Bu sanatçının izlenimi, Kepler-1625b örneğinde olduğu gibi, güneş benzeri bir yıldızın etrafında dönen gaz devi bir ötegezegeni göstermektedir. Kredi bilgileri: NASA
Kepler-1625b ve Kepler-1708b gezegenlerinin etrafındaki dev ekomoonların keşfi sorgulanmaya başlandı.
Tıpkı bizim gezegenimizdeki yıldızların da varsayılabileceği gibi. Samanyolu Gezegenlerin yörüngesinde olduklarına göre, bu ötegezegenlerin etrafındaki ayların da nadir olmaması gerekir. Bu da onları tespit etmeyi daha da zorlaştırıyor. Şu ana kadar bilinen 5300’den fazla dış gezegenden yalnızca ikisinin uydusu olduğu tespit edildi. Yeni bir veri analizi artık bilimsel ifadelerin nadiren siyah ya da beyaz olduğunu, her sonucun arkasında az ya da çok belirsizlik bulunduğunu ve bir ifadeye giden yolun çoğu zaman bir gerilim filmini andırdığını gösteriyor.
Exomoon Araştırmasına Giriş
Kepler ve Hubble uzay teleskoplarıyla Kepler-1625b ve Kepler-1708b gezegenleri üzerinde yapılan gözlemlerde araştırmacılar, ilk kez bu tür uyduların izlerini keşfetmişti. Yeni bir çalışma şimdi bu önceki iddialarla ilgili şüpheleri artırıyor. Her ikisi de Almanya’da bulunan Max Planck Güneş Sistemi Araştırma Enstitüsü ve Sonnenberg Gözlemevi’nden bilim adamlarının dergide bildirdiği gibi Doğa Astronomigözlemlerin “yalnızca gezegen” yorumları daha kesindir.
Analizleri için araştırmacılar, ekomoonların aranmasını kolaylaştıran ve hızlandıran yeni geliştirilen bilgisayar algoritması Pandora’yı kullandılar. Ayrıca, modern uzay tabanlı astronomik gözlemlerde prensipte ne tür ekomoonların bulunabileceğini de araştırdılar. Verdikleri cevap oldukça şok edici.
Exomoons: Gözlemde Nadir Bir Durum
Güneş Sistemimizde, bir gezegenin yörüngesinde bir veya daha fazla uydunun bulunması gerçeği istisnadan çok kuraldır: Merkür ve Venüsdiğer tüm gezegenlerin bu tür yoldaşları vardır; gaz devi durumunda Satürn Araştırmacılar bugüne kadar 140 doğal uydu buldu. Bu nedenle bilim insanları, uzak yıldız sistemlerindeki gezegenlerin de uydulara sahip olabileceğini düşünüyor. Ancak şu ana kadar bu tür ekomoonlara dair kanıtlar yalnızca iki durumda mevcuttu: Kepler-1625b ve Kepler-1708b. Bu düşük verim şaşırtıcı değil. Sonuçta uzak uydular doğal olarak kendi dünyalarından çok daha küçüktür ve bu nedenle bulunması çok daha zordur. Ayların varlığını kanıtlamak için binlerce ötegezegenin gözlemsel verilerini taramak son derece zaman alıcıdır.
Pandora: Exomoon Arama Algoritması
Aramayı daha kolay ve daha hızlı hale getirmek için, yeni çalışmanın yazarları, ekomoonların aranması için kendilerini geliştirip optimize ettikleri Pandora adlı bir arama algoritmasına güveniyorlar. Yöntemlerini geçen yıl yayınladılar Algoritma açık kaynak kodlu olarak tüm araştırmacıların kullanımına açıktır. Kepler-1625b ve Kepler-1708b’den elde edilen gözlemsel verilere uygulandığında sonuçlar şaşırtıcıydı.
