Dünya’nın 8 milyar yıl sonraki haline benziyor

Samanyolu Galaksisinde Yeni Bir Gezegen Keşfi

Samanyolu galaksisinin derinliklerinde, Dünya’dan yaklaşık 4.000 ışık yılı uzaklıkta bulunan bir gezegenin keşfi, gelecekte Dünya’nın kaderine dair önemli ipuçları sunuyor. Bu gezegenin keşfi, Güneş’in sonunda bir beyaz cüce yıldıza dönüşeceği ve Dünya’nın, Mars’ın yörüngesinin ötesine göç edeceği milyarlarca yıl sonrasının senaryolarını gözler önüne seriyor.

Berkeley – California Üniversitesi’nde çalışan gökbilimcilerin Hawaii’deki Keck 10 metre teleskobuyla gerçekleştirdiği gözlemler sonucunda ortaya çıkan bu gezegen sistemi, Güneş-Dünya sistemine benzer bir yapı sergiliyor. Bu sistem, Güneş’in kütlesinin yarısı kadar bir beyaz cüce yıldız ve günümüz Dünya’sının iki katı genişliğindeki bir yörüngede dönen Dünya benzeri bir gezegen içeriyor. Dünya’nın geleceği muhtemelen böyle şekillenecek.

Popüler Science Türkçe’nin haberine göre, Güneş’in nihayetinde şişerek, mevcut yörüngesinden daha büyük bir alanı kaplayacağı ve bu süreçte Merkür ile Venüs’ü yutacağı öngörülüyor. Yıldızımız, genişleyip kızıl bir dev haline geldiğinde, azalan kütlesi gezegenleri daha uzak yörüngelere itmeyi zorunlu kılacak. Bu durum, Güneş’ten uzakta hayatta kalma şansını artıracak bir ortam yaratabilir. En sonunda, bu kırmızı devin dış katmanları kaybolacak ve geride, gezegen boyutundan daha küçük fakat yıldız kütlesine sahip yoğun bir beyaz cüce kalacak. Eğer Dünya o zamana kadar varlığını sürdürebilirse, muhtemelen mevcut 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 geçiş evrimi hakkında önemli bilgiler sunuyor. Bazı araştırmalarda, bu sürecin Güneş için yaklaşık 1 milyar yıl içinde başlayacağı ve sonunda Dünya’nın okyanuslarını buharlaştırarak yörüngesinin çapını iki katına çıkarabileceği öne sürülüyor; elbette bu süreç, genişleyen yıldız ilk önce gezegenimizi içine almazsa.

Nihayetinde, yaklaşık 8 milyar yıl sonra Güneş’in dış katmanları kaybolarak geriye, Güneş’in yarı kütlesi kadar ve boyutu Dünya’dan daha küçük bir beyaz cüce bırakmış olacak.

Dünya’nın Geleceği Üzerine Tartışmalar

Berkeley – California Üniversitesi’nde 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 yutulup yutulamayacağına dair kesin bir fikrimiz yok” diyor. “Her halükarda, Dünya gezegeni, sadece bir milyar yıl daha yaşanabilir kalacak ve o noktada Dünya’daki okyanuslar, sera gazı etkisiyle buharlaşmış olacak; kızıl dev tarafından yutulma tehlikesi çok daha öncesinde kendini gösterecek.”

Keşfedilen gezegen sistemi, gezegenin sağ kurtulmuş bir örneğini sunarken, solgun beyaz cücenin yaşanabilir bölgesinin çok dışında kalan bu gezegenin yaşam barındırma ihtimali bulunmuyor. Ancak, ev sahibi yıldızın hâlâ Güneş benzeri bir yıldız olduğu bir noktada yaşanabilir koşullar taşıyabilir.

Berkeley – California Üniversitesi’nde yardımcı profesör ve gökbilim kürsüsü başkanı olan Jessica Lu, “Yaşamın Dünya’da bu (kızıl dev) dönemi atlatıp atlatamayacağı bilinmiyor” diyor. “Fakat en önemli nokta, Güneş’in kızıl dev aşamasına geçtiğinde Dünya’yı yutmaması. Keming’in bulduğu bu sistem, ev sahibi yıldızının kızıl dev aşamasından sağ kurtulmuş bir gezegenin; muhtemelen Dünya’ya benzer bir yörüngede dönen Dünya-benzeri bir gezegenin örneği.”

