Evrenin Gizemli Uyduları: Exomoonlar ve Dünya Dışındaki Yaşam
Exomoonlar: Neden onları incelemeliyiz? Dünya dışında yaşam bulma konusunda bize ne öğretebilirler?
Universe Today, çarpma kraterleri, gezegen yüzeyleri, ötegezegenler, astrobiyoloji, güneş fiziği, kuyruklu yıldızlar, gezegen atmosferleri, gezegen jeofiziği, kozmokimya, meteoritler, radyo astronomi, ekstremofiller, organik kimya, kara delikler, kriyovolkanizma, gezegensel koruma, karanlık madde, süpernovalar ve nötron yıldızları dahil olmak üzere çok sayıda bilimsel disiplini ve bunların hem bireysel hem de toplu olarak evrendeki yerimizi daha iyi anlamamıza nasıl katkıda bulunduğunu araştırma ayrıcalığına sahip olmuştur.
Universe Today, Columbia Üniversitesi Astronomi Bölümü’nde yardımcı doçent olan Dr. David Kipping ve doktora öğrencileri Benjamin Cassese ve Daniel Yahalomi ile büyüyen öteaylar alanını, öteaylar üzerinde çalışmanın önemini, faydalarını ve zorluklarını, potansiyel öteay adaylarını, öteayların Dünya dışında yaşam bulma konusunda bize neler öğretebileceğini ve öteaylar üzerinde çalışmak isteyen öğrencilere tavsiyelerini tartışıyor. Peki, ötegezegenleri incelemenin önemi nedir?
Dr. Kipping Universe Today’e şunları söylüyor: “Bunu yapmak için dört neden var: 1) Dünya benzeri dünyalar ne kadar yaygın? Exomoonlar, yaşanabilir cisimlerin kozmik sayımına önemli bir katkıda bulunan faktör olabilir; 2) Dünya-Ay sistemi ne kadar eşsiz? Ay’ın Dünya’nın oluşumunda ve evriminde etkili bir rol oynadığı düşünülmektedir ve bu nedenle bir Dünya ikizi tespit ettiğimizde doğal olarak onun da bir Ay ikizi olup olmadığını merak etmeliyiz.”
Dr. Kipping şöyle devam ediyor: “3) Ay oluşum kanalları nelerdir? Güneş Sistemi’nde en az üç yol görüyoruz: yakalama (örneğin Triton), çarpma (örneğin Ay) ve disk oluşumu (örneğin Galilean uyduları). Başka yöntemler olup olmadığını ve bildiğimiz üç yöntemin ayrıntılarının ve sınırlamalarının neler olduğunu anlamak istiyoruz; 4) HWO’yu [Yaşanabilir Dünyalar Gözlemevi] bir Dünya-ikizine doğrulttuğumuzda, Ay benzeri bir ay çözülemeyecek ve dolayısıyla ışığı gezegenin ışığıyla karışacak ve potansiyel olarak yanlış-pozitif biyo-imzalar yaratacaktır. Aylar hakkında bilgi sahibi olmak, uzun vadeli yaşam bulma hayalimiz için hayati önem taşıyor.”
Dünya’nın Ay’ı ile birlikte güneş sistemimiz 200’den fazla uydudan oluşmaktadır, ancak bunlardan sadece birkaçı astrobiyoloji ile ilgili araştırmaların hedefindedir, özellikle Jüpiter’in Galilean uydularından ikisi, Europa ve Ganymede ve Satürn’ün uydularından ikisi, Enceladus ve Titan, ancak hepsi de sıvı su okyanuslarına sahip olduklarına dair önemli kanıtlar sunmuştur. Dünya-Ay sisteminin benzersiz olup olmadığını öğrenmenin yanı sıra, çok çeşitli ay türleri, şekilleri ve boyutları ve özellikle de oluşumları ve evrimleri göz önüne alındığında, exomoonlar bize kendi güneş sistemimizin benzersiz olup olmadığını öğretebilir.
