NASA’nın TESS Teleskobu Genç Yıldızların Etrafında Yeni Dünyalar Keşfetti

Yazan: Francis Reddy

Çeviren: Asya Demirkol

Düzenleyen: Çağla Ayaz

Özet:Gök bilimciler,NASA’nın TESS (Geçiş Yapan Öte Gezegen Uydusu) uydusu ile yapılan gözlemleri kullanarak TOI 451 adı verilen bir yıldızın etrafında yeni dünyalar keşfetti. Yapılan gözlemlerde sistemde üç gezegen olduğu ve sistemin toz ve kayalardan oluşan bir diske sahip olduğu belirlendi. Aynı zamanda TOI 451’den 4700 astronomik birim[1] uzaklıkta bulunan ikili bir yıldız sisteminin olduğu da anlaşıldı.

Uluslararası gök bilimcilerin oluşturduğu bir takım NASA’nın TESS (Geçiş Yapan Öte Gezegen Uydusu) ile yapılan gözlemlerini kullanılarak üç yeni sıcak dünya keşfetti. Gezegenler Dünya’dan çok daha büyük ve Güneş’ten daha genç olan TOI 451 adlı bir yıldızın etrafında dolanmakta. Sistem ise son zamanlarda keşfedilen Pisces Eridanus akışında[2] bulunuyor.

Gezegenler Ekim ve Aralık 2018’de TESS tarafından çekilen görüntülerde keşfedildi. TOI 451 ve bu yıldız etrafındaki gezegenler hakkındaki diğer çalışmalarsa 2019 ve 2020 yıllarında NASA’nın emekli olan Spitzer Uzay Teleskobu ile yapıldı. NASA’nın Yakın Yer Nesnesi Geniş Alan Kızılötesi Araştırma Gezgini (Near-Earth Object Wide-Field Infrared Survey Explorer, NEOWISE) uydusundan alınan arşiv kızılötesi verileri, bu yıldız sisteminin soğuk bir toz ve kayalık moloz diskini muhafaza ettiğini öne sürüyor. Öte yandan diğer gözlemler gösteriyor ki TOI 451 muhtemelen gezegenlerin oldukça uzağında bulunan ve birbirleri etrafında dolanan iki yıldıza daha ev sahipliği yapıyor.

Araştırmayı yürüten ve New Hampshire’daki Dartmouth Üniversitesinde fizik ve astronomi bölümünde yardımcı profesör olan Elisabeth Newton, keşfedilen sistem hakkında şunları söylüyor: “Bu sistem gök bilimciler için pek çok soru işaretini ortadan kaldırıyor. Sadece 120 milyon yaşında olması ve 400 ışık yılı uzaklıkta bulunması da bu genç gezegen sisteminin ayrıntılı gözlemlerine izin veriyor. Ayrıca Dünya’nın iki ila dört katı büyüklüğünde üç gezegen olması gezegen atmosferlerinin nasıl evrimleştiğine dair kuramları test etmek için oldukça umut verici hedefler oluşturuyor.”

Bulguları bildiren bir makale 14 Ocak’ta The Astronomical Journal‘da yayımlandı ve çevrim içi olarak mevcut.

Yıldız akışları; Samanyolu gök adasının kütle çekimi, yıldız kümelerini veya cüce gök adaları parçalara ayırdığında oluşur. Yıldızların her biri kümenin orijinal yörüngesi boyunca yol alarak yavaş yavaş dağılan uzun bir grup oluşturur.

2019’da Viyana Üniversitesinden Stefan Meingast liderliğindeki bir ekip, en büyük yıldız yoğunlaşmalarını içeren takımyıldızların adını taşıyan Pisces Eridanus akışını keşfetmek için Avrupa Uzay Ajansının Gaia görevinden alınan verileri kullandı. 14 takımyıldızı boyunca uzanan bu akış yaklaşık 1300 ışık yılı uzunluğundadır.  Bununla birlikte, akış için başlangıçta belirlenen yaş, şu anda düşündüğümüzden çok daha eskiydi. 2019’un sonlarında, New York’taki Columbia Üniversitesinden Jason Curtis liderliğindeki araştırmacılar, düzinelerce akışı incelemek için TESS verilerini analiz etti.

