Bunlar yaşanabilir ekomoonları aramak için en iyi yerler

Güneş sistemimiz sekiz gezegen ve 200’den fazla ay içerir. Bu uyduların büyük çoğunluğunun yaşanabilir olma şansı yok, ancak bazıları – örneğin Avrupa ve Enceladus – yaşam arayışında güçlü adaylar.

Diğer güneş sistemlerinde de durum aynı mı?

Güneş sistemimizdeki aylar, gezegenler kadar, belki de daha fazla çeşitlilik gösterir. Onlarca kilometre kalınlığındaki bir buz kılıfının ılık bir okyanusu gizlediği aylar vardır. Kararlı yüzey sıvısı gövdeleri olan bir ay var. Neredeyse sürekli volkanik aktivite yaşayan bir ay var.

Bazı uydular toplanma yoluyla oluşmuştur. En az bir ay, Dünya’nınki, protoplanetlerin çarpışması sonucu oluşmuştur. Bazı uydular muhtemelen yakalanan asteroitlerdir. Bazı uydular Kuiper kuşağı nesneleri yakalanmış olabilir. Bazı gezegenlerden daha büyük aylar var ve o kadar küçük ki uydular neredeyse hiç uydu değil.

Yaşanabilir dünya arayışı, dış gezegenlere odaklanıyor, çünkü dış uyduları göremiyoruz. Ancak güneş sistemimiz herhangi bir gösterge ise, dış gezegenlerin dış ayları olmalıdır. Yeni bir makalenin yazarları, “Hiçbir ekomoon bilinmemesine rağmen, ay oluşumunun güneş sisteminde olduğu gibi meydana gelmediğini varsaymak için hiçbir nedenimiz yok” diye yazıyor. Ve ötegezegenlerin sayısından çok daha fazla dış uydu olabilir. Yaşanabilirlik arayışında hangi dış uyduların umut verici hedefler olduğunu anlamaya başlamamızın bir yolu var mı?

Yeni çalışmanın yazarları öyle düşünüyor. Çalışma, “Yaşanabilir dış uyduları aramak için bir hedef listesi” dir. Kraliyet Astronomi Derneği’nin Aylık Bildirimleri (MNRAS.) Baş yazar, Hollanda, Groningen Üniversitesi’ndeki Kapteyn Astronomik Enstitüsü’nde bir gökbilimci olan Vera Dobos’tur.

Dış gezegenlerin ve dış uyduların yaşanabilirliği hakkında bildiklerimiz, bilmediklerimizin yanında gölgede kalıyor. Bunun gibi çalışmalar, ekzomun yaşanabilirliğini anlamak için yaptığımız ilk çalışmalardan bazıları. İlk exomoon’umuzu bile bulamadık ama yakında bulacağız. (Gökbilimciler 2018’de bir tane bulmuş gibi görünüyordu, ancak şimdi belirsiz.) Bunun gibi çalışmalar, bilim camiasının dış uydu keşiflerine hazırlanmasına yardımcı oluyor.

Onları bulmaya başladığımızda, bir dış ay keşifleri çığıyla karşı karşıya kalabiliriz. Baş yazar Dobos’un dediği gibi, “Bu nedenle, daha fazla gözlem hedefinin seçilmesine yardımcı olacak ilk tespitlerde dış aylar hakkında temel bilgilere sahip olmak önemlidir.”

Henüz herhangi bir dış uydu keşfetmediğimiz için, bu çalışma, bilinen dış gezegenlerin yörüngesinde olabilecek varsayımsal dış uyduların yaşanabilirliğini araştırıyor. Yazarlar, “Bugün hiçbir ekomoon bilinmemekle birlikte, potansiyel yaşanabilirlikleri ilginç ve önemli bir sorudur” diye yazıyor. Çalışmaları, potansiyel olarak yaşanabilir dış aylar bulma şansımızı en üst düzeye çıkarmak için bir hedef listesi sunuyor.

Çalışma, atmosferlerine tutunabilen büyük kayalık dış uydulara odaklanıyor. Yazarlar ayrıca, güneş sistemlerindeki yıldız veya yıldızlardan dış uydular için mevcut olan ısıyı ve gelgit ısıtmasını da incelediler. Europa ve Enceladus’ta ve belki diğerlerinde olduğu gibi, bir yeraltı okyanusunu sürdürmek için yeterli ısı sağlayabilecek radyojenik ısıtmayı görmezden geldiler.

Araştırmacılar, Ekstrasolar Gezegenler Ansiklopedisi ile başladı, ardından aşağıdaki kriterlere göre ötegezegenleri hariç tuttu:

• 13 Jüpiter kütlesinden büyük gezegenler.
• 0,08 güneş kütlesinden daha küçük bir yıldıza sahip gezegenler (kahverengi cüceleri hariç tutmak için).
• Ne yörünge periyodu ne de yarı ana ekseni bilinmeyen gezegenler.
• Aşağıdaki üç parametreden hiçbirinin bilinmediği gezegenler: kütle, minimum kütle ve yarıçap.

Bu istisnalardan sonra, 4.140 bilinen ötegezegen ile sonuçlandılar. Bu gezegenlerin her biri için 100.000 uyduyu simüle ettiler. Sonuç, araştırmacıların 100.000 simüle edilmiş aya kıyasla yaşanabilir test uydularının oranı olarak tanımladığı, her bir simüle edilmiş ay için yaşanabilirlik olasılığıdır.

Her şey söylenip yapıldıktan sonra, ekip, ötegezegenlerin uydularının yaşanabilirlik olasılığının ~%1 olduğu 234 bilinen ötegezegen belirledi. (Gezegenlerin 17’sinin kendi yaşam olasılıkları %50’den fazlaydı.)

