22 Aralık 2021 tarihinde Nature'da yayınlanan makaleyle1 birlikte Avrupa Güney Gözlemevi (ESO) astronomları, galaksimiz Samanyolu'nda başıboş biçimde dolaşan onlarca gezegen keşfetti.
Gökyüzüne baktığımızda gördüğümüz her bir yıldızın etrafında mutlaka bir gezegenin olması gerektiğini biliyoruz. Bunun için elbette bir ihtimal veriyoruz, çünkü örneğin Kepler Uzay Teleskobu yaklaşık 10 yıllık görev süresi boyunca gökyüzünün sadece yüzde 0.25’lik bir bölgesine odaklanmıştı ve bu küçük bölgedeki yıldızların etrafında bile 2.500’ün üzerinde ötegezegen keşfetmişti.
Başıboş Gezegenler Nasıl Oluşuyor?
Her yıldızın etrafında bir gezegenin olduğu varsayımını doğrulayan şey yalnızca Kepler Uzay Teleskobu değil. Gözlemlerimizin dışında güncel astrofizik kuramlarına baktığımızda yıldız ve gezegenlerin aynı gaz ve toz bulutları içinde, yaklaşık olarak aynı zaman dilimlerinde oluştuğunu biliyoruz. Yani yıldız ve gezegenler oluşurken, sistemdeki tüm cisimler aynı zamanda sonu bitmek tükenmek bilmeyen bir dönüş sergiliyor.
Herhangi bir yıldızın ya da gezegenlerin oluşum aşamasında gerçekleşen bu kaotik süreç, sistemdeki gezegenlerin birbirleriyle çarpışmalarına ya da bazı gezegenlerin sistemden dışarı fırlatılmasına neden olabiliyor. Çünkü yeni oluşan gezegenler, yıldız oluşum diskindeki bol miktardaki madde ile devamlı etkileşim halinde. Bu etkileşimler nedeniyle gezegen, merkezde oluşmuş yıldıza göre içeri veya dışarı doğru hareketler sergileyebilir. Tam da bu noktada, yeterince yüksek kütleye sahip olan gezegenlerden biri, daha küçük kütleye sahip bir gezegenin yakınından geçerse, bu karşılaşma küçük olan gezegeni adeta bir sapan gibi sistemin dışına fırlatıp, onu uzayda belki de sonsuza dek yalnız bırakabilir. İşte uzayın sonsuz karanlığında soğumaya terk edilen bu gök cisimlerine bu yüzden astronomide “başıboş”, ya da “yalnız” gezegen adını veriyoruz.2
Başıboş gezegenlerin yakınlarında bir yıldızın olmaması ya da herhangi bir ışık kaynağının bulunmaması, onları keşfetmemizi engelleyen en önemli problemlerden biri. Örneğin, bizden çok uzaktaki öte-gezegenleri tıpkı bir tutulmada olduğu gibi gezegenin yıldız ışığını engellemesi sayesinde keşfedebiliyoruz. Ancak, bu başıboş gezegenlerin önünden geçip de ışıklarını bloklayıp, parlaklıklarını düşürebileceği bir yıldızları yok. Bu nedenle başıboş gezegenleri keşfedebilmek için, onların az da olsa bir ışık üretmesini bekleriz. Bu yüzden, bugüne dek keşfedilen başıboş gezegenlere baktığımızda ortak özelliklerinin oldukça genç ve sıcak cisimler olduğunu görüyoruz. Çünkü bu gezegenler, henüz oluşumlarının üzerinden çok bir zaman geçmeden sistemden atılıyor ve belirli bir süre boyunca sıcaklıklarını ve parlaklıklarını koruyorlar.
Yine de bu sıcaklık, yıldızların sıcaklığına kıyasla çok daha düşük olduğu için insan gözünün algılayabileceği bir parlaklık olmadığını da söyleyelim. Işığın ancak kızılötesi dalgaboyunda görülebilen bu ışıma, kızılötesi dalgaboyuna duyarlı teleskoplar tarafından algılanabiliyor. Ayrıca bu gezegenler zaman geçtikçe/yaşlandıkça daha da soğudukları için, tespit edilmeleri de gittikçe zorlaşıyor. Bugüne kadar keşfettiğimiz başıboş gezegenlerin neredeyse hepsinin hâlâ parlaklığını korumaya devam eden kahverengi cüce benzeri, genç yaştaki gaz devi gezegenlerden oluşmasının bir sebebi de bu...
Başıboş Gezegenler Nasıl Keşfedildi?
O halde bir düşünelim. Keşfetmesi bu kadar zor olan başıboş gezegenleri bulmak için nereye ve nasıl bakmalıyız? Eğer ışımalarını görebilmek için başıboş gezegenlerin oluşumlarının üzerinden fazla zaman geçmemiş olması gerekiyorsa, onları yıldız oluşum bölgelerinin yakınlarında bulma şansımız daha yüksek. Elbette bunu yaparken kızılötesi teleskopları da kullanmamız gerekir. (Başıboş gezegenlerin aralarında Dünya veya Mars gibi karasal gezegenlerin de bulunmasının kağıt üzerinde mümkün olduğunu söyleyelim. Ancak bu tür gezegenler kızılötesi ışıma dahi yapamadıkları için, onları tespit etmek neredeyse imkânsız.)
