GÜNEŞI OLMAYAN DÜNYALAR
Astronomlar halen başıboş gezegen arayışına devam ediyorlar. Peki bu yıldızsız dünyalar kozmosun yapısı açısından bize ne anlatabilir
Gezegenleri düşündüğümüz zaman, beraberinde yıldızlar akla gelir. Nihayetinde Güneşsiz bir Dünya hayal edemeyiz.
Luke Skywalker’ın gezegeni Tatooine’i ikiz yıldızları olmadan veya Süperman’i Rao’suz (Krypton gezegeninin etrafında dolandığı kırmızı süperdev) hayal etmeye çalışın. Ancak yine de gezegenlerin yıldızsız olamayacağını düşünürseniz yanılırsınız. Astronomlar şimdiye kadar bir dizi başıboş gezegen keşfettiler; Bunlar uzayın boşluğunda yalnız başına sürükleniyorlar.
Bildiğimiz kadarıyla gezegenler her zaman bir yıldız civarında oluşuyorlar. Yıldız oluşumundan geriye kalan artık maddeler, sanki ev yaparken kenara attığınız moloz ve kum yığınları gibi. Bir gaz ve toz bulutu kendi halinde varlığını sürdürüyorken, patlayan bir yıldızın şok dalgası ile çökmeye başlayabilir. Bulut çöktükçe kütle çekimi bu bulutu daha küçük bir hacme sıkıştırarak merkezinde bir yıldızın yanmaya başlamasını sağlar.
Küçülen bulut giderek kendi ekseni etrafında hızlı bir şekilde dönmeye başlar ve artık gaz ve toz yeni yıldızın etrafında bir disk oluşturur. Kütle çekimi bu aşamada da işini yapmaya devam eder. Toz tanecikleri golf topu büyüklüğünde olacak şekilde birleşirler ve kilometre mertebesi çaplara ulaşana kadar birleşmeye devam ederler.
Astronomlar gezegenlerin yapı taşı olan bu parçalara gezegenimsi diyorlar. Yıldıza daha yakın olanlar metallerdir (bu kaosun ortasındaki cehennem vari sıcakta katı kalmayı başaran tek maddeler). Daha dışarıda (kar çizgisi adı verilen hayali bir sınırın ötesinde) sıcaklıklar donma noktasının altına iner ve gezegenimsiler su, amonyak ve metan buzu formunu alırlar. Bu nedenle kayaç gezegenler Güneş’e daha yakınken buz devleri uzakta.
Güneş Sistemimiz günümüzde çok durgun. Bu durgunluk, Güneş Sistemi’nin sahip olduğu kaotik geçmişe tamamen zıt. Jüpiter Güneş’ten çok daha uzakta oluşup içeriye doğru göç etti ve birçok asteroidi, kaçışan güvercinler gibi saçtı. Uranüs ve Neptün ise daha dışarı ilerledi ve muhtemelen yer değiştirdiler. En azından, adını Fransa’nın aynı isimli şehrinden alan Nice modeline
göre durum böyle. Nice modeli, Güneş Sistemi’nin bugünkünden farklı bir şekilde başlayıp günümüz haline evrimleştiğini söylüyor.
Gezegen bilimciler Güneş Sistemi’nin evrimi üzerine simülasyonlar yaptıklarında, Güneş Sistemi’nin modern versiyonunu ancak beşinci bir dev gezegen eklediklerinde elde edebiliyorlar. Başlangıçta daha fazla gezegenin olduğuna dair kanıtlar mevcut. Halihazırda Mars boyutlarında, Theia adı verilen varsayımsal bir gezegenin oluşum döneminde Dünya’ya çarptığını düşünüyoruz. Çarpışma sonucu ortaya çıkan enkaz Ay’ı oluşturdu.
Peki, Güneş Sistemi’nde gerçekten beşinci bir dev gezegen vardıysa, nereye gitti? Nihayetinde günümüzde sadece dört dev gezegen olduğunu biliyoruz. Astronomlar böyle bir gezegenin kütle çekimsel çatışma sonucu dışarı atıldığını veya çok yakından geçen bir gezegen tarafından kapıldığını söylüyor. Belki de Güneş Sistemi’nin derinliklerine doğru itildi. Bu durum Plüton’un çok daha ötesinde bulunduğu düşünülen dokuzuncu gezegen teorisi ile uyumlu.
Ancak söz konusu gezegen Güneş Sistemi’nden atılmış da olabilir. Bu bir dönemler uzak bir olasılık gibi görünen ancak yakın zamanda desteklenmeye başlayan bir görüş. Nihayetinde yakın zamanda başka sistemlerden fırlatılmış olan ‘Oumuamua ve Borisov gibi cisimler keşfettik.
Bir gezegeni başıboş bırakmak epeyce fazla kuvvet gerektirse de Güneş
Sistemimizden bir gezegen kaybetmiş olduğumuz fikri giderek destek kazanıyor. Diğer taraftan yıldızlar ölümleri yaklaştıkça dış gezegenler üzerindeki kütle çekimi etkisini yavaş yavaş kaybeder. Güneş bir gün kırmızı deve dönüşecek ve dış katmanlarını yavaş yavaş kaybedecek. Bu Neptün ile olan kütleçekimsel bağı kopararak onu bir çocuğun kaybettiği uçan balon gibi uzayın derinliklerine doğru yollayabilir.
Sonuç olarak evrenin boşluğunda dolanan başıboş gezegenlerin olması çok da şaşırtıcı bir durum değil. Ancak görece küçük boyutlarını ve onları aydınlatacak bir yıldızın olmadığını göz önüne alırsak keşfetmiş olmamız bile mucize. Bu gezegenleri bulmamız kütle çekimsel mikromerceklenme adını verdiğimiz dahice yöntem sayesinde mümkün oldu.
