EXOPLANETLER - Bölüm (1) Güneş Sistemi Dışındaki Gezegenleri Nasıl Keşfediyoruz?

Bu konuyu okuyanlar

Rita Judy

Öğrenci
Katılım
17 Şubat 2018
Mesajlar
41
Reaksiyon puanı
14
Puanları
8
Yaş
42
Son birkaç yıldır hemen hemen her ayda bir “yeni bir gezegen keşfedildi” haberiyle karşılaşıyoruz. Eminim ki bu haberleri okurken birçoğunuzda, güneş sistemi dışındaki gezegenlerin yapıları ve nasıl keşfedildikleri gibi konulara dair bir merak uyanmıştır. Ben de bu yüzden güneş sistemi dışındaki gezegenlere, yani “exoplanetler”e yönelik bir yazı dizisi yayınlamaya karar verdim. İşte ilk bölüm ;)


Güneş Sistemi Dışındaki Gezegenleri Nasıl Keşfediyoruz

İnsanoğlunun dünya dışı gezegenlerle tanışması yakın bir zamana, tam 25 yıl öncesine dayanıyor. Bir bilim grubu 1992 yılında pulsarları gözlemlerken uyguladıkları tekniklerin sonucu şanseseri ilk exoplaneti keşfetmiş oldular. Bu tarihten itibaren bilim insanları güneş sistemi dışı gezegenlerin keşfedilmesine yönelik vizyon geliştirmeye başladılar. Bunun sonucunda bir çok yöntem ve gezegen keşfettiler. Günümüzde ise exoplanetler astronomi bilim dalı içerisinde, en popüler alt dallardan biri haline geldi. Exoplanetler bilim camiası dışında popüler kültürün de merak saldığı konulardan biri. Yeni bir gezegen keşfedildiğinde ve bunun haberi okuyucuların aklında büyük bir merak ve "Acaba o gezegenlere ulaşabilcek miyiz" gibi sorular uyandırıyor. Bir çok okuyucu ise, bilim insanlarının imkansız gibi görünen bu işi nasıl başardıklarını öğrenmek istiyor. İşte bu merakı gidermeye yönelik olarak okuyucuyu sıkmadan, basit ve eğlenceli bir yoldan bu konuyu anlatmaya çalıştım. Şimdi exoplanetleri keşfetme yöntemlerine geçelim.


Dikine Hız Yöntemi

Dikine Hız Yöntemi gezegen keşfetmede en popüler olan yöntemdir. Şu ana kadar keşfedilen gezegenlerin yarısından fazlası bu yöntemle keşfedilmiştir. Tekniği oldukça basit fakat tüm gezegen tespit etme yöntemleri gibi başarımı oldukça düşüktür. İşin aslı; gezegen keşfetmek zor bir iştir.

Bir yıldız ve bu yıldızın da bir tane gezegeni olduğunu düşünelim. Bu yıldız ve gezegen bu sistemin kütle merkezi etrafında dönmektedir. Bilinenin aksine gezegenler yıldızlar etrafında dönmez. Bir yıldız sisteminde yıldızın kendisi de dahil olmak üzere tüm nesneler o yıldız sisteminin kütle merkezi etrafında dönerler. Bu kütle merkezi yıldızın hacminin içinde veya dışında olabilir. Anlayacağınız, nasıl ki gezegenler yıldızın kütle çekiminden etkilenerek yıldız etrafında gönüyorlarsa, yıldızlar da gezegenlerin kütlesinden etkilenmekte ve gezegenler kadar olmasa da ufak bir kütle merkezi çevresinde dönme hareketi yapmaktadırlar. İşte bu yöntem yıldızın, gezegeninin etkisiyle elde ettiği dönme hareketinden faydalanmaktadır.

Yıldız bu ortak kütle merkezinin etrafında dönerken çok az da olsa güneş sistemimize yaklaşmakta ve uzaklaşmaktadır. Uzaklaşırken normalde ölçülen dalga boyu kırmızıya kaymakta, yakınlaşırken ise gözlenen dalga boyu maviye kaymaktadır. Bu zaten hepimizin bildiği "doppler kayması" kavramıdır. Gökbilimciler bunu sürekli gözlemleyerek ilgili yıldızın bir turunu kaç günde tamamladığını, dünyaya dik olarak yaklaşma ve uzaklaşma hız eğrilerini ve yıldızın yörüngesinin ne kadar basık (eliptik veya şişkin) olduğunu hesaplayabilirler. Fakat bu veriler bu yıldızın etrafındaki gezegeni keşfetmek için yeterli değildir.