Dünya-Ay benzersizliğinin olası bir nedeni, Dünya’nın nispeten istikrarlı eksenini koruyan iki cismin birbirini çekmesinin neden olduğu gelgit kuvvetleridir. Sonuç olarak, Dünya 26.000 yıl boyunca bir topaç gibi çok hafifçe sallanır, yani eksenel eğimi bu süre zarfında sadece birkaç derece değişir, bu da gezegenimizin nispeten istikrarlı iklimleri korumasına izin vererek yaşamın hem hayatta kalmasını hem de gelişmesini sağlar. Bu durum, Mars gibi yüz binlerce ila milyonlarca yıl boyunca çılgınca yalpalayan, eksenel eğiminde 15 derece ile 45 derece arasında büyük değişikliklere neden olan, kutup kapaklarının kaymasına ve şiddetli iklim değişikliklerine neden olan daha küçük gezegenlerle tezat oluşturmaktadır. Bağlam açısından, hem Dünya’nın hem de Mars’ın eksenel eğimleri şu anda 25 derece civarındadır. Peki Dr. Kipping’in sıraladığı tüm bu nedenler göz önüne alındığında, ötegezegenleri incelemenin bazı faydaları ve zorlukları nelerdir?
Cassese Universe Today’e verdiği demeçte, “Bazı faydaları, bir ay bulmanın otomatik olarak bize ev sahibi gezegen hakkında daha fazla bilgi vermesidir” diyor. “Örneğin, gezegenin diğer gezegenlerle saçılma nedeniyle dramatik bir yörünge değişikliğine uğramadığını hemen söyleyebiliriz, çünkü bu muhtemelen ayı ortadan kaldırırdı. Ayrıca Ay’ın yörüngesini kullanarak gezegenin ve hatta yıldızın kütlesini ölçebiliriz, ancak bunların her ikisini de ölçmenin başka yolları da var.”
Yahalomi Universe Today’e şunları söylüyor: “Uyduları tespit etmek çok zor ve elimizdeki verilerin sınırlarını zorluyor. Burada hem bir zorluk hem de bir fırsat yatıyor. Bu veri kümelerindeki en küçük sinyalleri tespit etmek için, son derece hassas veri analizi için yeni yöntemler ve teknikler geliştirmemiz gerekiyor. Uyduların ev sahibi gezegenler üzerindeki yerçekimi etkisini incelemek için yeni bir analitik çerçeve oluşturmaya çalışıyorum. Aynı yıldız sistemindeki uyduların ve komşu gezegenlerin neden olduğu yalpalamaları birbirinden ayıracak yöntemler üzerinde çalışıyoruz. Uyduları tespit etme hedefimiz olmasaydı, (umarım) daha geniş kapsamlı uygulamalara sahip olabilecek bu istatistiksel teknikleri geliştirmek için muhtemelen motive olmazdık.”
Bu yazı yazıldığı sırada NASA, karasal (kayalık) dünyalardan Jüpiter’den çok daha büyük gaz devlerine kadar değişen 5,678 ötegezegenin varlığını doğrulamıştır. Buna karşılık, Yahalomi’nin de belirttiği gibi, büyük olasılıkla tespit edilmelerinin zorluğu nedeniyle, evrenin herhangi bir yerinde var olduğu doğrulanmış sıfır ötegezegen vardır. Teyit edilen 5,678 ötegezegenden 4,193’ü, ötegezegen ana yıldızının önünden geçerken ya da transit geçerken yıldız ışığındaki son derece küçük düşüşleri (yaklaşık yüzde 1) tespit eden transit yöntemi kullanılarak teyit edilmiştir.
Yıldız ışığındaki bu düşüşler o kadar küçüktür ki, gökbilimcilerin varlığını doğrulamak için birkaç geçişe ihtiyaçları vardır. Bu nedenle, yörüngesinde döndükleri ötegezegenden çok daha küçük olabilen ötegezegenleri tespit etmeye çalışmak daha da zordur. Şu anda teyit edilmiş bir ötegezegen yokken, bu araştırmacıların üzerinde çalıştığı ötegezegen adayları da dahil olmak üzere bazı ilginç ötegezegen adayları nelerdir?
