Güneş Sistemi’nin ötesindeki atmosferlerin özelliklerini belirlemek artık mümkün. Bilim insanları geçtiğimiz on yıl içinde Güneş Sistemimizin dışında -ötegezegenler olarak adlandırılan- önceki binyıllarda keşfedilenden daha fazla gezegen keşfetti.
Çeviri: Binali Furkan Alper
GazeteBilim Yazı İşleri
Büyük Buhran’dan bu yana yaşanan en derin finansal krizin gölgesinde kalan, paradigma değiştiren astronomik keşifler çağında yaşıyor olmamız talihsiz bir tesadüf olabilir.
Bir dizi bütçe kesintisinin ortasında, astronomi camiası geçtiğimiz on yıl içinde Güneş Sistemimizin dışında -ötegezegenler olarak adlandırılan- önceki binyıllarda keşfedilenden daha fazla gezegen keşfetti.
Sadece son birkaç yıl içinde Kepler Uzay Teleskobu, sıvı suyu barındırma potansiyeline sahip Dünya boyutundaki gezegenler de dahil olmak üzere 2.000’den fazla ötegezegen adayı tespit etti ki bu da doğanın onları ne kadar kolay oluşturduğunu göstermekte ve buzdağının sadece görünen kısmını ortaya çıkarıyor olabileceğimize dair ipuçları vermektedir. Uzak, yabancı dünyaları keşfetmek ve karakterize etmek, artık bilim kurgu alemiyle sınırlı bir uğraş değildir.
Hubble, Kepler ve Spitzer Uzay Teleskopları, yerden gerçekleştirilen sayısız gece gökyüzü taramasına paralel olarak evreni Dünya’nın atmosferi dışından incelemektedir. Bu aygıtlar, yörünge düzlemi bakış doğrultumuzda olan bir gökcisminin ev sahibi yıldızının önünden geçişi sırasındaki ışık soluklaşmasını kaydederek ötegezegenleri saptar.
Geçtiğimiz birkaç yıl içinde astronomlar, “ikincil tutulma” olarak bilinen, ötegezegen yıldızının arkasından geçerken ışıkta meydana gelen azalmayı ölçmek gibi dikkate değer bir başarıya da imza attılar. Diğer bir ifadeyle astronomik yöntemler, bir yıldızın kendi ötegezegeninin ışığını örtmesini saptayabileceğimiz seviyeye ulaşmıştır ki bu açıkça küçük bir etkidir ki kızılötesi dalga boyunda binde birkaç birimken, optik dalga boyu aralığında bundan çok daha düşüktür.
İkincil bir tutulma esnasında ötegezegen sisteminden gelen ışık sadece yıldızdan kaynaklanır ve bu veriler, ötegezegenin tutulma yaşamadığı anlardaki yıldız ışığını veriden ayıklamak için kullanılabilir. Geriye sadece ötegezegenin ve şayet mevcutsa atmosferinin ışığı kalır. Bu tür bir yöntem, gökbilimcilerin genellikle kızılötesi bölgede en parlak durumunda olan ve bizzat ötegezegen tarafından yayılan ışığı ilk kez doğrudan tespit etmelerine olanak tanımıştır.
Geçişlerin ve tutulmaların çeşitli dalga boylarında ölçülmesi, ötegezegen atmosferine ait bir tayfın inşa edilmesini sağlar ve bu tayfın analizi de atmosferin bileşimini ve elementel bolluklarını verir. Bir tayf, ötegezegenden saçılan fotonların renk aralığını tarif eder, fakat çoğunlukla gözlerimizin algılayabildiği sınırların ötesine geçerek daha kısa ve daha uzun dalga boylarına yayılır. Kimi vakalarda gökbilimciler, ötegezegenin ana yıldızı etrafındaki yörünge hareketi sırasında parlaklığında yaşanan ve evre eğrisi olarak da bilinen dalgalanmaları kayıt altına alabilmişlerdir. Northwestern Üniversitesi’nden Nick Cowan ile Washington Üniversitesi’nden Eric Agol’un geliştirdiği bir tersinme yöntemi, evre eğrisini, ötegezegenin boylamlar boyunca enlemsel ortalaması alınmış parlaklığını ifade eden bir “parlaklık haritasına” dönüştürmeye imkan tanımaktadır. Bu araştırmacıların son çalışmaları, HD 189733b ötegezegeninin parlaklığına dair hem enlem hem de boylamın bir fonksiyonu olarak iki boyutlu veriler sunmuştur. Diğer bir deyişle, artık ötegezegenlerde kartografi yapmaya başladık!
