Tem 18 2013

UZAY KEŞİFLERİ-Tarihçe

Önseziden Keşfe

Edwin Hubble

1584 yılında, Katolik rahip Giordino Bruno “kendi güneşlerinin çevresinde dolanan sayısız başka güneş ve gezegen olduğunu” iddia ettiğinde, sapkınlıkla suçlanmıştı. Ancak, dünyaların çokluğu Bruno’nun zamanında bile tamamen yeni bir düşünce değildi. Eski Yunan döneminden itibaren, insanoğlu başka dünyaların var olabileceği ve bunlardan bazılarının başka yaşam biçimlerini barındıracağı yönünde tahminlerde bulunmuştur.

Kopernik 16. yüzyılın başlarında gezegenimizin Güneş’in etrafında döndüğünü keşfettiğinde, Dünya, evrendeki en yüce varlık olma ayrıcalığını kaybetti. Kopernik’in bu anlayışı, isteksizce kabul edilse dahi Batı’nın düşünce yapısını ebediyen değiştirmiştir.

20. yüzyılın şafağında, Edwin Hubble, o zamanlar dünyanın en büyüğü olan Wilson Dağı’nın tepesindeki teleskobu kullanarak, gökyüzündeki küçük bulutsuların kendi gökadamızın çok dışında yer alan ve her biri yüz milyarlarca yıldız içeren komşu yıldız adaları olduğunu keşfetti.

Hubble’ın gözlemleri, yaşanabilir gezegenlerin bulunabileceği olası barınakların sayısal olarak sınırsız olduğunu da ispatladı. Buna rağmen, koca bir yüzyıl en yakınımızda yer alan yıldızların çevresinde bile gezegen bulunduğunu gösterecek inandırıcı bir kanıt bulunamadan geçti gitti. Çeşitli gerekçelerle bu tür güneşdışı gezegen keşifleri ilan edildi ama hepsi de reddedildi.

Ümit ve Düş Kırıklığı

Gezegenler doğrudan gözlenebilmek için çok küçük ve çok uzakta olduklarından, gökbilimciler bu gezegenlerin varlıklarını ana yıldızları üzerindeki etkilerini belirleyerek ayırt edebilmeyi denediler. 1960’ların sonlarında, gökbilimci Peter van de Kamp bu tekniği kullanarak iki gezegen tespit ettiğini iddia etti. Ancak sonradan yapılan gözlemler, Güneş’e en yakın ikinci yıldız sistemi olan Barnard Yıldızı çevresindeki bu iki gezegenin varlığını doğrulayamadı.

Başka yıldızların çevresinde yeni dünyalar bulma umudu, 1980’lerde, Arizona Üniversitesi’nden Dr. Bradford A. Smith ile Jet İtiş Gücü Laboratuvarı’ndan Dr. Richard J. Terrile’in, sıradan bir yıldız olan Beta Ressam’ın çevresindeki toz diski üzerinde kırmızı ötesi dalga boyunda gözlem yapmalarıyla canlandı.

Beta Ressam

Bu iki gökbilimcinin keşfi, Güneş dışında başka yıldızların çevresinde de yassılaşmış madde diski var olduğunu ispat eden ilk kesin kanıtı ortaya koydu. Beta Ressam, diski henüz oluşmakta olan genç bir gezegen sistemi gibi görünüyor ve bu nedenle de, gezegenlerin genç yıldızların çevresinde yer alan bir gaz ve toz diskinden gelen katılımlarla oluştuğunu varsayan standart “güneş sisteminin doğuşu” modelini destekliyordu.

Gerçekten Yabancı Dünyalar

İlk gerçek güneşdışı gezegen keşfi, 1994 yılında, Pensilvanya Eyalet Üniversitesi’nde bir radyo gökbilimci olan Dr.Alexander Wolszczan dünya dışı gezegen sistemlerinin kendi deyimiyle “kesin kanıtı”nı duyurduğunda geldi.

