İnsanlık, yüzlerce yıl boyunca başka yıldızların etrafındaki gezegenlerin varlığını merak etti. Her ne kadar astronomi en eski bilim dalı olarak kabul edilse de başka yıldızların etrafındaki gezegenlerin, yani ötegezegenlerin varlığına dair araçları yalnızca son birkaç on yılda kullanmaya başladık. Bu nedenle ötegezegen kavramı, astronomi biliminin içerisine nispeten yeni dâhil olmuş bir alan olarak kabul edilebilir.
Başka yıldızların gezegenlere ev sahipliği yaptığı hakkındaki ilk fikirler, 16. yüzyılda Giordano Bruno ile ortaya çıkmış olsa da bu konuda ilk bilimsel çalışmalar 1988 yılında yapıldı. Ancak bu çalışmaların onaylanma süreci 2012 yılına kadar devam ettiği için bu tarihi ilk ötegezegen keşfi olarak gösteremiyoruz. Güneş'imize benzer bir anakol yıldızının etrafındaki ilk ötegezegen 1995 yılında keşfedildi. Bu gezegen, etrafında döndüğü yıldızın ismi nedeniyle 51 Pegasi b olarak adlandırıldı. Keşfedilen ilk ötegezegenin bir "Sıcak Jüpiter" olması nedeniyle, yaşama elverişli bir gezegen olmadığı açıktı. Bu ötegezegenin keşfi, Güneş sistemimiz dışında çok daha fazlasının varlığını sürdürdüğüne dair önemli bir ipucu olduğundan, son derece önemli bir keşifti. Nitekim bu keşfin verdiği ipucu, bugün geldiğimiz noktada 4.383 ötegezegenin keşfedilmesine öncülük etti.1
Ötegezegenler Nasıl Keşfediliyor?
Gezegenler ısı ve ışık yaymazlar. Sıcak Jüpiter sınıfına giren gezegenlerin ürettiği enerji dahi Dünya'dan teleskoplarla gözlemlenebilecek parlaklığa ulaşmaları için pek yeterli değildir. Yani, Güneş Sistemi dışındaki gezegenleri teleskoplarla doğrudan biçimde gözlemlemek oldukça zordur. Bu nedenle tıpkı kara delik keşiflerinde olduğu gibi, ötegezegenleri keşfetmek için dolaylı gözlem teknikleri kullanılır.
Yine de bugüne dek keşfedilen 4.383 ötegezegenden 51 tanesinin doğrudan görüntüleme yoluyla keşfedildiğini eklemek gerekiyor. Ancak keşfedilen tüm ötegezegenlerin sayısını, keşif yöntemlerine göre değerlendirdiğimizde %97'lik payın Geçiş Yöntemi ve Radyal Hız yöntemlerinde olduğunu görüyoruz.2 Bu nedenle bu yazıdaki keşif teknikleri sıralamasını buna göre yapacağız.
1) Geçiş Yöntemi (3333 Keşif)
En verimli ötegezegen keşif tekniği olan geçiş yönteminde yıldızların parlaklığındaki değişiklikler gözlemlenir. Yıldızların parlaklığındaki ani ya da sistemli değişiklikler, yıldızın önünden bir gezegenin geçtiğine dair önemli bir işarettir. Ancak, parlaklıktaki değişime gerçekten bir ötegezegenin sebep olduğundan emin olunması için gözlemlerin on yıllar boyunca devam etmesi gerekebilir. Çünkü gezegenler, yıldızlara kıyasla çok daha küçük boyuttadırlar ve geçiş sırasındaki parlaklık değişimleri çok düşük seviyelerde seyreder. Bunu bir sokak lambasının önünden geçen sineğin, lambanın genel parlaklığına olan etkisi olarak hayal edebilirsiniz.
Geçiş yönteminin en önemli avantajı, bize ötegezegenin yıldızına uzaklığı ve çapı hakkında önemli bilgiler vermesidir.3 Çünkü gezegen, yıldızına olan uzaklığına göre belirli bir aralıkta yıldızın parlaklığını düşürecektir. Böylece gezegenin yıldızının etrafındaki bir tam turu ne kadar sürede tamamladığı belirlenebilir ve buradan hareketle gezegen/yıldız arası uzaklık ölçülebilir. Ayrıca yıldızın türüne göre, gezegenin yakın ya da uzak bir konumda yer alıyor olması, gezegenin yaşama elverişli olup olmadığı hakkında da bakış açısı sunabilir.
Geçiş yöntemi; gezegenin içerdiği elementler ya da kompozisyonu hakkında isabetli veriler sunabilecek bir yol daha yaratır. Gezegen, yıldızın önünden geçerken yıldız ışığının bir kısmı gezegenin atmosferi içerisinden geçip Dünya'ya ulaşır. Astronomi biliminde de en kıymetli bilgilere erişmenin yegâne yolu; ışığı analiz etmektir. Gezegen atmosferinin içerisinden ulaşan yıldız ışığı, atmosfer hakkında önemli bilgileri de içerir. İşte bu ışığı inceleyen bilim insanları, gezegende metan ya da su gibi elementlerin varlığını tespit edebilirler.