Kütleçekimsel kilitlenmeler
Ötegezegen atmosferlerine dair ilk çalışmalar, sıcak Jüpiterler olarak bilinen bir gökcismi sınıfı üzerinde gerçekleştirilmiştir. Geçiş tekniğinin, radyal hız (bir yıldızın, ötegezegeniyle ortak kütle merkezleri etrafında dönerken sergilediği kütleçekimsel yalpalamasıdır) ölçümü ile birleştirilmesi, sırasıyla bir sıcak Jüpiter’in yarıçapını ve kütlesini verir ve bu açılardan kendi Jüpiter’imize benzediklerini ortaya çıkarır. Şaşırtıcı fark ise sıcak Jüpiterlerin ana yıldızlarına Jüpiter’den yaklaşık yüz kat daha yakın konumda bulunmalarıdır ki bu durum, yüzey sıcaklıklarını 1.000 ile 3.000 derece Kelvin arasına yükseltir. Yıldızlarından astronomik birimin yüzde biri ile onda biri kadar uzaysal ayrıklığa sahip olan sıcak Jüpiterlerin keşfi, astronomi camiasını şaşkınlığa uğrattı çünkü varlıkları ne astrofizik teorisi tarafından öngörülmüş ne de sonradan bu teoriyle açıklanabilmişti.
İri cüsseleri sıcak Jüpiterleri gözlemlemeyi daha kolay kıldığından, onları ötegezegen atmosferi araştırmaları için en açık laboratuvarlara dönüştürür. Ayrıca, atmosferlerinde moleküler hidrojenin baskın olduğu düşüncesi , ki bu, astronomik gözlemlere dayanılarak santimetreküpte yaklaşık 1 gram olarak çıkarsanan ötegezegen yoğunluklarıyla uyuşmaktadır, atmosferlerin Dünya’da olduğu gibi jeolojik süreçlerle değişime uğramış ikincil yapılar olmaktan çok, oluştukları ilksel bulutsuların bileşimini yansıtan birincil yapıda olduklarına dair bir miktar umut vermektedir.
Yeterli zaman verildiğinde, bir ötegezegenin konumu ve dönüşü, minimum enerji durumuna doğru geçiş yapma eğilimindedir. Bu süreçle ilişkili karakteristik zaman ölçeği, tipik olarak yıldızın yaşından 1.000 kat daha azdır. Daha tanıdık bir örnek olarak Ay, librasyon adı verilen küçük dönüşsel düzeltmelerine rağmen Dünya’ya göre dönüşü eşzamanlanmış bir durumdadır. Başka bir deyişle, bir sıcak Jüpiter günü, bir sıcak Jüpiter yılına eşittir. Sıcak Jüpiterlerdeki kalıcı gündüz ve gece tarafı yarımkürelerinin bu alışılmadık konfigürasyonu, Güneş Sistemi’nde emsali olmayan, keşfedilmemiş bir atmosferik sirkülasyon rejimi açar ve teorisyenleri araçlarını alışılmadık bir alanda test etmeye teşvik eder.
Bu sıcak Jüpiter benzeri atmosferleri kavramak, ışınım, atmosfer dinamikleri, kimyasal yapı ve olası manyetik alanlar arasındaki girift etkileşimin aydınlatılmasını zorunlu kılar. Yoğun ışınım alan sıcak Jüpiterler kutuplardan incelendiğinde, bir yarısı beyaza diğer yarısı siyaha boyalı bir küreye benzerler; burada evre eğrisi, ikincil tutulma anında tepe noktasına varan ve geçiş esnasında en loş durumuna geçen sinüs benzeri bir fonksiyondur. Söz konusu tepe noktasının ikincil tutulmadaki referans konumundan herhangi bir yöne kayması, atmosferde ısıyı gündüz tarafından gece tarafına aktarma işlevi gören yatay rüzgarların mevcudiyetine yorulabilir. Bu açısal kayma bir ötegezegende, yani HD 189733b adlı sıcak Jüpiter’de ilk olarak, doğu yönünde (dönüş yönünde) yaklaşık 30 derecelik bir tepe noktası kayması rapor eden Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü’nden Heather Knutson ile ekibi tarafından ölçülmüştür. Söz konusu açısal kaymanın ölçümü, Ups And b ile WASP-12b sıcak Jüpiterleri için de gerçekleştirilmiştir.