Bilim adamları onun yargısını kabul etseler de, bizimkine benzer gezegen sistemlerinin kanıtı için gelenler pek memnun kalmamışlardı. Wolszczan, sıradan bir yıldız yerine, Başak Takımyıldızı içerisindeki bir atarcanın çevresinde dolanan, gezegen büyüklüğünde iki veya üç cisim keşfetmişti. Atarca, yoğun ve hızla dönen, bir üstnova patlaması artığıdır.

Wolszczan, keşfini atarcanın hızla atan radyo sinyalindeki düzenli değişiklikleri gözlemleyerek yapmıştı. Bu değişiklikler, gezegenlerin ölü yıldız üzerindeki karmaşık kütleçekimsel etkilerine işaret ediyordu.

Wolszczan’ın beklenmedik atarca gezegenlerinin kökeni tartışma konusu olmayı sürdürüyor. Ancak bir nokta üzerinde çok az anlaşmazlık var; o da, bu dünyaların bizim bildiğimiz anlamdaki yaşamı destekleyemeyeceği. Bu yoldaş gezegenler kendilerini kıraç ve yaşamı imkansız hale getirecek biçimde, sürekli olarak yüksek enerji ışınımı altında olacaklardır.

Keşif Atağı

Güneş’e benzeyen bir yıldızın çevresinde dolan bir gezegenin keşfi ilk olarak 1995 yılında geldi. Cenovalı Michel Mayor ve Didier Queloz’dan meydana gelen İsviçre ekibi, 51 Kanatlıat yıldızına sıcaklıktan fokurdayacak kadar yakında, hızla dönen bir gezegen bulduklarını duyurdu. Buldukları gezegen Jüpiter’in en az yarısı ile en fazla iki katı arasında bir kütleye sahipti. Ekip gezegeni dikey hız yöntemini kullanarak ve dolaylı olarak gözlemlemişti (Dikey hız belirleme yöntemiyle ilgili daha fazla bilgi için “Gezegen Arama” bölümüne bakınız).

Bu duyurular, sel gibi bir keşif akınının başlangıcı oldu. Üç ay sonra, San Fransisko Eyalet Üniversitesi’nden Geoffrey W. Marcy ile Berkeley’deki Kaliforniya Üniversitesi’nden Paul Butler’ın başını çektiği bir ekip, İsviçre ekibinin keşfini doğrulayıp, iki yeni gezegen daha buldu. 20. yüzyıl bittiğinde, pek çok yakın yıldızın aylarca veya yıllarca gözlenmesi sonucu, düzinelerce gezegen keşfedilmiş durumdaydı.

Alaca karanlıkta Keck Gözlemevi kubbelerinden biri.

Bunların çoğu, 51 Kanatlıat’ın yoldaşlarında olduğu gibi, yörüngede dolanma süreleri kısa ve yıldıza yakın dışmerkezli yörüngeleri olan tuhaf gezegenlerdir. Ancak son zamanlarda, gökbilimciler dairesel yörüngeleri ve daha uzun dolanma süreleriyle bizim dış güneş sistemimizdekilere daha çok benzeyen gezegenler buldular.

Gökbilimciler keşiflerde yaşanan bu ani yükselişi kısmen son yıllarda teknolojide yaşanan gelişmelere bağlıyorlar. Bu gelişmeler arasında,

Yıldız ışığını çözümlemek üzere bileşen renklerine ayırabilen cihazlar olan tayfölçerlerde sağlanan önemli ilerlemeler,
Teleskopların optik parçaları tarafından toplanan yıldız ışığını kaydeden daha iyi elektronik algılayıcılar,
Yıldız ışığındaki dalgalanmalar ile görülemeyen yol arkadaşlarının kütleçekimsel etkilerinin yol açtığı devinimleri güvenilir bir biçimde ayırt edebilen bilgisayar yazılımlarının geliştirilmesi

sayılabilir.Ayrıca, bu teknolojilerin olgunlaşması yoğun araştırma ve bilgi birikimine de öncülük etmektedir.