Geçiş yöntemiyle ötegezegen avcılığı için en uygun yöntem uzay teleskoplarını kullanmaktır. Nitekim 2009-2013 yılları arasında 530.506 ayrı yıldız ışığını inceleyen Kepler Uzay Teleskobu; tam 2.662 ötegezegen keşfi gerçekleştirdi. 2025 yılında fırlatılması planlanan Roman Uzay Teleskobu, geçiş yöntemini kullanarak Kepler Uzay Teleskobu'ndan daha fazlasını keşfedebilir. Geçiş yönteminin dezavantajı ise bize ötegezegenlerin kütlesi hakkında yeterince bilgi sağlamıyor oluşudur. Bununla birlikte, geçiş yönteminde gezegenin birkaç kez yıldızın önünden geçmesi beklendiği için genellikle yıldızına yakın ötegezegenler keşfedilebilir. Yani, yıldızına uzak ve kesişim göstermeyen ötegezegenler keşfedilemez.
2) Radyal Hız Yöntemi (837 Keşif)
Yıldızlar ve etrafında dönmekte olan gezegenler, aslında bitmek bilmez bir kütleçekim rekabeti içerisindedir. Yıldızların kütlesi, gezegenlere kıyasla çok daha yüksek olduğu için bu rekabetten yıldızlar galip çıkar. Ancak, ne kadar küçük olursa olsun, gezegenlerin kütlesi de yıldızın hareketine etki eder. Bu etki sonucu yıldız ve gezegen arasında ortak kütleçekim merkezi meydana gelir. Daha açık bir deyişle, eğer bir yıldızın etrafında gezegen varsa, yıldız küçük bir miktarda yalpalama hareketi sergiler. Gezegenin etkisiyle yıldızın yaptığı bu yalpalama hareketi, yıldızın belirli aralıklarla Dünya'ya yaklaşıp uzaklaştığı anlamına gelir. Yaklaşmakta olan yıldız ışığı, Doppler Etkisi nedeniyle maviye kayar. Tam tersine, uzaklaşırken ise ışığın frekansı kırmızıya kayar. Böylece astronomlar, Doppler Etkisi sayesinde yıldızın tayf çizgilerindeki soğurma çizgilerini inceleyerek, ötegezegen tespiti yapabilirler.
Bu yöntemde gezegenin kütlesi ne kadar fazlaysa, kırmızı ve maviye kayma etkileri o kadar güçlü biçimde gözlemlenir. Bu sayede, radyal hız yöntemi ile ötegezegenin kütlesi belirlenebilir. Ayrıca bu yöntemin mantığı gereği genellikle yüksek kütleye sahip, büyük ve yıldızına yakın ötegezegen keşifleri gerçekleşir. Çünkü bir gezegenin yıldızına olan uzaklığı da yıldızın yaptığı yalpalama hareketine önemli ölçüde etki edecektir. Dolayısıyla bu yöntemin dezavantajı, küçük kütleli ve uzak yörüngelerdeki gezegenleri tespit etmek için etkili bir yöntem olmayışıdır. Ayrıca, gezegenin çapı hakkında da önemli ipuçları sağlamamaktadır. Yine de geçiş yönteminden sonra en verimli ve etkili ötegezegen keşif tekniği olduğunu belirtmek gerekiyor.
3) Kütleçekimsel Mikromerceklenme Yöntemi (108 Keşif)
Einstein'ın ortaya koyduğu Görelilik Kuramı, uzay ve zamanın birleşik olduğunu söylerken, aynı zamanda uzay-zaman dokusunun elastik bir yapıya sahip olduğunu gösteriyordu. Buna göre, kütlesi olan her cisim uzayı büküyor ve diğer her şey de bu bükülmelerden etkileniyordu: Işık bile! Buna göre, bir yıldız ya da gezegenin kütleleri uzayı büktüğü için başka gök cisimlerinin ışığını daha parlak veya bozulmuş biçimde gösterebilir. Astronomlar ışığın düzenindeki bu değişikliği tespit ederek, ötegezegen keşfi gerçekleştirebilirler.
Bu yöntemin iyi tarafı, Dünya'dan çok uzaklarda konumlanmış ötegezegenleri tespit etmeyi mümkün kılmasıdır. Ayrıca gezegen yıldızına çok uzak bir yörüngede seyrediyor olsa bile kütleçekimsel mikromerceklenmeye yakalanabilir. Dahası, gezegenin bir yıldızın yörüngesine bağlı olmasına gerek bile yoktur. Kütleçekimsel mikromerceklenme metoduyla, uzayda başıboş dolanan gezegenler dahi tespit edilebilir. Bu sayede bu yöntem, uzaydaki başıboş gezegenlerin sayısına ilişkin önemli veriler sağlayabilir. Ancak kütleçekimsel mikromerceklenmenin nerede gerçekleşeceği öngörülemez. Bu yüzden gökyüzünde olabildiğince geniş bir alan, uzun süreler boyunca gözlemlenmek zorundadır.