Başka gökbilimciler ise mevcut sınırları ileriye taşımayı sürdürüyor. Leiden Üniversitesi’nden Ignas Snellen ile çalışma arkadaşları, yeryüzü konuşlu Avrupa Çok Büyük Teleskobu’ndan (VLT) faydalanarak, HD 209458b adlı sıcak Jüpiter’deki yatay rüzgarların süratini ölçmek maksadıyla absorpsiyon tayfölçümü denen bir yöntem kullandılar. Yöntem, farklı dalga boyu aralıklarında ötegezegenin bağıl boyutunu kıyaslamaktadır. Atmosferdeki bir atom veya molekülün en yüksek emiciliğe sahip olduğu bir dalga boyunda, ötegezegen daha iri gözükür. Araştırma ekibi, karbon monoksite ait bir soğurma çizgisindeki dalga boyu kaymasını takip ederek, HD 209458b’deki rüzgarların saniyede ortalama 2 kilometre hızla estiğini (Dünya’dakilerden yaklaşık 100 kat daha süratli) saptadı. Atmosferdeki rüzgar hızlarını ölçmek için yeni denemeler yapılma aşamasındadır ve söz konusu ölçümler, gökbilimcilerin elde edebilecekleri başarıların en noktasında yer almayı sürdürmektedir.
Yeni diller
Bu keşiflerin astronomi için önemi ne kadar vurgulansa azdır; bunlar ötegezegen meteorolojisinin doğuşunun habercisidir veya en azından astronomların ve astrofizikçilerin gözünde bu incelemeyi meşrulaştırmaktadır.
Astronomlar günümüzde yalnızca güneş dışı gezegenlerin kütle ve büyüklüklerini ölçmeye değil, bunun yanı sıra atmosfer dinamikleri ile kimyasal yapılarını belirlemeye de yarayan bir alet çantasına sahiptir. Astronomi topluluğunu heyecanlandırmasının ötesinde, yeni filizlenen bu alan birbiriyle bağlantılı disiplinler (atmosfer ve iklim bilimi, jeofizik ve gezegen bilimi) üzerinde de köklü bir sosyolojik etki bırakmaya başlamıştır. Bu gelişme, söz konusu alanların astrofizikle ilk büyük buluşmasını, yani farklı bilim ve modelleme felsefelerini benimsemiş araştırmacıların bir araya gelişini simgelemektedir ki bu durum, birbirimizin mesleki dilini kavramakta güçlük çektiğimiz disiplinler arası kongrelerde bilhassa göze çarpmaktadır. Jeofizikçilerin yanı sıra atmosfer ve iklim bilimcileri de çalıştıkları sistemin bizzat içinde yaşayarak veri zengini bir düzene sağlam bir şekilde yerleşmişlerdir. Yerküre atmosferinden ve jeolojik kayıtlardan elde edilen veri bolluğuna boğulmuş durumdayken, gözlemlenen olguların tamamını izah edebilecek tek bir model bulunmamaktadır. Onun yerine, her modelin fiziğin temel unsurlarını soyutladığı, farklı karmaşıklık düzeylerine sahip bir modeller hiyerarşisinden yararlanılır. İzlenen strateji önce bölüp parçalamak, ardından birleştirip bütüne hakim olmaktır.