Yeni Bir Keşif Çağı

Bu yeni dünyaların hiçbiri gerçekten görülmedi. Büyük çoğunluğu, bildiğimiz anlamdaki yaşamı barındırma ihtimali olmadığı kabul edilen, Jüpiter sınıfı, büyük kütleli gezegenlerdir. Pek çoğunun yörüngede dönme süreleri kısadır. Eğer Dünya’ya benzer gezegenler mevcut ise, bunların keşfi daha hassas cihazlar yanında yıllar sürecek devamlı ve hassas gözlemler gerektirecektir.

Bununla birlikte, keşfedilmeyi bekleyen başka dünyaların hayali ve güneş sistemimizin eşsiz olmadığı düşüncesi felsefi bir kuram olmaktan çıkıp, gerçeğe dönüşmüştür. Bu keşifler, insan düşüncesinde Kopernik devrimiyle karşılaştırılabilecek ölçekte değişiklikler yapabilme gücüne sahiptir.

Henüz kısa olan güneşdışı gezegen keşifleri tarihinde bir sonraki bölüm şu anda yazılmaktadır. Geliştirilme aşamasında olan yeni araç ve görüntü teknolojileri, çok yakında komşu gezegen sistemleriyle ilgili daha fazla şey öğrenmemize imkan sağlayacaktır. NASA’nın Kepler ve SIM Gezegen Araştırma çalışmaları gibi hazırlıkların, önümüzdeki birkaç yıl içerisinde dünya benzeri gezegenlerin varlığı veya yaygınlığı konusunda sağlam veriler sunması beklenmektedir.

© Gezegen Avı (Planet Quest) sitesinde yer alan tüm makale, haber ve görsellerin – aksi belirtilmedikçe – telif hakları Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü / Jet İtiş Gücü Laboratuvarı (JPL)‘na aittir.
Çeviri ve Düzenleme

Tem 18 2013

Yaşamın İşaretlerini Arıyoruz

Eğer Güneş’e biraz benzeyen yıldızların çevresinde Dünya’yı andıran gezegenler bulunduğunu keşfedersek, kendimizi çok daha büyük bir sorunun eşiğinde bulacağız: Yaşam barındırıyorlar mı?

Kayaç Gezegen Bulucu’nun bir hedefi de, yaşamın bir gezegenin kimyası üzerinde yaratacağı büyük ölçekli etkilerin izlerini araştırmaktır. Gökbilimciler, Kayaç Gezegen Bulucu tarafından tespit edilecek kırmızı ötesi ışımanın renklerini çözümleyerek, karbondioksit, su buharı ve ozon gibi havaküre gazlarını araştırabilecekler. Tespit edilen gezegenin yarıçapı ve ısısı ile birlikte bu bilgiler, gökbilimcilerin hangi gezegenlerin yaşanabilir olduğunu ve hatta basit yaşam biçimleri içerip içermediklerini anlamalarına imkan sağlayacaktır.

Daha yakından incelemek için en uygun adaylar, sistemin yıldızı çevresinde yüzeyde sıvı halde su bulunabileceğini ümit ettiğimiz bölge olan yaşama elverişli kuşak içerisinde yer alacaktır. Eğer gezegen çok sıcaksa, su buhar haline dönüşür ve havaküre içerisinde yitirilir. Eğer gezegen çok soğuksa, bu sefer de su donar. Bu tür koşulların her ikisi de bir gezegeni yasama elverişsiz hale getirecektir. Güneşimiz açısından yaşama elverişli kuşak Venüs’ün ötesinden başlamakta ve Mars’tan önce sona ermektedir.