Yeni çalışmanın ilk yazarı MPS bilim insanı Dr. René Heller, “Kepler-1625b ve Kepler-1708b çevresindeki ekomoonların keşfini doğrulamak isterdik” diyor. “Fakat ne yazık ki analizlerimiz aksini gösteriyor” diye ekliyor.
Kozmik Saklambaç Oyununu Açıklıyoruz
JüpiterKepler-1625b benzeri gezegen beş yıl önce manşetlere çıkmıştı. Araştırmacılar Kolombiya Üniversitesi New York’taki bir araştırma, yörüngesinde Güneş Sistemi’ndeki tüm ayları gölgede bırakabilecek dev bir ayın olduğuna dair güçlü kanıtlar bildirdi. Bilim insanları verileri analiz etti NASA2009’dan 2013’e kadar olan ilk görevi sırasında 100.000’den fazla yıldızı gözlemleyen ve 2000’den fazla ötegezegen keşfeden Kepler uzay teleskobu.
Ancak 2018’deki keşif iddiasını takip eden yıllarda, exomoon adayı gökbilimcileri saklambaç oyununun kozmik bir versiyonunu oynamaya zorladı. İlk olarak Kepler verileri sistematik gürültüden arındırıldıktan sonra ortadan kayboldu. Ancak daha sonraki gözlemlerde ipuçları yeniden bulundu. Hubble uzay teleskobu. Ve geçen yıl, bu olağanüstü ekomoon adayına eşlik edildi: New York araştırmacılarına göre, Dünya’dan çok daha büyük bir başka dev ay, Jüpiter büyüklüğündeki gezegen Kepler-1708b’nin yörüngesinde dönüyor.
Çeşitli etkiler, gerçek bir Ay olmasa bile, bir ışık eğrisinde aya benzer bir sinyal oluşturabilir. Kaynak: MPS/hormesdesign.de
Exomoons’u Tespit Etmenin Karmaşık Görevi
Dr. René Heller şöyle açıklıyor: “Ekomoonlar o kadar uzakta ki, onları en güçlü modern teleskoplarla bile doğrudan göremiyoruz.”
Bunun yerine teleskoplar, zaman serisine ışık eğrisi adı verilen uzak yıldızların parlaklıklarındaki dalgalanmaları kaydeder. Araştırmacılar daha sonra bu ışık eğrilerinde ay belirtileri arıyorlar. Eğer bir dış gezegen Dünya’dan görülen yıldızının önünden geçtiğinde, yıldızı çok küçük bir oranda karartır. Bu olaya geçiş adı veriliyor ve gezegenin yıldız etrafındaki yörünge periyoduyla birlikte düzenli olarak tekrarlanıyor. Gezegene eşlik edecek bir exomoon da benzer bir karartma etkisine sahip olacaktır. Ancak ışık eğrisindeki izi önemli ölçüde daha zayıf olacaktır.
Üstelik, ay ve gezegenin ortak ağırlık merkezleri etrafındaki hareketi nedeniyle, ışık eğrisindeki bu ilave karartma oldukça karmaşık bir model izleyecektir. Ayrıca gezegen-ay tutulmaları, yıldızın doğal parlaklık değişimleri ve teleskopik ölçümler sırasında üretilen diğer gürültü kaynakları gibi dikkate alınması gereken başka etkiler de vardır.
Bununla birlikte, ayları tespit etmek için hem New York’lu araştırmacılar hem de Alman meslektaşları, öncelikle olası gezegenlerin ve ayların akla gelebilecek tüm boyutları, ortak mesafeleri ve yörünge yönelimleri için milyonlarca “yapay” ışık eğrisi hesapladılar. Daha sonra bir algoritma bu simüle edilmiş ışık eğrilerini gözlemlenen ışık eğrisiyle karşılaştırır ve en iyi eşleşmeyi arar. Göttingen ve Sonneberg’den araştırmacılar, dış uyduların aranması için optimize edilmiş ve bu görevi önceki algoritmalardan birkaç kat daha hızlı çözebilen açık kaynaklı algoritmaları Pandora’yı kullandılar.