Dünya’yı ve Güneş Sistemi gezegenlerini incelemekten elde edilen bilgi paha biçilmez bir rehber görevi görür, ancak burada çıkarılacak uyarıcı bir ders de vardır. Pratik bir kural olarak, bir atmosferi tanımlayan iki karakteristik uzunluk ölçeği bulunur: Rhines uzunluğu zonal (doğu-batı yönlü) jetlerin tipik genişliğiyken, Rossby uzunluğu girdapların veya anaforların tipik boyutudur. Güneş Sistemi cisimleri için her iki uzunluk ölçeği de gezegen yarıçaplarından çok daha küçktür. Yakın yörüngeli ötegezegenlerde ise Rhines ve Rossby uzunlukları ötegezegen yarıçaplarıyla kıyaslanabilir düzeydedir; bu da atmosferik yapıların küresel boyutta olduğu anlamına gelir ki bu, üç boyutlu simülasyonlarda da doğrulanan bir beklentidir. Dolayısıyla yakın yörüngeli ötegezegenlerin atmosferleri, Güneş Sistemi’nde eşi benzeri görülmemiş bir sirkülasyon rejimi içindedir. Bu nedenle atmosferik sirkülasyon simülasyonları yerel yerine küresel olmak zorundadır ve atmosferik bileşenlerin karışımı ile bunun ötegezegenin spektral görünümü üzerindeki etkisi gibi diğer fiziksel sonuçlar henüz tam olarak anlaşılmayı beklemektedir.
Ötegezegenlerin incelenmesi, esasen gece gökyüzündeki nokta kaynakların dikkatle incelenmesiyle sınırlıdır. Bu nokta kaynaklar hakkında detaylı spektral ve zamansal bilgi elde edebilsek de, detaylı uzamsal bilginin sağlanması gelecek nesiller için büyük bir zorluk olmaya devam etmektedir. Gezegen bilimciler, astrofizikçiler için mevcut olmayan bir ayrıcalık olan Mars yüzeyinin ve Jüpiter’e ait hava durumu modellerinin fotoğraflarını elde edebilme avantajından yararlanırlar. Bu nedenle astrofizikçilerin modellerin nasıl inşa edileceği ve verilerin nasıl yorumlanacağı üzerindeki sayısız kısıtlamasıyla birlikte, veri açısından fakir bir rejime hapsolduklarını kabul etmek önemlidir. Belirli bir veri setiyle tutarlı olan birden fazla açıklamayla karşılaşıldığında, astrofizikçiler genellikle Ockham’ın Usturası prensibini uygularlar.Daha fazla ve daha iyi verinin yokluğunda, en basit açıklama en iyisi olarak kabul edilir. Daha esprili bir ifadeyle, kişi kesin olarak yanlış olmaktansa kabaca doğru olmayı hedefler. Bilimsel beklentilerimizi ve felsefelerimizi yeniden kalibre etme ihtiyacı, bu uzmanlık buluşmasının merkezinde yatmaktadır.
Dünya’nın ve Güneş Sistemi gezegenlerinin atmosferlerini inceleyen araştırmacılar, atmosferlerin pozitif ve negatif geri bildirim döngülerine maruz kalan, geniş bir zaman ölçeği yelpazesinde kimyasal, dinamik ve ışınımsal izler sergileyen karmaşık varlıklar olduğunu fark etmişlerdir. Princeton, New Jersey’deki Jeofiziksel Akışkanlar Dinamiği Laboratuvarı’ndan Isaac Held, bu karmaşık sistemleri gerçekten anlayabilmek için teorik modellerden oluşan bir hiyerarşi inşa edilmesi gerektiğini savunmuştur. Bu simülasyonlar, fiziğin kilit bir parçasını izole eden tek boyutlu kağıt kalem modellerinden, Dünya’daki atmosfer, kara ve okyanuslar arasındaki girift etkileşimleri yakalamak için karmaşık bir bileşenler çorbasını bünyesinde barındıran —ve iklim ile hava tahminlerinde kullanılan— tam teşekküllü, üç boyutlu genel sirkülasyon modellerine (GCM’ler) kadar uzanır. Örneğin GCM’ler, atmosferi bir akışkan olarak ele alan bir dizi denklemi (Navier-Stokes denklemi olarak adlandırılır), termodinamik bir denklem ve orografi (dağ oluşumu) ile biyoloji gibi çeşitli etkileyici faktörlerle eşzamanlı olarak çözer. Bu karmaşıklıkların birçoğu ötegezegen atmosferlerine yönelik teorik araştırmalarda yersizdir; bu nedenle temel zorluklardan biri, Dünya merkezli bir modelin nasıl ve ne zaman basitleştirileceğini kavramaktır.
