Yeni keşfedilen gezegen Dünya'nın 8 milyar yıl sonraki haline benziyor

Samanyolu galaksisinde 4.000 ışık yılı uzakta Dünya benzeri bir gezegenin keşfi, Güneş’in beyaz bir cüce yıldıza dönüştüğü ve donup harap olan Dünya’nın Mars’ın yörüngesinin ötesine göç ettiği milyarlarca yıl sonra gezegenimizin nasıl bir hal alabileceğini şimdiden görmemizi sağlıyor.

Berkeley – California Üniversitesinde çalışan gökbilimcilerin Hawaii’deki Keck 10 metre teleskobuyla yapılan gözlemlerden sonra keşfettiği bu uzaktaki gezegen sistemi, Güneş-Dünya sistemine yönelik beklentiler bakımından çok benzer görünüyor: Güneş’in kütlesinin yaklaşık yarısı kadar olan beyaz bir cüce yıldızdan ve günümüzdeki Dünya’nın iki katı genişliğindeki yörüngede Dünya boyutundaki bir refakatçiden oluşuyor.

Dünya’nın kaderi de muhtemelen böyle olacak.

Populer Science Türkçe'nin aktardığına göre Güneş nihayetinde bir balon gibi şişerek, Dünya’nın günümüzdeki yörüngesinden daha büyük bir alanı kaplayacak ve bu süreçte Merkür ile Venüs’ü yutacak. Yıldızımız genişleyip kızıl bir dev haline gelirken, azalan kütlesi de gezegenleri daha uzak yörüngelere göç etmeye zorlayacak ve Güneş’ten uzakta hayatta kalma yönünden Dünya’ya ufak bir şans bırakacak. En sonunda bu kırmızı devin dış katmanları kaybolarak, geride bir gezegenden daha büyük olmayan ancak bir yıldız kütlesine sahip olan yoğun, beyaz bir cüce bırakacak. Dünya o zamana kadar dayanırsa, muhtemelen şimdiki boyutunun iki katı büyüklüğünde bir yörüngeye girecek.

Bu hafta Nature Astronomy bülteninde yayımlanacak olan keşif, bilim insanlarına Güneş gibi ana sekans yıldızların kızıl dev aşamasından beyaz cüceye kadarki evrimi konusunda ve bunun etraflarındaki gezegenleri nasıl etkilediği hakkında bilgi sunuyor. Bazı çalışmalarda, bu sürecin Güneş için yaklaşık 1 milyar yıl içinde başlayabileceği ve sonunda Dünya’nın okyanuslarını buharlaştırarak, Dünya’nın yörünge çapını iki katına çıkarabileceği öne sürülüyor; tabi genişleyen yıldız ilk önce bizim gezegenimizi içine almazsa.

Nihayetinde, bundan yaklaşık 8 milyar yıl sonra Güneş’in dış katmanları dağılarak geriye Güneş’in yarı kütlesi kadar ve boyutu Dünya’dan daha küçük olan yoğun, parlayan bir top (bir beyaz cüce) bırakmış olacak.

Önceden Berkeley – California Üniversitesinde doktora öğrencisi olan ve şu an San Diego – California Üniversitesinde doktora sonrası araştırma görevlisi olarak görev yapan çalışmanın lideri Keming Zhang, “Dünya’nın 6 milyar yıl içinde bu kızıl dev Güneş tarafından yutulmaktan kaçınıp kaçınamayacağına ilişkin henüz bir fikir birliğimiz yok” diyor. “Herhangi bir durumda Dünya gezegeni, sadece bir milyar yıl daha yaşanabilir kalacak ve o noktada Dünya’daki okyanuslar firari sera gazı etkisiyle buharlaşmış olacak; kızıl dev tarafından yutulma tehlikesinden çok öncesinde.”

Bu gezegen sistemi, gezegenin sağ kurtulduğu bir örnek de sunuyor ancak soluk beyaz cücenin yaşanabilir bölgesinin çok dışında kalan gezegenin yaşam barındırma ihtimali yok. Ev sahibinin halen Güneş’e benzer bir yıldız olduğu bir noktada yaşanabilir koşullar taşıyabilir.