Universe Today’e konuşan Dr. Kipping, “Açıkladığımız iki aday Kepler-1625 b-i ve Kepler 1708 b-I” diyor. “Her ikisi de gaz devlerinin yörüngesinde yıldızlarından nispeten geniş mesafelerde dönüyor ve her ikisi de şaşırtıcı derecede büyük. 1625b-i yaklaşık bir Neptün, 1708b-i ise bir mini-Neptün. Diğer yönlerden oldukça farklıdırlar, 1708b Europa benzeri sıkı bir yörüngede dolanır, görünüşe göre gezegen yörüngesiyle eş düzlemdedir. Buna karşılık, 1625b-i eğimli ve çok daha geniş bir yörüngede, daha çok yakalanmış bir uyduya benziyor. 1625b-i için, birincil gezegenin geçiş zamanlaması varyasyonları sayesinde bir kütleye sahibiz ve bu, yıldızın önündeki ayın eğiminden elde edilen yarıçap ölçümümüzle uyumludur. 1708b-i için ise elimizde sadece dalma var (sadece iki geçiş), ancak yanlış pozitif oranı burada ~%1 olarak iyi ölçülmüştür ve bu da bize sinyale kubbe güveni vermektedir.”
Belirtildiği üzere, güneş sistemimizdeki 200’den fazla uydudan sadece birkaçı şu anda astrobiyoloji ve Dünya dışında yaşam arayışı için hedeftir. Bunlar arasında Jüpiter’in iki uydusu Europa ve Ganymede ile Satürn’ün iki uydusu Enceladus ve Titan yer almaktadır. Dördü de içlerinde sıvı su okyanusları bulunduğuna dair kanıtlar sunmuştur; Titan, sıvı su yerine sıvı metan ve etandan oluşmasına rağmen yüzeyinde sıvı cisimler bulunan tek uydudur.
Europa, NASA’nın Galileo uzay aracı tarafından daha önce incelenmiş olup, bu küçük uydunun yüzeyine ait inanılmaz görüntüler elde edilmiştir. Ancak, NASA’nın bu yıl Ekim ayında fırlatılacak olan Europa Clipper uzay aracı, 2030’da varışında Europa’nın yaşanabilirlik potansiyelini en derinlemesine inceleyecek. Küçük uydunun 50 yakın geçişini yapacak, yüzeyinin yüksek çözünürlüklü görüntülerini geri gönderecek ve güçlü enstrümanları kullanarak iç sıvı su okyanusunun yaşam barındırıp barındıramayacağını belirleyecek.
Ganymede, NASA’nın Galileo uzay aracı tarafından da incelenmiştir ancak Avrupa Uzay Ajansı’nın JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer) uzay aracı şu anda Jüpiter’e doğru yol almakta olup 2031’de varması planlanmaktadır ve Ganymede’nin yaşanabilirlik potansiyeli ile ilgili en derinlemesine araştırmayı da yapmayı ummaktadır. Satürn’ün uyduları Enceladus ve Titan, NASA’nın Cassini uzay aracı tarafından Satürn ve birçok uydusunu inceleyen 13 yıllık görevi boyunca haritalanmış ve derinlemesine incelenmiştir.
Bu süre zarfında Cassini, Enceladus’un güney kutup bölgesinden çıkan ve buzlu kabuğunun altında sıvı bir su okyanusuna işaret eden gayzerleri hem gözlemledi hem de içinden uçtu ve Titan’ın yüzeyine bir sonda indirerek muhtemelen akan sıvı metan veya etandan oluşan yuvarlak kayaları ortaya çıkardı. Buna ek olarak, Titan’ın yüzeyindeki metan ve etanın aksine sudan oluşan bir iç sıvı okyanusa sahip olduğuna dair kanıtlar ortaya çıkmıştır. Bu uyduların yaşanabilirlik potansiyeli göz önüne alındığında, exomoonlar Dünya dışında yaşam bulma konusunda bize ne öğretebilir?