Bilerek veya bilmeyerek, astrofizik literatüründe bir ile üç boyutlu teorik modellerden oluşan bir hiyerarşi ortaya çıkmıştır. Sıcak Jüpiterlerin ve kahverengi cücelerin —çekirdeklerinde tam teşekküllü nükleer füzyonu sürdürecek kadar kütleli olmayan yıldız altı cisimlerin— ele alınış biçimi çeşitli benzerlikler taşıdığından, (Princeton Üniversitesi’nden Adam Burrows ve Arizona Üniversitesi’nden Ivan Hubeny gibi araştırmacılar tarafından geliştirilen) öncü modellerin birçoğu, ikinci sınıftan birinci sınıf cisimlere aktarılmıştır. Dahası, ilk modeller sıcak Jüpiterlerin spektral görünümüne odaklanmıştı ve en gelişmiş varyantlar, atmosfer ve iklim biliminde bolluk ve sıcaklık geri çıkarımı olarak bilinen yerleşik bir teknikten ödünç alınmıştı. Bir ötegezegenin spektrumu verildiğinde bu teknik, verilerle tutarlı olan atmosferik kimyayı ve sıcaklık-basınç profilini elde eder. Sıcak Jüpiter WASP-12b vakasında, Yale Üniversitesi’nden Nikku Madhusudhan ve çalışma arkadaşları, geri çıkarım tekniğini kullanarak ötegezegenin kendi yıldızınınkinin en az iki katı bir karbon-oksijen oranına sahip olduğu çıkarımında bulundular. Eğer bu sonuç doğrulanırsa —ve karbon-oksijen oranı başka ötegezegenler için de ölçülürse— bu durum, bir ötegezegen atmosferinin özellikleri ile ötegezegenin oluşum geçmişi arasında değerli bir bağlantı sunacaktır.
Astrofizikçiler, atmosferik kimya ve dinamiklerin, bir sıcak Jüpiter’in gözlemlenen özelliklerini üretmek üzere basit olmayan bir şekilde iç içe geçtiğini kısa sürede fark ettiler. Arizona Üniversitesi’nde gezegen bilimci olan Adam Showman, sıcak Jovian atmosferlerini incelerken GCM’lerin (Genel Sirkülasyon Modelleri) gücünden yararlanan ilk araştırmacılardan biri oldu. Astrofizik camiasından (benim de dahil olduğum) diğer birkaç araştırmacı kısa süre sonra onu takip etti. Çalışma arkadaşlarım ve ben, bir (öte)gezegenin temel klimatolojisini iki çözüm yöntemi kullanarak çözen bir kıyaslama testini sıcak Jüpiterlere modelledik (genelledik). Dönüşü eşzamanlanmış bir ötegezegenin gündüz tarafındaki yarımküresinden gece tarafındakine ısı taşınımı, tanımı gereği, en az iki boyutlu bir problemdir. Güneş dışı gaz devleri için, atmosferin bu tür ışınımsal bozulmalara tepki verdiği karakteristik zaman ölçeği birçok büyüklük mertebesine yayılır; bu durum onun teorik olarak üç boyutlu ele alınmasını zorunlu kılar ki bu, yalnızca GCM’ler kullanılarak üstesinden gelinebilecek bir uğraştır. Artık birkaç grup GCM’leri ötegezegen atmosferlerini modellemek için başarıyla uyarlamıştır ve tutarlı sonuçlar elde etmektedir. Çözülmemiş bazı belirgin teknik sorunlar devam etmektedir, ancak eğer kişi ötegezegenlerin sadece spektral görünümünü değil, eşzamanlı olarak evre eğrilerini ve zamansal davranışlarını da tahmin etmek istiyorsa, üç boyutlu modellerin gerekli olduğu açıktır. Astronomideki en son teknoloji ilerledikçe, keşfedilen ötegezegenler hem boyut hem de sıcaklık açısından daha Dünya benzeri olacak ve bu da GCM’lerin daha da elzem hale geleceği anlamına gelmektedir.
Dünya benzeri ötegezegenler
Sıcak Jüpiterlerin, bazılarının neden diğerlerinden daha şişkin göründüğü ve bazılarının ısıyı gündüz yarımkürelerinden gece yarımkürelerine neden daha verimli bir şekilde yeniden dağıttığı da dahil olmak üzere, temel özelliklerini henüz yeni anlamaya başlıyoruz. HD 189733b ve HD 209458b vakalarında, GCM’ler kullanılarak hesaplanan simüle edilmiş spektrumlar ve evre eğrileri —ki bu ikincisi ısı yeniden dağılımının verimliliğini sınırlar— gözlemlenen karşılıklarıyla oldukça iyi eşleşebilmektedir. Yeni nesil uzay teleskopları faaliyete geçene kadar, bu örnekler ötegezegen atmosferlerine dair anlayışımızın temel taşları olmaya devam edecektir.