Berkeley – California Üniversitesinde çalışan yardımcı profesör ve gökbilim kürsüsü başkanı Jessica Lu, “Yaşamın Dünya’da bu (kızıl dev) dönemi atlatıp atlatamayacağı bilinmiyor” diyor. “Fakat en önemli şey, kızıl deve dönüştüğü zaman Güneş’in Dünya’yı yutmadığı. Keming’in bulduğu bu sistem, ev sahibi yıldızının kızıl dev aşamasından sağ kurtulan bir gezegenin; muhtemelen esasında Dünya’ya benzer bir yörüngede olan Dünya-benzeri bir gezegenin örneği.”

MİKROMERCEKLENME, YILDIZ IŞIĞINI BİN KATTAN DAHA FAZLA YÜKSELTİYOR

Galaksimizin merkezindeki tümseğin yanında yer alan bu uzaktaki gezegen sistemi, gökbilimcilerin dikkatini 2020 yılında daha uzak bir yıldızın önünden geçip yıldızın ışığını 1.000 kat artırırken çekmiş. Sistemin kütleçekimi, arka plandaki yıldızdan gelen ışığa odaklanarak onu çoğaltan bir mercek gibi davranmış.

Bu “mikromerceklenme olayını” keşfeden araştırma takımı, Güney Yarımküre’deki Kore Mikromerceklenme Teleskop Ağı tarafından tespit edildiği için onu KMT-2020-BLG-0414 şeklinde adlandırmış. Arka plandaki (aynı zamanda Samanyolu galaksisindeki ama Dünya’dan yaklaşık 25.000 ışık yılı uzakta) yıldızın bu şekilde büyütülmesi, hâlâ iğne ucu boyutundaki bir ışık kadar. Yine de ışığın yoğunluğunda yaklaşık iki ayı aşkın bir sürede gerçekleşen değişim; araştırma takımının, sistemin Güneş’in yaklaşık yarı kütlesine sahip bir yıldız, Dünya ile hemen hemen aynı kütlede bir gezegen ve Jüpiter’in yaklaşık 17 katı kütleye sahip çok büyük bir gezegen (muhtemelen bir kahverengi cüce) içerdiğini tahmin etmesine olanak sağlamış. Kahverengi cüceler, çekirdekte füzyon başlatmak için gereken kütleye ulaşamayan yıldızlar.

Analizde ayrıca Dünya benzeri bu gezegenin, yıldızdan 1 ila 2 astronomik birim uzaklıkta olduğuna karar verilmiş; yani Dünya ile Güneş’in arasındaki uzaklığın iki katı kadar. Ana yıldızın ışığı, arka plandaki yıldızın büyütülmüş ışığı ile yakındaki birkaç yıldızın parıltısında kaybolduğundan yıldızın hangi tip olduğu belirlenememiş.

Zhang ve meslektaşları ile Berkeley – California Üniversitesinde çalışan gökbilimciler Jessica Lu ve Joshua Bloom, yıldızın tipini belirlemek için 2023 yılında Hawaii’deki Keck II 10 metre teleskobunu kullanarak bu merceklenme sistemine daha yakından bakmışlar. Söz konusu teleskop, atmosferdeki bulanıklaşmayı gidermek için adaptif optiklerle donatılmış. Bu sistemi merceklenme olayından üç yıl sonra gözlemledikleri için de önceden 1.000 büyütülen arka plandaki yıldız yeterince soluklaşarak, merceklenen yıldız sanki Güneş gibi tipik bir ana sekans yıldızıymış gibi görünebilir hale gelmiş.

Fakat Zhang, iki ayrı Keck görüntüsünde hiçbir şey tespit etmemiş.

“Vardığımız kanılar alternatif senaryoları elemeye dayanıyor çünkü normal bir yıldız kolayca görünürdü” diyor Zhang. “Mercek hem karanlık hem de düşük kütleli olduğundan, cismin sadece bir beyaz cüce olabileceğine karar verdik.”

Samanyolu galaksisinde serbest gezen yıldız kütleli kara deliklerin sebep olduğu mikromerceklenme olaylarını arayan Lu, “Bu vaka, hiçbir şey görmemenin aslında bir şey görmekten daha ilginç olduğu bir durum” diyor.

Mikromerceklenme yoluyla ötegezegenlerin bulunması

Bu keşif Zhang’ın, bir gezegenin mevcudiyetini gösteren mikromerceklenme olayları üzerinde daha yakından çalışarak ötegezegenlerin hangi tip yıldızların etrafında bulunduğunu anlamak için yürüttüğü bir projenin parçası.