Güneş Sisteminin Yaşama Elverişli Bölgesi

Ozonu İzlemek

Bir gezegenin havaküresi içerisinde büyük miktarda oksijenin varlığı, güçlü bir yaşam belirtisi olacaktır. Dünya havaküresi içerisinde, oksijen yeşil bitkilerin ve belli bazı organizmaların karbondioksit ve suyu karbonhidrata çevirmek için güneş ışığını kullandığı süreç olan fotosentezin bir yan ürünüdür. Daha da ötesi, oksijen molekülleri havaküre içerisinde durmaz, paslanma olarak bilinen süreç içerisinde diğer molekül türleri ile birleşir. Bu nedenle, -Dünya gibi- oksijen bakımından zengin havaküreye sahip bir gezegen, onu sürekli tazeleyecek bir kaynağı (yaşam) da beraberinde getirecektir.

Bununla birlikte, oksijen bakımından zengin bir havaküre ile sonuçlanabilen ve biyolojik olmayan süreçlerin var olduğunu da biliyoruz. Venüs’teki denetimden çıkmış sera gazı etkisi örneklerden biridir. Kendi oksijenini tutabilecek kadar büyük, donmuş, Mars benzeri bir gezegen de başka bir örnek olacaktır.

Bu nedenle, yalnızca oksijenin varlığı heyecan verici ve önemli olmakla birlikte, yaşamın kesin belirtisi olarak alınamaz. Ayrıca, oksijen kırmızı ötesi dalga boyunda kolayca gözlemlenebilecek tayf çizgileri de yaratmaz. Oysaki, oksijenin bir türü olan ozon yaratır. Azot oksit veya metan gibi indirgenmiş gazlarla birlikte ozonun aynı anda tespit edilmesi, yalnızca gezegenin yaşama elverişli olması değil aynı zamanda yaşam barındırıyor olabilmesi açısından da sağlam bir delil olarak kabul edilebilir.

Böyle büyük ölçekli ipuçları, bize keşfedilen yaşamın seviyesi ile ilgili bir şey söylemez. Keşfedilen yaşam su yosunları da olabilir, gelişmiş bir uygarlık da. Oksijen içermeyen gezegenlerin de yaşam barındırabilmesi mümkündür. Fotosentezin, kükürt gibi oksijenin rolünü oynayacak bir başka element ile gerçekleşmesi de akla yatkındır. Yaşamı ararken, yaşıyor olmanın ne anlama geldiği konusundaki önyargılı varsayımlarımızı denetim altında tutmamız şarttır.

Kayaç Gezegen Bulucu’nun Ötesinde

Kayaç Gezegen Bulucu’nun bulguları, Yaşam Arayıcı olarak adlandırılabilecek daha sonraki olası bir çalışmaya kılavuzluk edebilecektir. Selefi gibi, Yaşam Arayıcı da belli bir düzen içerisinde uçacak bir dizi teleskoptan oluşabilecektir. Bu teleskoplar, kırmızı ötesi dalga boyundaki ışığı birleştirerek, uzak gezegenlerin havakürelerine ait yüksek çözünürlüklü tayflar sunabilecektir.

Bu birleşik görüntü, bir sanatçı gözüyle Yaşam Bulucu'yu (ön planda), bir güneşdışı kayaç gezegeni ve hayalet benzeri bir kusağı göstermektedir

Bu birleşik görüntü, bir sanatçı gözüyle Yaşam Bulucu’yu (ön planda), bir güneşdışı kayaç gezegeni ve bir tayf örneğini göstermektedir.

Bilim insanları, bu bilgileri metan ve diğer gazlardaki mevsimsel değişiklikler, havakürenin kimyasal yapısındaki değişiklikler ve baskın biyomas içerisindeki tayfsal değişimler gibi biyolojik hareketliliğin belirteçlerini daha yakından araştırmak için kullanacaklardır.

