Gökyüzünde Yalnız Gezen Gezegenler

  • Reading time:13 dakika
// Levent Duyum //
Başıboş bir gezegen illüstrasyonu (NASA’s Goddard Space Flight Center)

Bizden rastgele bir gezegen hayal etmemiz istense, muhtemelen çoğumuz öncelikle kayalık ya da gaz devi bir yapıyı düşünür, sonra da onu bir yıldız çevresine konumlandırırız. Bunun olası nedeni, kendi sistemimizden bildiğimiz gezegenlerin ve keşfedildiği haberini aldığımız ötegezegenlerin hep bir yıldız çevresinde dolandığı bilgisidir.

Ancak gökbilimcilerin son 10 yıldaki bulguları, bu algımızı alaşağı etmek üzere. Güncel gözlem verileri, çoğu gezegenin yıldızların çevresinde dolanmadığını gösteriyor. Başıboş gezegen olarak adlandırılan bu gökcismi sınıfının üyelerini, klasik gözlem yöntemleriyle bulmak çok güç. Onlardan daha çok buldukça, gezegenlere ve evrene bakışımız kökten değişecek gibi görünüyor.

Bir gezegen nasıl başıboş hâle gelir?

Bir gezegeni başıboş hâle getiren senaryoların ilki tanıdık bir süreçle başlıyor. Bir yıldız oluşum bölgesi, gaz, toz, kaya ve buzdan oluşan büyük bir madde diskiyle çevrilidir. Diskin merkezinde toplanarak sıkışan madde yığınının çekirdeğinde, yeterli basınç ve sıcaklığın etkisiyle nükleer tepkimeler başlar ve yıldız doğumu gerçekleşir. Diskin bazı bölümlerinde ise kütleçekim etkisiyle bir araya gelerek yoğunlaşan madde kümeleri yeterli büyüklüğe ulaştığında, gezegen olarak sınıflandırdığımız gökcisimlerine dönüşür. Ancak diskin yakınından geçen bir yıldızın ya da diskteki başka bir gezegenin kütleçekimi gibi etkiler, bu genç gezegenlerin bazılarını bulundukları sistemin dışına itebilir.

Oluşum süreci devam eden bir yıldızı ve çevresinde gezegenleri de oluşturan diski gösteren illüstrasyon. (NASA's Goddard Space Flight Center)

Evrende yıldız oluşum bölgelerinden daha az kütle içeren gaz ve toz kümeleri de bulunur. Bu alanlarda oluşan gezegenler, yakın çevrede yıldız üretmeye yetecek kadar kütle bulunmaması nedeniyle doğuştan başıboş olabilir.

Çok sayıda yıldızın aynı anda oluşumunu sürdürdüğü büyük bulutsularda da başıboş gezegenler ortaya çıkabilir. Yüksek miktarda madde toplayan büyük bir yıldız adayı, henüz az madde toplayabilmiş diğer bir yıldız adayını kütleçekimsel itiş kakış sonucu bulutsunun dışına fırlatabilir. Bu da küçük adayın tamamlanamamış bir yıldıza yani başıboş, büyük bir başıboş gezegene dönüşmesine yol açabilir. Bulutsulardaki büyük yıldızların güçlü rüzgârları da benzer bir sonuca yol açabilir. Yıldız rüzgârlarıyla bulutsu boyunca itilen küçük madde toplulukları, kuytu alanlarda toplaşarak başıboş gezegene dönüşebilir.

Bu olası senaryoların ne oranda başıboş gezegen oluşturmadan sorumlu tutulabileceğini henüz tam olarak bilmiyoruz. Ek olarak, henüz hesaba katılmamış farklı senaryoların bulunma olasılığı da var. Bu belirsizliklerin temel nedeni, başıboş gezegen gözlemlemenin çok zor olması. Çünkü yeni gezegen bulmaya yarayan yöntemlerin çoğu, bu gökcisimlerini yıldızların yakın çevresinde aramaya odaklanmış durumda.