Mikromerceklenme Olayı ve Keşif

Galaksimizin merkezindeki tümseğin yanında yer alan bu uzaktaki gezegen sistemi, gökbilimcilerin dikkatini 2020 yılında çekti. O yıl, daha uzak bir yıldızın önünden geçmesiyle yıldızın ışığını 1.000 kat artırdı. Sistemin kütleçekimi, arka plandaki yıldızdan gelen ışığı odaklayarak onu çoğaltan bir mercek gibi davrandı.

Bu “mikromerceklenme olayını” keşfeden araştırma ekibi, Güney Yarımküre’deki Kore Mikromerceklenme Teleskop Ağı tarafından tespit edildiği için onu KMT-2020-BLG-0414 olarak adlandırdı. Arka plandaki yıldızın bu şekilde büyütülmesi, hâlâ iğne ucu boyutundaki bir ışık kadar. Ancak, ışığın yoğunluğundaki 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 büyük bir gezegen (muhtemelen bir kahverengi cüce) içerdiğini tahmin etmesine yardımcı oldu. Kahverengi cüceler, çekirdekte füzyon başlatmak için gereken kütleye ulaşamayan yıldızlardır.

Analiz sonucunda, Dünya benzeri bu gezegenin yıldızdan 1 ila 2 astronomik birim uzaklıkta olduğu belirlendi; bu da Dünya ile Güneş’in arasındaki mesafenin iki katı kadar bir uzaklık demek. Ana yıldızın ışığı, arka plandaki yıldızın büyütülmüş ışığı ile yakındaki birkaç yıldızın parıltısında kaybolduğundan, yıldızın tipi belirlenemedi.

Zhang ve meslektaşları, Berkeley – California Üniversitesi’nde çalışan gökbilimciler Jessica Lu ve Joshua Bloom ile birlikte, yıldızın tipini belirlemek amacıyla 2023 yılında Hawaii’deki Keck II 10 metre teleskobunu kullanarak bu merceklenme sistemine daha yakından baktılar. Bu teleskop, atmosferdeki bulanıklığı gidermek için adaptif optiklerle donatılmıştır. Bu sistemi merceklenme olayından üç yıl sonra gözlemlediklerinden, arka plandaki yıldız yeterince soluklaşarak, merceklenen yıldızın sanki Güneş gibi tipik bir ana sekans yıldızıymış gibi görünmesini sağladı.

Ancak Zhang, iki ayrı Keck görüntüsünde hiçbir şey tespit edilemediğini belirtiyor. “Vardığımız sonuç, 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 ile Ötegezegenlerin Keşfi

Bu keşif, Zhang’ın bir gezegenin mevcudiyetini gösteren mikromerceklenme olayları üzerinde daha ayrıntılı çalışarak ötegezegenlerin hangi tip yıldızların etrafında döndüğünü 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 fırsatı sağladı. Zhang, sıcak Jüpiter’ler isimli gezegen sınıfını kastederek, “Esas analiz, bu kahverengi cücenin ya Neptün gibi çok geniş bir yörüngede ya da Merkür’ünkünden oldukça dar bir yörüngede olduğunu gösterdi” 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 bozulmasıdır. 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 dönüşmüştür” 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. Ancak, bu ötegezegenlerin yıldız tiplerinin belirlenmesi için diğer teleskoplarla takip edilmesi gerekecek.

“Gereken şey, örneğin 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 Üniversitesi’nde çalışan Weicheng Zang ile Shude Mao; şimdi ABD, Pasadena’daki California Teknoloji Enstitüsü’nde yardımcı profesör olarak çalışan ve önceden Berkeley – California Üniversitesi’nde doktora öğrencisi olan Kerim El-Bedri; ABD, Seattle’daki Washington Üniversitesi’nde çalışan Eric Agol; ABD, Columbus’taki Ohio Eyalet Üniversitesi’nde çalışan B. Scott Gaudi; ABD, San Diego – California Üniversitesi’nde çalışan Quinn Konopacky; Berkeley – California Üniversitesi’nde çalışan Natalie LeBaron ve ABD, College Park’taki Maryland Üniversitesi’nde çalışan Sean Terry bulunmaktadır.