“Biraz şans da vardı çünkü gezegenli mikromerceklenme yıldızının beyaz cüce çıkması 10’da 1’den daha düşük bir ihtimal” diyor Zhang.

Yeni gözlemler, Zhang ve meslektaşlarına kahverengi cücenin konumuna ilişkin bir belirsizliği de çözme olanağı sağlamış.

Zhang sıcak Jüpiter’ler isimli bir gezegen sınıfını kastederek, “Esas analiz, bu kahverengi cücenin ya Neptün gibi çok geniş bir yörüngede ya da Merkür’ünkinden oldukça dar bir yörüngede olduğunu göstermişti” diyor. “Ancak bir yıldız kalıntısının etrafında döndüğünü artık bildiğimiz için bu durum ihtimal dahilinde değil çünkü yutulmuş olurdu.”

Bu modelleme belirsizliğinin sebebi, iki ayrı merceklenme biçiminin aynı merceklenme etkisine yol açabildiği mikromerceklenme bozulması. Bu bozulma, Zhang ve Bloom’un 2022 yılında bir yapay zeka yöntemiyle mikromerceklenme canlandırmalarını analiz ettiklerinde keşfettiklerine benziyor. Zhang aynı yapay zeka yöntemini, KMT-2020-BLG-0414’ün gözden kaçmış olabilecek alternatif modellerini elemek için de uygulamış.

“Mikromerceklenme, örneğin geçiş yöntemi veya ışınsal hız yöntemi gibi geleneksel araçlarla gözlemlenip tespit edilemeyen diğer yıldız sistemlerini incelemede çok ilginç bir yola dönüştü” diyor Bloom. “Bu mikromerceklenme kanalıyla açılan büsbütün bir dünya dizisi var. Bunun gibi egzotik yapılar bulmanın eşiğinde olmamız ise heyecan verici.”

NASA’nın 2027 yılında fırlatılması planlanan Nancy Grace Roman Teleskobu’nun amaçlarından biri de mikromerceklenme olaylarından gelen ışık eğimlerini ölçerek ötegezegen bulmak. Bunların pek çoğunun, söz konusu ötegezegenlere ev sahipliği yapan yıldız tiplerinin belirlenmesi için diğer teleskoplarla takip edilmesi gerekecek.

“Gereken şey, ör. adaptif optikler ve Keck Rasathanesi gibi dünyanın en iyi tesisleriyle dikkatli bir takip yapılması; sadece bir gün ya da bir ay sonra değil, gelecekteki pek çok yıl boyunca. Mercek arka plandaki yıldızdan uzaklaştıktan sonra gördüğünüz şeyi açıklığa kavuşturmaya başlayabilirsiniz” diyor Bloom.

Zhang, Dünya’nın Güneş’in yaklaşık bir milyar yıl içerisinde gerçekleşecek kızıl dev aşaması sırasında yutulması halinde bile insanlığın dış Güneş sisteminde sığınacak bir yer bulabileceğini belirtiyor. Jüpiter’in Europa, Callisto ve Ganymede gibi birkaç uydusu ile Satürn’ün etrafında dolanan Enceladus, kızıl devin dış katmanları genişledikçe eriyebilecek donuk su okyanusları barındırıyor gibi duruyor.

“Güneş kızıl bir deve dönüşürken, yaşanabilir bölge Jüpiter ve Satürn’ün yörüngesine doğru geçecek ve bu uyduların pek çoğu okyanus gezegenleri haline gelecek” diyor Zhang. “Bence o durumda insanlık oraya göç edebilir.”

Makalenin diğer yazarları arasında KMT-2020-BLG-0414 hakkındaki ilk makalenin eş yazarları olan ve Çin’in Pekin şehrindeki Tsinghua Üniversinde çalışan Weicheng Zang ile Shude Mao; şimdi ABD, Pasadena’daki California Teknoloji Enstitüsünde (Caltech) yardımcı profesör olarak çalışan ve önceden Berkeley – California Üniversinde doktora öğrencisi olan Kerim El-Bedri; ABD, Seattle’daki Washington Üniversinde çalışan Eric Agol; ABD, Columbus’taki Ohio Eyalet Üniversitesinde çalışan B. Scott Gaudi; ABD, San Diego – California Üniversinde çalışan Quinn Konopacky; Berkeley – California Üniversitesinde çalışan Natalie LeBaron ve ABD, College Park’taki Maryland Üniversitesinde çalışan Sean Terry bulunuyor.