HD 189733b şişkin değildir, yani kütlesi ve yarıçapı standart ötegezegen evrimsel teorileriyle (bir ötegezegenin ilksel oluşum ısısından soğurken boyutunu tahmin eden teoriler) iyi eşleşmektedir. Ayrıca kimyası tanımlanamayan bir pusla örtülmüş görünmektedir; çünkü Exeter Üniversitesi’nden Frédéric Pont ve David Sing’in çalışma arkadaşlarıyla birlikte Hubble Uzay Teleskobu aracılığıyla elde ettikleri optik spektrumu, Rayleigh saçılımı ile (Dünya’dan gözlemlenen gökyüzünün rengine, daha mavi olan güneş ışığını öncelikli olarak etkileyerek neden olan aynı süreç) tutarlı pürüzsüz, özelliksiz bir eğimi ortaya koymaktadır.
Buna karşılık HD 209458b pus içermez, ancak evrimsel hesaplamalardan beklenenden belirgin bir şekilde daha büyüktür. Yarıçap şişkinliği için teorik fikirler, kısmen iyonize olmuş, sıcak Jovian atmosferlerinin dev elektrik devreleri gibi davrandığı ve bunların ortamdaki bir manyetik alan boyunca adveksiyonla taşındığında (sürüklendiğinde) küresel ölçekte Lenz yasasını tetiklediği önerisini içerir: Doğa, manyetik akıdaki değişimi sevmez. Yatay rüzgarlara karşı koymak için elektrik akımları ve zıt kuvvetler indüklenir; mekanik enerjinin bunun sonucunda ısıya dönüşmesinin (Ohmik ısı yayılımı olarak adlandırılır) bazı sıcak Jüpiterlerin şişkin kalmasından sorumlu olduğuna inanılmaktadır. Bununla birlikte, sıcak Jüpiterlerin Dünya ve Güneş Sistemi’ndeki bazı gezegenlerinki gibi manyetik alanlara bile sahip olup olmadığı henüz kanıtlanmamıştır. Bu araştırma alanı aktifliğini korumaktadır.
Sıcak Jüpiterlerin incelenmesi güncelliğini korumaktadır, çünkü hipotezlerimizi ve modelleme çabalarımızı şekillendirecek verilere halihazırda sahibiz; bu da bize —dikkat çeken fiziğin büyük bir kısmı aynı olduğundan— teorik araçlarımızı, verilerin şu anda kıt veya hiç olmadığı Neptün benzeri ya da Dünya benzeri ötegezegenlere uygulamadan önce keskinleştirme fırsatı sunmaktadır. Pek çok araştırmacı için nihai ödül çok daha tanıdıktır: Güneş benzeri bir yıldızın yörüngesinde dönen Dünya benzeri bir ötegezegenin spektrumunu tespit etmek ve böylece dünya dışı yaşamın varlığına dair asırlık soruları yanıtlamak. Daha kısa ve öz bir ifadeyle kişi, Güneş’in bir ikizinin yörüngesinde dönen Dünya’nın yalnız bir ikizi örneğinin, Evren’deki yaşam için olası tek beşik olup olmadığını belirlemeyi arzulamaktadır. Şu an için böyle bir arayış sonuçsuz kalmaktadır ve yeni nesil uzay teleskoplarının bile erişiminin ötesinde görünmektedir.