Cassese Universe Today’e verdiği demeçte “Uyduların galaksinin başka yerlerindeki yaşamı etkilemesinin en az iki yolu var” diyor. “Birincisi, uydular ev sahibi gezegenleri etkileyebilir ve stabilize edebilir [yukarıya bakınız]. Diğeri ise uyduların kendilerinin yaşam için harika yerler olabileceğidir. Güneş sistemimizdeki en büyük sıvı su rezervlerinden bazıları Europa gibi uydularda bulunmaktadır ve diğer uyduların da yaşam için gerekli olduğunu düşündüğümüz benzer bileşenlere sahip olması mümkündür. Eğer uydular da gezegenler kadar yaygınsa, galaksinin potansiyel olarak yaşama elverişli alanı şu anda takdir ettiğimizden çok daha büyük olacaktır.”
Yahalomi Universe Today’e şunları söylüyor: “Şu anda gezegen oluşumu hakkında bildiklerimizden ve yüzlerce uydunun bulunduğu güneş sistemimizden yola çıkarak, bulduğumuz birçok ötegezegenin etrafında gerçekten de ötegezegenler olması gerekir. Dolayısıyla eğer ötegezegenlerin olmadığını tespit edersek, bu durum güneş sistemimizde benzersiz bir şey olduğunu ve gezegen oluşumuna ilişkin anlayışımızda eksik bir şeyler olduğunu ortaya koyacaktır. Şu anda yalnızca Dünya’daki yaşam hakkında bilgi sahibi olduğumuzdan, gezegen demografisinin daha geniş bağlamını anlamak ve böylece Güneş Sistemimizin gerçekten ne kadar yaygın veya benzersiz olduğunu daha iyi anlamak, Dünya dışında yaşam olasılığını anlamamıza yardımcı olabilir.”
Tıpkı ötegezegenler alanında olduğu gibi, ötegezegenleri incelemek de astrofizik, bilgisayar bilimi, gezegen jeolojisi, gezegen atmosferi, veri bilimi gibi sayısız bilimsel arka plan ve disiplinin bir araya gelerek çok miktarda veriyi deşifre etmesini gerektiriyor. Ayrıca, yukarıda bahsi geçen Yaşanabilir Dünyalar Gözlemevi gibi güçlü araçlar, verilerdeki sonsuz küçük boyutları göz önüne alındığında exomoonları tespit etmek için gereklidir. Bilim insanları arasındaki bu sürekli işbirliği ve kilit araçların kullanımı sayesinde bilim insanları bir gün evrendeki ilk öteayının varlığını teyit edebilecekler. Peki, araştırmacılar öteaylar üzerine çalışmak isteyen öğrencilere ne gibi tavsiyelerde bulunabilir?
Dr. Kipping Universe Today’e yaptığı açıklamada “Bu büyüleyici ve hızla büyüyen bir alan” diyor. “Nihayet JWST kullanarak Güneş Sistemi’ndekilere benzer uyduları tespit edebileceğimiz bir çağdayız. Dahası, Orion’daki genç sistemlerin JWST’sini kullanarak (örneğin Google JUMBO’lar) ya da mikromercekleme teknikleriyle yaklaşan Roma teleskobunu kullanarak serbest yüzen gezegenlerin etrafındaki uydular gibi Güneş Sistemi benzeri olmayan uyduları keşfetmeye yönelik ilgi hızla artıyor. Tespit eşiğini ikna edici bir şekilde aşmak üzereyiz.”
Exomoonlar önümüzdeki yıllarda ve on yıllarda evrendeki yerimizi daha iyi anlamamıza nasıl yardımcı olacak? Bunu sadece zaman gösterecek ve işte biz bu yüzden bilim yapıyoruz!
Derleyen: Deniz KAFKAS
Kaynak: Evrenin Gizemli Uyduları: Exomoonlar ve Dünya Dışındaki Yaşam
Jüpiter’in Üst Atmosferi Gökbilimcileri Şaşırtıyor
Evrenin Gizemli Uyduları: Exomoonlar ve Dünya Dışındaki Yaşam