Yaşam arayışımız boyunca, şimdiye kadar yaşamın ortaya çıktığı onaylanmış yegane gezegen örneği olan Dünyamızın tarihini her zaman aklımızın bir köşesinde tutmalıyız. Havaküre içerisinde bol miktarda oksijen ortaya çıkıp, sonuçta çok hücreli organizmaların gelişmesine imkan sağlamadan çok daha önce basit yaşam biçimleri bu gezegende mevcuttu. NASA’nın gökbiyolojisi araştırmaları, bir gezegenin tarihindeki farklı aşamalarda ortaya çıkabilecek “yaşam belirtileri” için olduğu kadar, bizimki ile aynı olmayan bir gezegen kimyasında ortaya çıkabilecek işaretler için de bilgimizin sınırlarını genişletmeye yardımcı olacaktır. Bu anlayışlar; eğer bir gün başka bir yerde bulursak, bulduğumuz yaşamı tanıyabilme konusunda bize mümkün olan en büyük şansı sağlayacaktır.

Tem 18 2013

Uzak Dünyaların Fotoğrafları Nasıl Çekilir?

Lyot Projesi’nde kullanılan taççeker ile gözlemlenen 55 Yengeç yıldızı. Bu görüntü muhtemelen şimdiye kadar çekilmiş en iyi yıldız görüntüsüdür. (Görüntü Katkısı: ABD Doğa Tarihi Müzesi)

NASA’nın yeni dünyalar araştırmasında başa çıkılması gereken en büyük sorunlardan biri, uzak yıldızların etrafında dolanan gezegenlerin ilk görüntülerini elde etmemizi sağlayacak teknolojileri geliştirmektir.

Ana yıldız, var olan herhangi bir gezegeni görünür hale getiren tek ışık kaynağı olsa da, bu ışığın göz alıcı parlaklığı aradığımız soluk, küçük noktaya kıyasla bir milyon ila on milyar kat daha fazladır. Bu nedenle, güneşdışı gezegenlerle ilgili herhangi bir detaylı çalışma, ana yıldızın göz kamaştırıcı ışığını örtecek veya bir biçimde denetim altına alacak bir yönteme ihtiyaç duyacaktır ki; bu yıldızın çok yakın çevresini inceleyebilelim.

Başa çıkılması gereken bir diğer sorun da, evrende mevcut pek çok şey arasındaki uzaklık ile karşılaştırıldığında, gezegenlerin yıldızlarına aşırı derecede yakın bir konumda yer alıyor olmaları gerçeğinden kaynaklanmaktadır. Bu nedenle, gezegeni yakınında yer alan yıldızından ayırt edebilmek için çok yüksek çözünürlüğe ihtiyaç duymaktayız.

Aşağıdakiler, bu engelleri aşabilmek ve güneşdışı gezegen görüntülemeyi bir gerçeğe dönüştürmek için geliştirilme aşamasında olan birkaç teknolojiye genel bir bakıştır.

Taççekerler

İlk olarak Güneş’i incelemek amacıyla icat edilmiş olan taççekerler, Güneş’in etrafında yer alan ve güneş tacı adı verilen bir bölgeden kaynaklanan aşırı derecede soluk bir salımı görebilmek amacıyla güneş diskinden gelen ışığı engelleyecek biçimde tasarlanmış teleskoplardır. Bu teleskop, B.Lyott tarafından güneş tacını güneş tutulması dışında da inceleyebilmek amacıyla 1930 yılında keşfedilmiştir. En basit anlatımıyla taççeker, bir teleskobun odak düzlemi üzerinde veya açıklığı girişinde, dışarıda yer alan ve diğer bazı özelliklerle birlikte yayılmış ışığı azaltıp, güneş diski görüntüsünü gizleyen engelleyici yuvarlak bir plakadır. Böylece, engelleyici plakanın çevresindeki güneş tacı incelenebilmektedir.

Yine de, bu teknoloji halen geliştirilmekte ve uzak yıldızların çevresindeki alanlarda gezegenlerin kendisini veya tayfsal kanıtlarını araştırma amacına uygun hale getirilmektedir. Bu yöntemde başa çıkılması gereken sorunlardan biri, engelleyici şeklin kenarları etrafında, resmin olası açısal çözünürlüğünü büyük oranda düşüren ışık bükülmesinde, yani kırınımda yatmaktadır.