Yeni bir yöntem

Galaksi kümelerinin, büyük kütleleriyle uzay-zaman dokusunu bükerek yol açtığı kütleçekimsel mercekleme etkisini duymuş olabilirsiniz. Bu olguda, küme bir mercek gibi davranır ve arkasındaki gökcisimlerinden gelen ışığın yolunu değiştirir. Gökbilimciler sönük ve uzak cisimleri incelemek için mercekleme etkisinden sıklıkla yararlanır.

Bir galaksinin neden olduğu kütleçekimsel mercekleme etkisi, arkasındaki kuazarın dört ayrı görüntü oluşturmasıyla sonuçlanabilir. (NASA, ESA and D. Player (STScI))

Evrenin karanlık köşelerinde, ışık yaymayan noktacıklar gibi gezinen başıboş gezegenleri bulmak için de gökbilimciler bu etkinin farklı bir ölçekteki formundan yararlanmaya başladı. Kütleçekimsel mikromercekleme denen bu yöntemde, bir gezegen keşfetmek için onu doğrudan görmek gerekmiyor. Görüntülenemeyecek kadar küçük ve sönük bir başıboş gezegenin varlığı, uzayın o bölgesinde ışığın yolunu değiştirmesi sayesinde belirlenebiliyor.

Başıboş bir gezegen, gözlem yapılan alanda kısa süreliğine de olsa rastgele bir arka plan yıldızının önünden geçtiğinde mikromercekleme olayına neden olur. Yıldız ışığının parlaklığındaki değişim ve olayın gerçekleşme süresi gibi değişkenler, gökbilimcilere başıboş gezegenin ne kadar kütleye sahip olduğunu hesaplama fırsatı sunar.

Mikromercekleme yöntemiyle ilk olarak 2003 yılında Jüpiter’in iki katından daha büyük bir gezegen bulundu. Başıboş gezegenlere ilişkin ilk mikromercekleme çalışması ise 2011’de yayımlandı. Araştırmacılar bu çalışmada, yaklaşık Jüpiter kütlesi büyüklüğündeki başıboş gezegen sayısının, galaksimizdeki yıldız sayısının iki katı kadar olduğunu tahmin ettiler. Ancak bu tahmin çok küçük bir veri setine dayanıyordu ve daha düşük kütleli kayalık gezegenleri hesaba katmıyordu.

Çılgın Tahminler

Güncel çalışmalar başıboş gezegen sayısı tahminini daha ileriye taşıdı. Geçtiğimiz yıl yayımlanan bir çalışmada, galaksimizdeki yıldız sayısının 3,2 ila 4,3 katı kadar yıldız çevresinde dolanan gezegen bulunduğu hesaplandı. Hesaplanan başıboş gezegen sayısı ise yıldız sayısının 8 ila 44 katı. Bu da her bağlı gezegene karşılık 10 kadar başıboş gezegen olabileceği anlamına geliyor.

Mikromercekleme gözlemlerinin yapıldığı, Yeni Zelanda’da bulunan teleskop. (NASA's Goddard Space Flight Center)

Bu araştırmadaki yüksek sayılı tahminin nedeni, farklı kütlelerdeki olası başıboş gezegenlerin de hesaba katılması. Hesaplamaya Dünya kütlesinin üçte birinden başlayarak, Jüpiter’in 20 katı kadar kütleye sahip gezegenler dahil edilmiş. Başıboş gezegen sayısındaki geniş tahmin aralığıysa, bu gezegenleri belirlemedeki zorluklardan kaynaklanıyor. Çünkü araştırmacılar yıldızlara bağlı ve çok geniş yörüngeye sahip gezegenlerle başıboş gezegenleri ayırt etmenin pratik bir yolunu henüz bulamamış gibi görünüyor.

Gelecek projeksiyonları

Bilim insanlarının başıboş gezegen sayısı tahminlerini keskinleştirmek için biraz daha zamana ihtiyaçları var. Önümüzdeki 3 yıl içinde fırlatılması planlanan Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu sayesinde bu alandaki araştırmalar için çok daha fazla veri elde edilebilecek. Bu uzay teleskobunun ekipmanları arasında, geniş alanları hassas biçimde tarayabilen bir sensör de bulunacak. Roman’ın gözlemleyebileceği alan, benzer çalışmalar yapan Hubble Uzay Teleskobu’nunkinden neredeyse 100 kat daha geniş olacak. Böylece Dünya’dan yapılan gözlemlerle elde edilen başıboş gezegen hesabından yaklaşık 10 kat daha hassas sonuçlar alınması bekleniyor.

Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu illüstrasyonu (NASA’s Jet Propulsion Laboratory)

Yeni gözlem araçlarıyla yapılan çalışmalarla, başıboş gezegen sayısının, geçmişte bildiğimiz tek gezegen türü olan yıldız çevresinde dolananlarınkinden daha fazla olduğunun doğrulanması, bazı açılardan evrene bakışımızı değiştirmemize neden olabilir. Gelecek gözlemlerle, gökbilimcilerin yıldız sistemi oluşum modellerini gözden geçirmek zorunda kalacakları tahmin ediliyor. Bazı gökbilimciler, daha hassas gözlemler sayesinde, Güneş sisteminin oluşumu sırasında sistemimizden fırlayarak başıboş hâle gelmiş Dünya’nın kayıp kardeşlerini bir gün bulabilmeyi umuyor. Astrobiyologlar da bu tür gezegenlerde olası Dünya dışı yaşam arayışı çalışmaları için dört gözle bekliyor olsa gerek.

Başıboş gezegen veritabanımız şekillendikçe, gezegen kavramının tanımı dahi güncellenebilir. Tıpkı, Plüton’u Güneş sistemi gezegenlerinden biri olarak saymayıp cüce gezegene dönüştüren 2006 yılındaki Uluslararası Astronomi Birliği kararı gibi.

Bu gezegenler bana hayal gücü gıdıklayan, yer yer karamsar ya da ürkütücü olabilen “Güneş bir anda ortadan kaybolsa neler olur?” temalı popüler bilim yazılarını ve belgesellerini hatırlatıyor. Sahi, yıldızımız ansızın yok olsa ve Dünya başıboş hâle gelse, üzerinde canlılar olduğunu bildiğimiz tek gökcismindeki yaşam bundan nasıl etkilenirdi?

Dünya Samanyolu’nun farklı köşelerine ya da galaksiler arası boşluğa doğru savrulup avarece dolaşırken, üzerindeki canlılar yıldızsız kalmanın çıplak gerçekliğiyle baş başa kalırdı. Yaşamın temel besin kaynağı olan üreticiler yani bitkiler, Güneş ışığı olmadan fotosentezi sürdüremeyeceklerinden kısa sürede yok olurdu. Atmosferdeki oksijen düzeyi bazı tüketicileri birkaç bin yıl boyunca hayatta tutmaya yeterli olsa da uzaya ısı yayarak sürekli soğuyan bu talihsiz gezegende kalan türler acımasız sona sürüklenirdi. Belki bazı türler jeotermal ısı kaynakları çevresine sığınarak, soy tükenme süreçlerinde uzatma dakikalarını oynamayı başarabilirdi. Sonrası? Kestirmek güç…

Evren hakkında bildiklerimiz sürekli artsa da onu anlama konusundaki hevesimiz, yanıtlanan soruların bazen yanıtlaması güç sorular doğurması sonucu kırılabiliyor. Doğrudan inceleyemediğimiz ya da etkileşemediğimiz karadelikler, büyük patlama, karanlık madde, karanlık enerji gibi yanıtsız soru kaynağı olan kozmolojik ögeler fizikçileri, gökbilimcileri ve astrofizikçileri uzun yıllar boyunca uğraştıracak gibi görünüyor. Işık saçmadığı için tespit edilmesi güç olan cisimlerin yanıtsız soruları listesinde, sönük ve “karanlık” başıboş gezegenler de, şimdilik, varlıklarını birkaç soruyla sürdürüyor. Bakalım yeni araştırmalar ve uzay teleskopları beraberinde hangi yanıtları ve yeni soruları getirecek.

 

Kaynaklar ve ileri okumalar

earthsky.org/space/astronomers-find-free-floating-rogue-planets/

hubblesite.org/contents/articles/gravitational-lensing

www.nasa.gov/missions/roman-space-telescope/unveiling-rogue-planets-with-nasas-roman-space-telescope/

www.planetary.org/articles/space-warping-planets-the-microlensing-method

www.universal-sci.com/article/what-is-a-rogue-planet