılı gözlemlerinin yapılmasına öncülük etmektedir. Bu çalışma, diğer araştırmalarla birlikte, Kepler’in gezegen bulduğu yıldızların çoğunun yoldaşları olduğunu onaylamıştır. Bazı durumlarda, bu yıldızlar etrafında dolanan gezegenlerin çapları, yoldaş yıldız dikkate alınmadan hesaplanmıştır. Bu, boyutlarının gerçek değerlerinden daha küçük ve yoğunluklarının olduğundan daha yüksek olarak belirlenmiş olması anlamına gelir.

Daha önceki araştırmalar, Güneş’in 10.000 AB (astronomik birim) yakınındaki Güneş benzeri yıldızların yaklaşık yarısının bileşene sahip olduğunu belirlemiştir. Buna dayanarak, Kepler alanındaki yıldızların yaklaşık yüzde 15’inin parlak, yakın yoldaş bir yıldıza sahip olduğu söylenebilir. Yani bu yıldızların etrafındaki gezegenler, daha önce düşünülenden daha yoğun olabilir.

Çift Yıldızlar İçin Geçiş (Transit) Sorunu

Bir teleskopla yıldızının önünden geçen bir gezegeni izlerken gökbilimciler, yıldızın parlaklığında az da olsa belirgin bir düşüşü ölçerler. Buna transit ya da geçiş adı verilir. Bir geçiş sırasında engellenen ışık miktarı gezegenin boyutuna bağlıdır. Gezegen ne kadar büyük olursa, o kadar çok ışık engellenir ve gözlenen sönükleşme o kadar fazla olur. Bilim insanları bu bilgiyi, gezegenin yarıçapını belirlemek için kullanırlar.

Sistemde iki yıldız varsa, teleskop her iki yıldızın toplam ışığını ölçer. Ancak bu yıldızlardan birinin etrafında dolanan bir gezegen, yalnızca bir tanesinin sönmesine neden olur. Yani, ikinci bir yıldız olduğunu bilmiyorsanız, gezegenin boyutunu daha küçük olarak belirlersiniz.

saklı gezegen çift yıldız örtülme

Örneğin, bir teleskopla bir yıldızın yüzde 5 oranında söndüğü gözlenirse, bilim insanları geçiş yapan gezegenin boyutunu bu tek yıldıza göre belirler. Ancak, ikinci bir yıldızın ışığı eklenirse, gezegenin aynı miktarda sönmeye neden olması için daha büyük olması gerekir.

Gezegen bir çift sistemde parlak olan yıldızın etrafında dolanıyorsa, sistemdeki ışığın büyük kısmı bu yıldızdan gelir ve bu nedenle ikinci yıldızın gezegenin hesaplanan boyutu üzerinde büyük bir etkisi olmaz. Ancak gezegen sönük olan yıldızın etrafında yörüngedeyse, daha büyük olan ana yıldız sisteme daha fazla ışık katkısında bulunur ve gezegenin hesaplanan yarıçapında yapılması gereken düzeltme miktarı daha büyük olabilir. Bu düzeltme miktarı iki, üç veya daha fazla kat olabilir.

Bu durum, gezegenin yörüngesindeki yıldıza olan uzaklığının hesabını etkiler ve bu da gezegenin yaşanabilir bölge içinde olup olmadığı belirlemesini etkiler.

Yıldızların kabaca parlaklıklarının eşit olması durumunda, gezegenin “yeni” yarıçapı, ışığın tek bir yıldızdan geldiği varsayıldığındaki duruma göre yaklaşık %40 daha büyüktür. Yoğunluk, yarıçapın küpünü kullanarak hesaplandığından, bu da yoğunlukta yaklaşık üç kat azalma anlamına gelir. Bu düzeltmenin etkisi küçük gezegenler için en önemlidir.

Çünkü bu, bir zamanlar katı olarak kabul edilen bir gezegenin, aslında gaz halinde olabileceği anlamına gelir.

Yeni Çalışmalar

Yeni araştırmada Furlan ve Howell, Kepler’in gözlem alanındaki, kütleleri ve yarıçapları önceden tahmin edilen 50 gezegene odaklandılar. Bu gezegenlerin hepsi, yaklaşık 1.700 AB (astronomik birim) içerisinde kalan yoldaş yıldızı olan yıldızların etrafında yörüngede bulunuyorlar. 50 gezegenden 43’ü için önceki çalışmada belirlenen boyutlar, ikinci bir yıldıza ait ışığın katkısını hesaba katmadan belirlenmiştir. Dolayısıyla bu, bildirilen boyutlara ilişkin düzeltme yapılması gerektiği anlamına gelir.

Çoğu durumda, gezegenlerin boyutlarındaki düzeltmeye ilişkin değişiklikler küçüktür. Önceki araştırmalar, 50 gezegenden 24’ünün bir çift sistemde, daha büyük, daha parlak olan yıldızın etrafında yörüngede dolandığını göstermektedir. Dahası, Furlan ve Howell, bu gezegenlerin 11 tanesinin, sönük yoldaş yıldızın yörüngesinde dolanmaları halinde, gezegen olamayacak kadar büyük olacaklarını belirlediler. Dolayısıyla, 50 gezegenden 35’i için, yayınlanan boyutlar önemli ölçüde değişmeyecektir.

Fakat gezegenlerin 15’inin daha parlak ya da daha sönük yıldızın hangisinin etrafında yörüngede olduğu belirlenememiştir. 15 gezegenden beşinde söz konusu bileşen yıldızlar kabaca eşit parlaklıktadır ve bu nedenle gezegenlerin yoğunlukları yörüngedeki yıldızdan bağımsız olarak önemli ölçüde azalacaktır.

Yoldaş yıldızların bu etkisi, Kepler tarafından keşfedilen binlerce gezegenin özelliklerini belirlemeye çalışan bilim insanları için önemlidir. Ayrıca bu yakın, parlak yıldızlarla ve küçük, soğuk yıldızlar etrafında küçük boyutlu gezegenler arayacak olan NASA’nın Geçiş Yapan Ötegezegen Tarama Uydusu (TESS) görevinde de önemli olacaktır.

Howell, gelecekteki araştırmalarda, bulunan gezegenin türünü ve boyutunu doğru biçimde belirlediklerinden emin olmak istediklerini, doğru belirlenmiş gezegen boyutları ve yoğunluklarının, NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu tarafından gelecekte yapılacak çok değerli gezegenlerin gözlemleri için kritik önem taşıdığını belirtmektedir. Bulunan gezegenin küçük ve katı olduğunu doğru olarak bilirsek, galaksimizdeki bizim gezegenimize benzer gezegenleri de doğru olarak belirleyebileceğiz.


Hazırlayan: Prof. Dr. Varol Keskin
Editör: Ögetay Kayalı

Prof. Dr. Varol Keskin

Rasyonalist kıdemli yazar. Ege Üniversitesi Astronomi ve Uzay Bilimleri Bölümünde profesör. Özellikle çift yıldızlar odaklı çeşitli fotometrik çalışmalar yapmıştır. Aynı zamanda 2017 yılında Türkiye adına ilk defa bir ötegezegen keşfeden ekibin bir üyesidir.
Başa dön tuşu