Genç yıldızlar yaşlı yıldızlara nazaran çok daha hızlı dönerler ve yine aynı şekilde daha genç yıldızlar belirgin yıldız lekelerine[3] sahip olmaya da daha meyillilerdir. Bu yıldız lekeleri dönerek görüş açımıza girip çıktıkça, TESS’in ölçebileceği seviyede parlaklık değişimlerine sebep olurlar.

TESS ölçümleri akıştaki yıldızlar arasında, yıldız lekelerinin varlığını ve hızlı bir dönüşün olduğunu belirten çok güçlü kanıtlar ortaya koydu. Bu sonuca dayanarak Curtis ve takım arkadaşları akışın, ünlü Pleiades kümesine benzer ve önceki tahminlerden sekiz kat daha genç olacak şekilde sadece 120 milyon yaşında olduğunu ortaya çıkardı. Pisces Eridanus akışının kütlesi, yaşı ve yakınlığı onu; yıldız ve gezegen oluşumunu ve evrimi incelemek için heyecan verici bir temel laboratuvar hâline getiriyor.

Makalenin ortak yazarı ve NASA Öte Gezegen Arşivinde[4] lider yardımcısı olan Jessie Christiansen şöyle diyor: “TESS’in neredeyse tüm gökyüzünü içine alan kapsama alanı sayesinde bu akışın üyelerinin yörüngesindeki gezegenlerin aranmasını destekleyebilecek ölçümler akıntı belirlendiğinde bizim için zaten mevcuttu. TESS verileri, önümüzdeki yıllarda öte gezegenler ve sistemleri hakkında bildiklerimizin sınırlarını zorlamamıza izin vermeye devam edecek.”

Gök bilimciler tarafından daha çok CD-38 1467 olarak bilinen genç yıldız TOI 451, Eridanus takımyıldızında yaklaşık 400 ışık yılı uzaklıkta yer almaktadır. Güneşimizin kütlesinin %95’ine sahiptir ancak %12 oranında daha küçüktür, biraz daha soğuktur ve %35 daha az enerji yayar. Bir tam dönmesini 5,1 günde tamamlar yani Güneş’ten beş kat daha hızlıdır.

TESS yeni dünyaları geçiş (transit) yöntemiyle belirler yani bizim bakış açımızdan bir gezegen, yıldızının önünden geçtiğinde meydana gelen hafif ve düzenli sönmeler TESS’in aradığı şeydir. Keşfedilen üç gezegene ait geçişler ise TESS verilerinde belirgindir. Newton’un ekibi Spitzer’den TESS’in bulgularını desteklemeye ve alternatif açıklamaları elemeye yardımcı olacak ölçümler aldı. Çalışmayı takip eden ek gözlemler, California’daki Goleta şehrinde bulunan küresel bir teleskop ağı olan Las Cumbres Gözlemevinden ve Avustralya’daki Perth Ötegezegen Araştırma Teleskobu’ndan geldi.

TOI 451’in en uzak gezegeni bile Merkür’ün Güneş’e yaklaştığından üç kat daha yakın bir yörüngede dolanıyor bu nedenle tüm bu dünyalar oldukça sıcak ve bildiğimiz gibi yaşama karşı hiç de konuksever değil. Yapılan sıcaklık tahminleri en içteki gezegen için yaklaşık 1200 °C, en dıştaki gezegen içinse 450 °C.

TOI 451 b adlı gezegen her 1,9 günde dolanmasını tamamlıyor, boyut olarak ise Yer’in 1,9 katı. Tahmini kütlesi Yer’in iki ila on iki katı arasında değişiyor. Bir dışta bulunan gezegen TOI 451 c dolanmasını her 9,2 günde tamamlıyor, Yer’den üç kat daha büyük ve kütlesi Yer’in üç ila on altı katı arasında değişiyor. Sistemin en uzak ve en büyük dünyası olan TOI 451 d ise her 16 günde bir dolanmasını tamamlıyor, Yer’in dört katı büyüklüğünde ve kütlesi Yer’in dört ila on dokuz katı arasında değişiyor.