Ay İzi Yok
Alman ikili, Kepler-1708b gezegeni örneğinde, ay içermeyen senaryoların da gözlem verilerini ay içeren senaryolar kadar doğru bir şekilde açıklayabildiğini buldu. Sonneberg Gözlemevi’nden ve yeni çalışmanın ortak yazarı Michael Hippke, “Kepler-1708b’nin yörüngesinde bir ayın dönme olasılığı, daha önce bildirilenden açıkça daha düşük” diyor. Hippke şöyle devam ediyor: “Veriler, Kepler-1708b çevresinde bir ekomonun varlığına işaret etmiyor.”
Kepler-1625b’nin aynı zamanda dev bir yoldaştan da yoksun olduğunu öne süren pek çok şey var. Bu gezegenin yıldızının önünden geçişleri daha önce Kepler ve Hubble teleskoplarıyla gözlemlenmişti. Alman araştırmacılar şimdi, yıldızın diski boyunca anlık parlaklık değişiminin, yıldız uzuv kararması olarak bilinen bir etkinin, önerilen dış ay sinyali üzerinde çok önemli bir etkiye sahip olduğunu savunuyorlar.
Örneğin güneş diskinin kenarı merkezden daha koyu görünüyor. Ancak Kepler-1625b’nin ana yıldızına Kepler veya Hubble teleskobuyla bakmanıza bağlı olarak, bu uzuv karartma etkisi farklı görünüyor. Bunun nedeni Kepler ve Hubble’ın aldıkları ışığın farklı dalga boylarına duyarlı olmalarıdır. Göttingen ve Sonneberg’den araştırmacılar artık bu etkiye ilişkin modellemelerinin, verileri dev bir exomoon’dan daha kesin bir şekilde açıkladığını savunuyorlar.
Yeni ve kapsamlı analizleri, exomoon arama algoritmalarının sıklıkla yanlış pozitif sonuçlar ürettiğini de gösteriyor. Gerçekten sadece ev sahibi yıldızının önünden geçen bir gezegen varken, defalarca bir ayı “keşfediyorlar”. Kepler-1625b’deki gibi bir ışık eğrisi durumunda “yanlış isabet” oranının yüzde 11 civarında olması muhtemeldir. Heller, “New York’taki meslektaşlarımızın daha önceki exomoon iddiası, düzinelerce ötegezegenin etrafındaki uyduları aramanın sonucuydu” diyor. “Tahminlerimize göre, yanlış pozitif bir bulgu hiç de şaşırtıcı değil, ancak neredeyse beklenen bir şey” diye ekliyor.
Garip Uydular
Araştırmacılar ayrıca algoritmalarını, Kepler gibi ışık eğrileri uzay görevlerinde açıkça tespit edilebilecek gerçek ekomoon türlerini tahmin etmek için de kullandılar. Analizlerine göre, mevcut teknoloji kullanılarak yalnızca gezegenlerinin etrafında geniş bir yörüngede dönen özellikle büyük uydular tespit edilebiliyor. Güneş Sistemimizin tanıdık uydularıyla karşılaştırıldığında hepsi tuhaf görünüyor: Güneş Sistemindeki en büyük uydu olan ve dolayısıyla neredeyse Dünya kadar büyük olan Ganymede’nin en az iki katı büyüklüğünde.
Heller, “PLATO misyonu gibi gelecekteki gözlemlerde keşfedilecek ilk ekomoonlar kesinlikle çok sıra dışı olacak ve bu nedenle keşfedilmesi heyecan verici olacak” diyor.
Referans: René Heller ve Michael Hippke tarafından yazılan “Kepler-1625 b ve Kepler-1708 b çevresinde büyük dış uydular pek olası değil”, 7 Aralık 2023, Doğa Astronomi.
DOI: 10.1038/s41550-023-02148-w