4) Doğrudan Görüntüleme Yöntemi (51 Keşif)
Yazımızın başında, ötegezegenlerin ısı ve ışık yayma gücünün oldukça düşük olması sebebiyle fotoğraflanmasının oldukça zor olduğunu belirtmiştik. Çünkü ötegezegenlerin son derece soluk olan ışığı, yörüngesinde dolanan yıldızın ışığı tarafından bastırılır. Ancak, yıldız ışığını bazı ekipmanlarla düşürerek, etrafında dolanmakta olan ötegezegenleri görünür kılabiliriz. Bunun için astronomlar, yıldızların korona katmanının görünmesini engelleyen ışık engelleyici ekipmanlar kullanır. Bunu, gündüz parlayan Güneş'in etrafındaki cisimleri görmek için elinizle Güneş'i kapatmaya ya da Güneş gözlüğü kullanmaya benzetebilirsiniz.
Bu yöntemin en iyi tarafı, ötegezegenleri gerçekten görebiliyor ve fotoğraflayabiliyor oluşumuzdur. Ancak yine de bu yöntemle çok parlak yıldızların etrafındaki ötegezegen tespitini yapmak bir hayli zordur. Benzer biçimde, yıldızına çok uzak mesafelerde hareket eden ötegezegenlerin ışığı çok düşük seviyelerde olacağından, tespit edilemez.
5) Astrometri Yöntemi (1 Keşif)
Radyal hız yönteminde, ötegezegenlerin kütlelerinin yıldızın yalpalanma hareketi yapmasına sebep olduğunu, bu yalpalanmanın ise Doppler Etkisi sayesinde belirlenebileceğini öğrenmiştik. İşte bu yalpalanma hareketini tespit etmenin Doppler Etkisi'nden başka bir yolu daha var; gök cisimlerinin görünür konumları! Yakınlarda bir ötegezegen, yıldızın yalpalanma hareketi yapmasına sebep olur ve bu hareket ise gökyüzünde yıldızın konumunun küçük miktarlarda değişmesini sağlar. Ancak bu yalpalanma hareketinin gökyüzündeki görünür konum değişikliği çok küçük olacağından, tespit edilmeleri çok zordur. Bu yüzden yöntemden en iyi biçimde yararlanabilmek için çok güçlü teleskoplara ihtiyaç vardır. Yeryüzündeki teleskoplardaki görüntünün atmosfer nedeniyle bozulmaya uğraması da bu yöntemin dezavantajlarından biri olarak karşımıza çıkar.
Günümüze kadar keşfedilen ötegezegen sayılarına göre en etkili ve verimli keşif yöntemleri bu yöntemler olsa da aslında ötegezegenleri keşfetmek için çok daha fazla yöntem kullanılıyor. Bu yöntemler zaman zaman birleştirilerek, keşfedilen ötegezegenin atmosferi, çapı, kütlesi ya da içerdiği elementler hakkında bilgi kümesi oluşturuluyor. Bu sayede bir ötegezegeni doğrudan biçimde göremesek dahi, yaşama olan elverişliliği ya da Dünya dışı akıllı yaşam barındırma olasılığı hakkında fikir yürütebiliyoruz.
Ayrıca görece kısa bir sürede, kısıtlı imkânlarla keşfedilen ötegezegenlerin muazzam sayısı, galaksimizde ya da evrende çok daha fazlasının var olduğunu işaret ediyor. Bu yüzden NASA, ötegezegen keşif sayılarını artırmak üzere yeni proje ve görevleri aktif ediyor. Örneğin, 2025 yılında fırlatılacak Roman Uzay Teleskobu'nun binlerce ötegezegen keşfi gerçekleştireceği tahmin ediliyor.
Ötegezegenler, astronomide son derece önemli bir araştırma alanı. Çünkü, evrende olan yerimize ilişkin bakış açımızı kökünden ve sarsıcı biçimde değiştirecek "Evrende Yalnız Mıyız?" sorusunun cevabı, keşfettiğimiz ya da keşfedeceğimiz ötegezegenlerden birinin içerisinde gizleniyor.
Kemal Cihat Toprakçı
Kaynaklar ve Referanslar
- NASA. (2015, Aralık 17). Exoplanet Exploration: Planets Beyond our Solar System. https://exoplanets.nasa.gov/.
- NASA. (2019, Haziran 20). 5 Ways to Find a Planet. NASA. https://exoplanets.nasa.gov/alien-worlds/ways-to-find-a-planet/.
- How to Search for Exoplanets. The Planetary Society. https://www.planetary.org/articles/how-to-search-for-exoplanets.
- Kapak Görseli Telif: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC-Caltech)