Bunun yerine, Harvard Üniversitesi’nden David Charbonneau ve SETI Enstitüsü’nden Jill Tarter gibi gökbilimciler, potansiyel yaşam barındırabilecek süper Dünyaları —kütle ve yarıçap bakımından Dünya’dan bir miktar daha büyük olan yer benzeri ötegezegenleri— saptamak için umut vaat eden yöntemin, onları M yıldızlarının (kızıl cüceler adıyla da bilinirler) yörüngesinde aramak olduğunu ileri sürmüşlerdir. Güneşimizin sahip olduğu kütlenin sadece onda biri ile yarısı arasında bir kütleye sahip bu minyatür kuzenler, galaktik çevremizdeki yıldız nüfusunun aşağı yukarı dörtte üçünü meydana getirir. M yıldızlarını mercek altına almanın birtakım avantajları bulunur: Sıcaklıkları Güneş benzeri yıldızlardan daha düşüktür; bu da ötegezegenlerin yıldıza 10 ila 100 kat daha yakın bir konumda yer alabileceği, fakat yine de yüzeylerinde sıvı su muhafaza edebileceği manasına gelir. M yıldızlarına daha yakın mesafede bulunmaları, söz konusu ötegezegenleri hali hazırda kullanılan köklü astronomik yöntemlerle (geçiş ve dikey hız ölçümleriyle) keşfedilmeye daha yatkın kılar. Ne var ki ödenecek bedel, tıpkı sıcak Jüpiter türü akrabaları gibi eşzamanlı dönüşe ve daimi gündüz-gece yarımkürelerine sahip olmalarının beklenmesidir. Bu beklenti, temel bileşen moleküllerinin dondurucu soğukluktaki gece tarafında yoğuşmasından ötürü atmosferlerinin çökebileceği yönünde kuramsal kaygılara zemin hazırlamıştır. Astronomi dünyasının bu muammaya bulduğu çözüm yolu, yeni ve daha nitelikli gözlemler yapmaya atılmaktır; netice itibarıyla cevap eninde sonunda veriler aracılığıyla gün yüzüne çıkar. Örnek olarak, GJ 1214b adlı süper Dünya’nın geçiş tayfları halihazırda alınmış durumdadır, ancak atmosferinin kimyasal bileşimine dair yorumlar halen tartışmalıdır.
Daha gelişmiş teleskoplar
Deneysel olarak bir sonraki sıçrama, ötegezegenlerin yüksek çözünürlüklü spektrumlarını uzun süreler boyunca ölçebilen, bu işe özel uzay tabanlı teleskoplar inşa etmektir. Dünya çapındaki astronomlar, sırasıyla Avrupa Uzay Ajansı’na (ESA) ve Ulusal Havacılık ve Uzay Ajansı’na (NASA) önerilen Ötegezegen Karakterizasyon Gözlemevi (EChO) ve Hızlı Kızılötesi Ötegezegen Spektroskopisi Araştırma Kaşifi (FINESSE) gibi görevleri fırlatmak için harekete geçiyorlar. Eğer bu görevler —veya halefleri— nihayetinde (önümüzdeki bir veya iki on yıl içinde) uzaya fırlatılırsa, yüzlerce ötegezegen hakkında atmosferik kimyalarını, dinamiklerini ve iklimlerini çıkarabileceğimiz, hem spektral hem de zamansal bilgi bolluğu sunacaklardır. Nokta kaynaklı ötegezegenlerden zaman içinde yayılan ışığın zengin bir şekilde örneklenmiş bir veri setiyle, bir ötegezegenin sıcaklık değişikliklerine işaret edecek şekilde titreştiği karakteristik zaman ölçeklerini aydınlatan bir güç spektrumu oluşturulabilir. Atmosferin böylesi bir güç spektrumu, Dünya yüzeyi için bir günden kısa zaman ölçeklerinden (günlük değişimler) binlerce yıla (Milankovitch döngüleri olarak adlandırılır ve jeolojik kayıtlardan çıkarılır) kadar uzanacak şekilde muazzam bir biçimde oluşturulmuştur. Elbette uzay görevleri, birkaç aydan daha uzun zaman ölçeklerinde güç spektrumlarının oluşturulmasına izin vermeyecek taleplerle yüklenmiştir, ancak güç spektrumlarındaki karakteristik zirvelerin birçoğunun, sıcak Jüpiterler ve süper Dünyalar gibi yakın yörüngeli ötegezegenler için daha kısa bir zaman dilimine sıkışması muhtemeldir.
Genel olarak nokta kaynaklı ötegezegenlerin iklimlerini anlamanın temelini atmak ve böylece bizi onların yaşanabilirliği hakkında daha sağlam ifadeler kurmaya bir adım daha yaklaştırmak teorik camianın sorumluluğundadır.
Kaynakça:
Heng, K. (2012). The study of climate on alien worlds. American Scientist, 100(4), 334. https://doi.org/10.1511/2012.97.334