Bu hesaplar dışında gökbilimcilerin karşılaştıkları bir problem daha vardır. İlgili yıldız sisteminin düzlemi dünyadan gözlem yapan bireye göre hangi açıda olduğu önemlidir. Eğer yıldız, gezegen ve birey aynı düzlemdelerse, bu gözlemci için olabilecek en iyi durumdur. Eğer yıldız ve gezegen düzlemi, gözlemcinin izleme doğrultusuna tam dik ise, bu sefer yıldız'ın yörüngesi boyunca dünyadan uzaklaşıp yakınlaşmayacağı için her hangi bir doppler kayması gözlemlemek olanaksızdır. Yıldızın yöründe eğikliği önemli bir parametredir ve ilgili yıldızın ışık eğrisinden bulunma ihtimali vardır. Eğer yörünge eğikliği hesaplanamazsa, gezegenin sahip olabileceği minimum kütle bulunabilir. Gezegnin kütlesi ise belirli olasılıkta bir aralık olarak belirlenir (%95 ihtimalle A-B değerleri arasında bir kütleye sahiptir gibi).

Sistemin gözlem doğrultusuyla paralel olması, gözlemci için büyük bir avantajdır ve gözlemci ilgili yıldızın kütlesini yüksek bir hassaslık ile elde edebilir. Yörünge eğikliği 0 dereceye ne kadar yakın olursa gözlemci için avantaj, doksan dereceye ne kadar yakın olursa gözlemci için dezavantajdır. Bu gözlemin sonunda elde edilen verilerin hassaslığını değiştirir.Peki bu verileri elde ettikten sonra gezegenin kütlesi nasıl bulunuyor derseniz;

P x (K^3) x [1 - (e^2)] / 2πG = (Y^3) x (sin^3 i)/ (Y + Gz)^2

Bu denklem sayesinde gezegenin kütlesi elde edilir.Burada;

P= Yıldızın yöründesini ne kadar zamanda tamamladığı
K= Dikine hız eğrisinin genliği
e= Yörünge Basıklığı
G= Evrensel çekim sabiti
Y= Yıldızın kütlesi
i= Yörünge eğikliği
Gz= Gezegen kütlesi (gözlemden sonra denklemdeki tek bilinmeyen budur, Denklem sayesinde gezegenin kütlesi bulunur)

Bu denklem birden fazla gezegen için de yazılabilir.Dikine Hız Yöntemi ile gezegenlerin yıldızlarına uzaklığı ve bunun dışında başka parametreler de elde edilebilir. Kısa döngüsü olan sistemler için kullanışlı bir yöntemken, uzun periyotlu sistemlerde kullanışsız hale gelir. Ayrıca gezgenin kütlesi hakkında fikir sahibi olmak tek başına doyurucu olmayabilir.


Transit Geçiş Yöntemi

Dikine Hız Yöntemi'den sonra en popüler ikinci yöntem Transit Geçiş Yöntemi'dir. Günümüzde bulunan gezegenlerin hemen hemen %40'ı bu yöntem sayesinde keşfedilmiştir. Transit Geçiş Yöntemi, DHY'den faklı olarak yıldız ve gezegenin boyutlarına odaklanır. DHY yöntemi kütle odaklıyken, TGY boyut odaklıdır.Transit Geçiş Yöntemi, gezegenin, gözlemci ile yıldız arasından geçmesi ile olanaklı hale gelir. Gözlemci gezegenin, yıldızın önünden geçerken yıldızın parlaklığını çok küçük bir miktar azaltır. Bu azalmanın ne kadar olduğunu inceleyerek yıldız ve gezegenin boyutları ile ilgili bilgi sahibi olunur. Bu bilgi oransal bir veridir ve dolayısıyla görecelidir.İlgili oranı anlamlandırmak için daha önce hemen hemen tüm fiziksel özellikleri bilinen bir kriter gezegene ihtiyac vardır. Bu yöntem için genellikle Jupiter kriter kabul edilir. Jupiter gibi gaz devlerinin boyutları ile kütleleri arasında anlamlı bir korelasyon yoktur. Kriter olarak jupiterin yarı çapı sabit tutulur ve gaz devinin güneş gibi bir yıldızın önünden geçtiğinde f=0.01 kabul edilir. Tabi ki bu tamamen sallamasyon bir kriter değildir. Diğer yöntemlerden elde edilen veriler kullanılarak, Transit Geçiş Yöntemi ile gözlemler sonucunda oluşturulmuştur. İstatistiksel güç olarak yüksektir. Yıldızın ışık akısındaki azalma aşağıdaki formül ile ifade edilir;