Genel olarak, çalışma, büyük olasılıkla yaşanabilir uyduların, yıldızlarının yaşanabilir bölgelerindeki gezegenlerin yörüngesinde olduğunu gösterdi ki bu şaşırtıcı değil. Ayrıca, bilinen birkaç büyük ötegezegenin, dış uydular için yüksek bir yaşanabilirlik olasılığına sahip olduğunu gösterdi. Çalışma, son derece eksantrik yörüngelere ve/veya yüksek gelgit ısınma oranlarına sahip olan ötegezegenlerin, yıldızlarının yaşanabilir bölgelerinin dışındaki ötegezegenler için yaşanabilir uydulara ev sahipliği yapma olasılığının daha yüksek olduğunu gösterdi.

Ancak bu sonuçları değiştiren bir şey var: ev sahibi yıldızlar. Ekip, girdi olarak Ekstra Güneş Gezegenleri Ansiklopedisi ile çalıştı ve içerdiği ötegezegenlerin yarısından fazlası için yıldız türünü listelemiyor. Ve listelediği yıldızlar için mevcut evrimsel durumları listelenmez. Bu nedenle, ev sahibi yıldızlardan bazıları yaşanabilirliğe elverişli değildir. Dolayısıyla, simülasyonlar sistemdeki dış aylar için daha yüksek yaşanabilirlik olasılıklarıyla sonuçlansa bile, yıldız bunu reddedebilir. Bununla birlikte, bir yıldızın aşırı parlama ve radyasyon nedeniyle yaşanabilirliğe karşı kontrendike olduğunu varsayalım. Bu durumda, yeterince büyük bir gezegen, koruyucu bir manyetosfer ile bir dış uyduyu koruyabilir.

Diğer birçok faktör, ekzomların yaşanabilirliğini ve hatta varlıklarını belirler. Örneğin gezegenler göç ettiklerinde uydularını kaybedebilirler. Gezegenin ve ayın fiziksel ve yörünge parametrelerine bağlı olarak bazı uydular bundan kurtulabilir ve bazı uydular yeni bir gezegenin etrafındaki yörüngelere yakalanabilir. Ancak bu faktörler bu makalenin kapsamı dışındadır.

Bu çalışma, potansiyel olarak yaşanabilir uydulara ev sahipliği yapma olasılığı yüksek olan bir ötegezegen tablosuyla sonuçlanır. En yüksek olasılıklara sahip ötegezegenler arasında, okuyucuların tanıyabileceği bazıları var.

Kepler-459 b, yaşanabilir dış uyduları barındırma olasılığı en yüksek olan gezegendir. Her 854 günde bir güneşimize benzer bir yıldızın yörüngesinde dönen bir alt Jüpiter. Kepler-459 b’nin dış uyduda yaşanabilirlik olasılığı %70. Kepler Kepler-456 b aynı zamanda güneşle aynı kütleye sahip bir yıldızın yörüngesinde dönen bir alt Jüpiter’dir, ancak yörüngesi 1320 gün sürer. Kepler-456 b’nin dış uyduda yaşanabilirlik olasılığı %69’dur.

Listede üçüncü sırada HD 7199 b var. Her 1,7 yılda bir güneş benzeri yıldızının etrafında dönen bir gaz devi. HD 7199 b’nin dış uyduda yaşanabilirlik olasılığı %64’tür.

Listenin daha aşağısında, güneş benzeri bir yıldızın etrafında yaşanabilir bölgede bulunan ilk kayalık süper Dünya olan Kepler-458 b yer alıyor. Bazen Dünya’nın kuzeni veya Dünya 2.0 olarak adlandırılır. Exooon yaşanabilirlik olasılığı %60’tır. Sonra Kepler-62f var. Kepler-62f, esas olarak çok kararlı, son derece uzun ömürlü bir yıldızın yörüngesinde dolanması nedeniyle, en umut verici yaşanabilir ötegezegen adaylarından biri olarak kabul ediliyor. Exooon yaşanabilirlik olasılığı %53’tür.

Proxima Centauri c de listeye giriyor. Onaylanmış bir ötegezegen olarak statüsü tartışılıyor, ancak bize çok yakın olduğu için dikkat çekiyor. %14’lük bir exomoon yaşanabilirlik olasılığı ile listenin en altına yakın.

Ne yazık ki, yüksek dış uydu yaşama olasılığına sahip birçok ötegezegen, birkaç yüz gün veya daha uzun olan çok uzun yörünge periyotlarına sahiptir. Bu, gezegenleri gözlemlemeyi ve dış uyduları aramayı zorlaştırır. Yukarıda bahsedilen Kepler-62f gibi diğerleri, sadece birkaç yüz günlük daha kısa yörünge periyotlarına sahiptir. Kepler-62f’nin 268 günlük yörünge süresi, onu dış ay avında ilgi çekici bir hedef haline getiriyor.

Listedeki ötegezegenlerin çoğu büyük gaz devleridir. Bazıları güneş sistemimizdeki küçük gezegenler kadar büyük olan birkaç ekzoda ev sahipliği yapabilirler. Galileo teleskopunu Jüpiter’e doğrulttuğunda dört büyük ay buldu. Onun keşfi tarihte büyük bir andı. Belki ilk dış ay tespitimiz benzer olacak ve ilk dördümüzü aynı anda bulacağız.

Bir gün dış uyduları daha kolay bulmak için teknoloji ve metodolojiye sahip olacağız. Yakında binlerce, hatta on binlerce dış aydan haberdar olabiliriz. Bu çalışma, gökbilimcilerin, yaşanabilir olanları en iyi nerede arayacaklarına karar vermelerine yardımcı olabilir.