Örneğin, basit yuvarlak bir teleskobun kırınım deseni, merkezde yer alan parlak bir nokta etrafındaki bir dizi eşmerkezli halka biçimindedir. Yörüngedeki bir gezegeni görebilmek amacıyla bir yıldızdan gelen ışığı engellemek, gezegeni kapatmadan ilk birkaç parlak halkayı ortadan kaldırmayı gerektirmektedir. Farklı şekilde bir engelleyici kullanılarak kırınım deseni denetim altına alınabilir; böylece yıldız ışığı merkeze yakın bazı bölgelerde çok daha sönük, diğer yerlerde ise daha parlak olur. Bu durumda, teleskop kendi bakış doğrultusu etrafında döndürülebilir ve böylece gezegen görüntüsü yıldız ışığının sönük olduğu bölgelere girip çıkabilir.

Bu kırınım desenini yönetmek çok zor değildir. Bunu başarmak için birkaç seçenek mevcuttur. Bu nedenle, üzerinde çalışılmakta olan teknolojiler mümkün olan en fazla yıldız ışığını engellemeye yönelik çeşitli hileleri ve gezegenin kırınım halkalarının arkasından pat diye görünüverecek biçimde kırınım desenlerini yönetmeyi içermektedir.

Teleskop içerisindeki ışık saçılmaları ile başa çıkabilmek için önerilen diğer çözümler arasında, daha önce görülmemiş biçimlerdeki açıklıklar, tuhaf biçimli göz mercekleri, kırınımın bir kısmını ortadan kaldıracak göz merceği maskeleri ve biçim değiştirebilen aynalar sayılabilir.

Başka gezegen sistemlerini inceleyebilmek için taççeker teknolojisi geliştirilirken, kırınım olgusunun ortaya koyduğu zorluğu daha iyi anlayabilmek için, “Teknoloji > Kırınıma Yakından Bakış” bölümünü inceleyebilirsiniz.

Bir değer olasılık da, taççekimi tekniğini girişim ölçümü ile birleştirmektir. Bir taççeker aynı zamanda bir tayfölçer de içerebilir, böylece bir gezegenden yansıyan ışık içerisinde yaşamın kimyasal izleri aranabilir.

Girişimölçerler ve Sıfırlama

Uzak bir gezegenin fotoğrafını çekmek için bir diğer seçenek de, tek ve büyük bir aynayı birkaç küçük ayna ile değiştirmek ve bu aynalardan gelen ışığı girişim ölçümü adı verilen bir süreç ile birleştirmektir.

Uzak gezegenleri görünür ışık dalga boyunu kullanan girişimölçerler kullanarak incelemek, birbirinden ayrı duran teleskoplar arasındaki en büyük uzaklığa eşit büyüklükte tek bir teleskobun çözümleme gücüne sahip olabilecek küçük aynalar kullanmaya imkan sağlayacaktır.

Girişimölçer, iyi bir fotoğraf oluşturmaya yetecek kadar bilgi toplamak için birbiriyle bağlantılı farklı açılara dönebilmeli ve aynı “pozu” tekrar çekmelidir. Bu arada, fotoğraf çekmenin yanı sıra, bir girişimölçer baktığı hedefin tayfını da elde edebilmektedir.

Girişimölçerler, son derece mükemmel açısal çözünürlük sunarlar. Bu da onların, hangi ışık dalgasının yıldız sisteminin neresinden geldiğini derlemek konusunda çok iyi oldukları anlamına gelmektedir. Buna ek olarak, bir girişimölçer öyle bir şekilde ayarlanabilir ki; görüş alanının tam merkezinden (yıldızın olduğu yerden) gelen ışık karartılır veya sıfırlanırken, diğer alanlardan gelen ışık normal olarak görülebilir.

Keck Girişimölçeri, başka yıldızların çevresindeki gezegen oluşum disklerini incelemek için sıfırlama tekniğini kullanmaktadır.