f = (YY/GY)^2

f= yıldız akısındaki azalma (fi)
YY= Yıldızın yarıçapı
GY= Gezegenin yarıçapı

Bu yöntemle gaz devlerinin görece boyutları dünyadan, kayaç gezegenlerin görece boyutları ise atmosfer dışındaki gözlemlerden elde edilebilir. Yeryüzünden gözlem ile atmosfer dışından gözlem arasında neredeyse 1000 kat kadar bir duyarlılık farkı vardır. Yeni teknikler ile bu farkın bir miktar üstesinden gelindiğini söyleyebiliriz. Atmosfer dışından gözlemin avantajı yadsınamaz fakat teknoloji geliştikçe yeryüzünden yapılan gözlemlerin de duyarlılığı artmaktadır. Örneğin, galaksimiz Samanyolu'nun merkezindeki yıldızların hareketini aynı dönemlerde inceleyen iki ekipten bir tanesi yeryüzünden inceleme yapıyordu ve diğer ekip ile aynı zamanda keşfettiler.


Astrometri

Bu yöntem daha çok yıldızından uzak gezegenlerin tespiti için kullanılır. DHY gibi yörünge eğimine ihtiyac duymaz. Bu açıdan avantajlıdır fakat gözlemlemesi zor ve verdiği bilgiler açısından kısıtlıdır. GHY'nin aksine uzun döngülü sistemlerde daha kullanışlıdır. Daha öncesinde bir yıldız sistemindeki tüm nesnelerin (yıldız da dahil) sistemin ortak kütle merkezi etrafında döndüğünü söylemiştik. Tahmin edeceğiniz gibi ortak kütle merkezi de sabit değildir. Bunun dışında gezegenler ilgili yıldız ortak kütle merkezi etrafında hareketini sürdürürken kütleçekim vasıtasıyla bazı kararsız (oldukça ufak, yalpanama gibi) hareketler, sallantılar yapmasını sağlarlar. İşte yıldızın haketindeki bu tedirginlik gözlemlenebilir ve bu vasıtayla gezegenin kütlesi kestirilebilir. Bunun için aşağıdaki denklem kullanılır.

θ= (Y/Gz)a/d

θ= yıldızın konumundaki değişiklik
Y= Yıldızın kütlesi
Gz= Gezegenin kütlesi
a= Yıldızın yarı büyük ekseni (eliptik yörüngenin en uzun halinin yarısı)
d= yıldızın gözlemciye uzaklığı

Astrometri yöntemi ile görece nadiren gezegen keşfi yapılmaktadır. Harcanan emeğe karşılık olarak elde edilen veriler oldukça sınırlıdır. Fakat şu da bilinmelidir ki keşfedilen gezegenler nadir bir konumda bulundukları için daha çok merak ve ilgi uyandırırlar.


Pulsar Timing

Bilinen ilk exoplanet 1992 yılında bu yöntem sayesinde keşfedilmiştir. Pulsarlar belirli aralıklarla kalp atışına benzeyen şekilde güçlü radyo dalgaları yayınlarlar. Belirli kütlede bir yıldız yakıtını tükettikten sonra, kütleçekimini engelleyen bir kuvvet kalmadığı için oldukça kısa bir süre içinde içine çökmeye başlar ve bir süre sonra süper nova patlaması gerçekleştirir. Bu esnada daha ağır elementler oluşur ve patlama etkisiyle evrene yayılırlar. Çekirdekte kalan atomlar kütle çekim kuvvetine daha fazla direnemez ve protonlar ile elektronlar birleşerek nötron yıldızını oluştururlar. Bu nötron yıldızları pulsar ve magnetar olarak adlandırılır. Pulsarlar ölü yıldızlardır.