Kütle çekimini genelde bir ‘çekim’ gibi düşünürüz, Güneş Dünya’yı çektiği için yörüngesinde dolandığını gibi. Bu,
Isaac Newton’ın kütle çekimi hakkındaki düşüncesiydi. Ancak yaklaşık yüz yıl önce Albert Einstein kütle çekiminin aslında uzayın eğriliği olduğu fikrini ortaya attı. Güneş gibi kütleli bir cisim etrafımızdaki uzay-zamanı büker ve evrende astronomların kütle çekimi kuyusu adını verdikleri bir çukur oluşturur. Dünya bu kozmik kuyunun içinde kalmış bir şekilde Güneş Etrafında dolanıyor.
Büyük kütleli bir cismin yakınında geçen ışık, uzayın eğriliği nedeniyle yönünü değiştirmek durumunda. Yani ışık ışınları aynı bir teleskop merceğinin onları büktüğü gibi uzayda bükülüyor. Sonuç aynı: Işık artar.
Eğer bilinmeyen bir başıboş gezegen uzak bir ışık kaynağının önünden geçerse, bize gelen ışığın geçici olarak arttığını görürüz.
Tabii ki bu tekniğin kısıtlamaları da var. Başıboş gezegen (mercek) ve arka plan yıldızının hizalanması geçici.
Genel olarak birkaç saat ile birkaç gün mertebesinde sürüyor. Bundan sonra onları tekrar görmüyoruz, dolayısı ile dikkate alabileceğimiz tek bir ölçüm var. Neyse ki gerçekleşen olayın süresi bize önemli bir bilgi veriyor: kütle. Mercek ne kadar hafifse büyütme süresi de o kadar kısa sürüyor.
Japon bilim insanları Optik Kütle Çekimsel Merceklenme Deneyi’ni (OGLE) başıboş gezegenler bulmak için on yıldan fazla süredir kullanıyor. Samanyolu’nda 50 milyon yıldız gözlemlediler ve 474 mikromerceklenme olayı buldular. Bunların sadece 10 tanesi gezegen kütlesindeki bir cisim ile tutarlıydı. Ancak bir cismin gezegen kütlesine sahip olması, gezegen olduğu anlamına gelmiyor; aynı kütleye sahip minyatür bir karadelik de olabilir. Daha da tartışmalı olarak, başarısız bir yıldız olan kahverengi cüce olabilir. Bu cisimler Jüpiter’den çok daha büyük kütleyle başlıyorlar ancak soğuyarak çökebiliyorlar.
Dünya kütlesi boyutlarına indiğiniz zaman, bu cisimlerin başıboş gezegen olmadığını iddia etmek neredeyse çok zor. Eylül 2020’de astronomlar yaklaşık olarak bir Dünya kütlesi ile en küçük başıboş gezegen adayını bulduklarını duyurdular.
Başka galaksilerde dahi başıboş gezegenler bulmuş olabiliriz. 2018 yılında Oklahoma Üniversitesinden astronomlar uzak bir kuasar olan RX J1131-1231’in ışığını mercekleyen bir galaksiye bakıyorlardı. Düzensizlikler Ay ve Jüpiter kütlesi arasında ciddi sayılarda cisim bulunduğunu gösterdi; bu sayı 1 trilyonu bulabilir. Bunların bazıları karadelikler veya kahverengi cüceler olabilir
ancak azımsanmayacak bir kısmı başıboş gezegenler.
2019 yılında yıldız sistemlerinden atılan gezegenlerin sıklığını inceleyen bir araştırma, kendi galaksimizdeki yıldızsız gezegenlerin sayısının 50 milyar kadar olabileceğini ortaya koydu. Başıboş gezegenleri tespit etmek kozmik bir meraktan daha ötesi. Samanyolu’ndaki bu yalnız dünyaların oranını belirlemek yıldız sistemlerinin nasıl oluşup evrimleştiğini anlamak açısından önemli.
Yakın zamanda bu alandaki göksel tarama yeteneğimizi en üst düzeye çıkarmak için bir adım atılacak. 2025 yılında NASA Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu’nu fırlatmayı planlıyor. Roman uzaya ulaştığında Hubble Uzay Teleskobu’nun ayna çapına eşdeğer
2,4 metrelik bir aynaya sahip olacak. Ancak teleskop, kuzeni Hubble’dan 100 kat daha geniş bir görüş açısına sahip olacak.
Roman birçok farklı amaç için tasarlandı. Bunların arasında bir galaksiyi bir arada tutan ancak galaksiler birbirinden iten karanlık madde - karanlık enerji ikiz bulmacasını çözmek de var. Yapacakları arasında başıboş gezegenleri tespit etmek için mikromerceklenmeyi kullanmak da var. Roman Mars kütlesinden (Dünya’nın %10’u kütle) 100 Dünya kütlesine kadar başıboş gezegenleri tespit edebilecek kadar hassas. Böylelikle Samanyolu’ndaki başıboş gezegenlerin sayısını şimdiye kadar olduğundan daha iyi bir şekilde tespit edebilecek.
İşte bu noktada Güneş Sistemi’nin bugünkü haline nasıl geldiğini anlamış olacağız. Bu bize yaşam barındırabilir başka dünyalar aradığımız zaman içinde bulunduğumuz devasa ve karmaşık evrende ne tür gezegen sistemleri aramamız gerektiğini de söyleyecek.