İşte tam da bu nedenle Avrupa Güney Gözlemevi (ESO) astronomları, kızılötesine duyarlı VLT (Very Large Telescope) teleskobunu kullanarak 420 ışık yılı ile dünyaya en yakın yıldız oluşum bölgesi olan Akrep ve Yılancı Takımyıldızı bölgesine odaklandılar. Bu bölge bilimsel çalışmaların yanı sıra astrofotoğrafçılar için de oldukça popüler bir bölge. Çünkü burada Pipo Bulutsusu, Kömür Çuvalı Bulutsusu ya da Barnard 68 gibi birçok karanlık bulutsu, yani yıldız oluşum bölgesi bulunuyor.
Astronomlar, başıboş gezegenleri tespit edebilmek için önce gökyüzünde 850 Dolunay’ın kapladığı alan kadar büyük bir alanı taradılar. Bu tarama işlemi sırasında gözlemevlerinin 20 yıl boyunca çekmiş olduğu 81.000 fotoğraf kullanıldı. Fotoğraflarla elde edilen 26 milyon objenin görüntüsü, Yakın Kümelerin Dinamik Analizi (DANCe) adı verilen bir katalog içerisinde depolandı. Ancak elbette bu kadar fazla obje arasında, hangilerinin yıldız, hangilerinin gezegen, hangilerininse başıboş gezegen olduğunu ayırt etmek gerekiyor. Bu iş için de astronomlar, daha önce gökyüzündeki 1 milyardan fazla yıldızın konum, hareket, mesafe ve renklerini haritalamış olan Gaia uydusunun verilerini kullandı.3
Gaia’nın verileri sayesinde Akrep-Yılancı yıldız oluşum bölgesindeki objelerin uzaklıkları da hesaplandı. Nihayetinde 26 milyon obje arasındaki aday gök cismi sayısını 3.500’e kadar düşürdüler. Ancak bu aşamada 3.500 objenin arasında yıldızların da olduğunu belirtmek gerek. İndirgenen 3.500 cisim arasında, hangilerinin yıldız, hangilerinin gezegen olduğunu anlamak için ise bu cisimlerin kütlelerini hesaplamak gerekiyor. Çünkü bir gök cisminin yıldız olabilmesi için belirli kütle limitleri var. Ayrıca bir gök cisminin yıldız olabilecek düzeyde kütle kazanabilmesi için yaklaşık 10 milyon yıl kadar bir süre geçirmesi gerekebilir. İşte bu nedenle astronomlar, bölgede yaşları 1 ila 10 milyon yıl arasında değişen gök cisimlerini aradılar.
Hesaplamalar sonucu bölgede en az 70 adet gezegen kütleli ve yıldızı olmayan cismi, diğer bir deyişle başıboş gezegenleri tespit ettiler. Üstelik bu sayı ilerleyen zamanlarda yaş ölçümlerindeki hata paylarının düzeltilmesiyle 170’e kadar bile artabilir. Çünkü bu gök cisimlerinin aralarında yaşları 10 milyon yıla çok yakın olan cisimler de var. Dolayısıyla bu cisimler içerisinde onlara ne tam olarak bir yıldız, ne de tam olarak bir gezegen diyemeyeceğimiz kahverengi cüceler de yer alıyor.4
Keşif Bize Ne Anlatıyor?
Bu hem astronomi bilimi hem de bizim evrene olan bakış açımız için oldukça önemli bir keşif. Çünkü astronomlar yalnızca belirli bir yıldız oluşum bölgesinde bugüne kadar keşfedilen toplam yalnız gezegen sayısının 2 katı kadar başıboş gezegen keşfetmiş oldular. Keşfedilmeleri bu kadar zor olan bu gezegenlerden onlarcasını bile bir yıldız oluşum bölgesin de keşfedebiliyorsak, bu gök cisimlerinin evrende ne kadar bol bulunduğunu bir düşünün.
Astronomlar, boyutları ve kütleleri yaklaşık olarak Jüpiter kadar olan bu başıboş gezegenlerin sayısının, bir yıldıza sahip gezegenlerden yüzlerce kat daha fazla olduğunu bile düşünüyorlar. Belki başıboş gezegenleri Güneş Sistemindeki gezegenler gibi gözlemleyemiyor ya da yıldızına sahip ötegezegenler kadar kolay keşfedemiyor olabiliriz. Ancak yapılan bütün bu bilimsel çalışmalar bize şunu söylüyor;
Başınızı gökyüzüne bir kez daha çevirdiğinizde, baktığınız herhangi bir bölgede tek başına dolaşan, uzayda sonsuz bir yolculuğa çıkmış sayısız başıboş gezegen olabileceğini unutmayın. Yani, sonsuz boşluğuna karşı bazen dehşete düştüğümüz uzay, belki de zannettiğimiz kadar boş ve sessiz değildir, ne dersiniz?
Kemal Cihat Toprakçı
Kaynaklar ve Referanslar:
- Miret-Roig, N., Bouy, H., Raymond, S.N. et al. A rich population of free-floating planets in the Upper Scorpius young stellar association. Nat Astron 6, 89–97 (2022). https://www.nature.com/articles/s41550-021-01513-x
- ESO telescopes help uncover largest group of rogue planets yet: https://www.eso.org/public/news/eso2120/?lang
- GAIA Data Release: https://sci.esa.int/web/gaia/-/60036-gaia-data-release-2-virtual-reality-resources
- Unveiling Rogue Planets: https://www.nasa.gov/feature/goddard/2020/unveiling-rogue-planets-with-nasas-roman-space-telescope