Aynı Transit Geçiş Yöntemi'nde olduğu gibi pulsarın çevresindeki gezegen pulsarın atışlarında belirli düzensizlikler ve sapmalar meydana getirir. Bu bozulmalar ölçülebilir ve pulsarın çevresindeki gezegen hakkında kestirimlerde bulunulabilir. Bugüne kadar bu tarz 9 tane dünya benzeri küçük, kayacıl gezegen keşfedilmiştir. Bu gezegenler diğer keşfedilen gezegenlere göre fazla önemsenmemektedir çünkü ölü bir yıldızın etrafında yüksek manyetik alan ve radyo dalgalarına maruz kalan bir gezegende yaşam olma ihtimali yok denecek kadar azdır.


Görüntüleme Yöntemleri

Bu yöntemde gezegenin yansıttığı ışığın doğrudan gözlemlenmesi amaçlanmıştır. Gezegenlerin kendileri ışık üretmezler. Ait olduğu yıldızın ışığını yansıtırlar. Güneş sisteminden uzaklığına göre görece birbirine oldukça yakın mesafede olan yıldız ve gezegeni düşündüğümüzde, yıldızın ışığından gezegenin soluk yansımasını görmemiz imkansız gibi görünmektedir. Fakat yine de bilim insanları uzun pozlama ve teknoloji sayesinde bu yöntemle gezegen keşfetmeyi başarabilmişlerdir. Eğer exoplanet, yıldızından pluton gibi oldukça uzakta ise bilim insanları için yıldızın oluşturduğu ışık kirliliğinden minimum derecede etkilendiğinden dolayı gözlemlemeleri kolaylaşır.

Özellikle son 2 yılda eskiye oranla çok daha fazla bu şekilde gezegen keşfedilmiştir. Teknoloji geliştikçe sayısının artacağı tahmin edilebilir. Fakat bu yöntemle keşfedildiği halde doğrulanmayan oldukça fazla sayıda exoplanet vardır. Bu yöntemin en büyük avantajı, gezegeni doğrudan gözlemlediğimiz için spektrumu, yüzey sıcaklığı, atmosferi incelenebilir. Spekturumu incelenen her gök nesnesinin yüzey sıcaklığı wien yasası sayesinde hesaplanabilir. Teknoloji ilerledikçe bu yöntem sayesinde daha çok dünya benzeri gezegenler keşfedebiliriz. Gezegenleri daha ayrıntılı inceleyebiliriz.

Edit: Kaynakları ekleyeceğim, yazıyı güncelleyeceğim.
 

guven5

Öğrenci
Katılım
26 Nisan 2013
Mesajlar
23
Reaksiyon puanı
1
Puanları
3
yani sanki bu gezegenlere Karaköy, Taksim dolmuşuna biner gibi bir uzay mekiğine bineceğiz vede gideceğiz gibi bir algı oluşuyor, böyle şeyler anca 50 nesil sonra falan olması muhtemel olaylar, zaten o zaman dünyada kimbilir kaç tane WWXX savaşı olmuş olur, ve nüfus kaç milyar insana ulaşır ve aşırı bir zaruriyet hasıl olur. Tabi insan oğlu böyle 50 nesillik bir süreçte yaşamayı başarırsa.
 

Rita Judy

Öğrenci
Katılım
17 Şubat 2018
Mesajlar
41
Reaksiyon puanı
14
Puanları
8
Yaş
42
Exoplanetlere göç etmek her insanın zihnini meşgul eden güzel bir hayal. İnsanoğlu konu ne kadar uzak olursa olsun, hayal etmeyi seviyor. Hayal etmek insanoğlunun başarmasının temelini oluşturuyor.

Lakin yukarıda bahsedilen konu içerisinde exolanetlere göç etmekten daha farklı amaçlar var. Exoplanetleri daha çok evreni enlamak, yıldız sistemlerinin yapısını hatta kendi güneş sistemimizin yapısını anlamk için kullanıyoruz.

Bilim insanlarında o gezegenlere göç etmekten çok dünya'nın ne kadar özel bir veya ne kadar sıradan bir gezegen olduğunu, yaşamın ne kadar özel veya sıradan olduğunu keşfetme arzusu var.
 

Rita Judy

Öğrenci
Katılım
17 Şubat 2018
Mesajlar
41
Reaksiyon puanı
14
Puanları
8
Yaş
42
Arkadaşlar konu üstünde değişikleri nereden yapıyoruz?

Eski mesajların altta düzenle butonu çıkmıyor!
 
Üst