Gök bilimciler, bu kadar büyük gezegenlerin, yakındaki yıldızlarından gelen yoğun sıcaklığa rağmen atmosferlerinin çoğunu korumalarını beklerler. Bir gezegen sistemi TOI 451’in yaşına ulaştığında atmosferlerin nasıl geliştiğine dair farklı kuramlar, çok çeşitli özellikleri öngörüyor. Bu gezegenlerin atmosferlerinden geçen yıldız ışığını gözlemlemek, bu gelişim aşamasını incelemek için önemli bir fırsat sağlıyor ve mevcut modellerin kısıtlanmasına yardımcı olabiliyor.

“Bir gezegenin atmosferine farklı dalga boylarında giren yıldız ışığını ölçerek, onun kimyasal bileşimini ve bulutların veya yüksek irtifadaki sislerin varlığını ortaya çıkarabiliriz.” diyor NASA’nın Marylan’de bulunan Goddard Uzay Uçuş Merkezinde görevli astrofizikçi Elisa Quintana. “TOI 451’in gezegenleri, Hubble ve yakında faaliyete geçecek olan James Webb Uzay Teleskobu ile bu tür çalışmalar için mükemmel hedefler sunuyor.”

NEOWISE’ın gözlemleri, sistemin 12 ve 24 mikrometre dalga boylarında insan gözüyle görülemeyen kızılötesi ışıkta alışılmadık derecede parlak olduğunu gösteriyor. Bu, kayalık asteroit benzeri cisimlerin çarpıştığı ve kendilerini toz haline getirdiği bir enkaz diskinin varlığına işaret ediyor. Newton ve ekibi diskin sınırını belirleyemiyor. Ancak diskin toz ve kayadan oluşan halkaya benzer dağınık bir yapıya sahip olabileceğini tahmin ediyorlar. Aynı zamanda diskin Jüpiter’in Güneş’ten olan uzaklığı kadar bir uzaklıkta merkezlenmiş olabileceği de yapılan tahminler arasında.

Araştırmacılar ayrıca TESS görüntülerinde TOI 451’den yaklaşık iki piksel uzaklıkta görünen soluk bir komşu yıldızı da araştırdılar. Newton’un ekibi Gaia verilerine dayanarak, bu yıldızın TOI 451’e kütle çekimsel olarak bağlı olduğunu ve oldukça uzakta bulunduğunu belirtti; öyle ki sisteme yıldızın ışığının ulaşması 27 gün sürüyor. Hatta araştırmacılar bu yoldaş yıldızın, M tipi[5] cüce yıldızlar içeren ikili bir sistemin üyesi olduğunu düşünüyor. Bu yıldızların Güneş kütlesinin yaklaşık %45’ine sahip olduğu ve enerjisinin yalnızca %2’sini yaydıkları düşünülüyor.

[1] Astronomik birim: Dünya’nın Güneş’e olan yaklaşık uzaklığını belirten bir uzunluk birimidir. 1 astronomik birim yaklaşık 149.597.870.700 metredir.

[2] Pisces Eridanus akışı, Güneş sisteminin yaşının %3’ünden daha küçük olan ve gökyüzünün üçte biri boyunca uzanan yıldızlardan oluşan bir yıldız topluluğudur.

[3] Yıldız lekesi: Güneş lekelerine benzeyen karanlık ve soğuk bölgeler.

[4] NASA Ötegezegen Arşivi: Kaliforniya, Pasadena’da Caltech tarafından yönetilen ve Güneş sistemimizin ötesindeki dünyaları araştıran tesis.

[5] M tipi yıldızlar: Gök biliminde yıldızlar tayfsal özelliklerine göre sınıflara ayrılır. M tayf türündeki yıldızlar (Bu yıldızlara kırmızı cüce yıldızlar da denir.) oldukça düşük ışıma gücüne sahiptirler.