Gökbilimciler, Kepler-1625 b ve Kepler-1708 b çevresinde büyük dış uyduların olası olmadığını söylüyor

Şu ana kadar bilinen 5.300’den fazla ötegezegenin yalnızca ikisi, etraflarındaki yörüngede uyduların olduğuna dair kanıt sağladı. Araştırmacılar, Kepler ve Hubble uzay teleskoplarıyla Kepler-1625b ve Kepler-1708b gezegenlerinin gözlemlerinde ilk kez bu tür uyduların izlerini keşfettiler.

Yeni bir çalışma şimdi bu önceki iddialarla ilgili şüpheleri artırıyor. Her ikisi de Almanya’da bulunan Max Planck Güneş Sistemi Araştırma Enstitüsü (MPS) ve Sonnenberg Gözlemevi’nden bilim insanları olarak, rapor bugün dergide 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.

Güneş sistemimizde, bir gezegenin yörüngesinde bir veya daha fazla uydunun bulunması bir istisna olmaktan ziyade kuraldır: Merkür ve Venüs dışında tüm diğer gezegenlerin bu tür yoldaşları vardır; Gaz devi Satürn’ün durumunda araştırmacılar bugüne kadar 140 doğal uydu buldular.

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 varlığına dair kanıt bulmak için binlerce ötegezegenin gözlemsel verilerini taramak son derece zaman alıcıdır.

Aramayı daha kolay ve daha hızlı hale getirmek için, yeni çalışmanın yazarları, geliştirdikleri ve kendilerini dış uyduların aranması için optimize eden bir arama algoritmasına güveniyorlar. Yöntemlerini geçen yıl yayınladılarAlgoritma 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.

Bir ekomonun saklanıp aranması

Jüpiter benzeri gezegen Kepler-1625b beş yıl önce manşetlere çıkmıştı. New York’taki Columbia Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, yörüngesinde güneş sistemindeki tüm ayları gölgede bırakabilecek dev bir ayın olduğuna dair güçlü kanıtlar bildirdiler. Bilim adamları, 2009’dan 2013’e kadar olan ilk görevi sırasında 100.000’den fazla yıldızı gözlemleyen ve 2000’den fazla ötegezegen keşfeden NASA’nın Kepler uzay teleskopundan elde edilen verileri analiz etti.

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 Hubble Uzay Teleskobu ile yapılan daha sonraki gözlemlerde ipuçları yeniden bulundu.

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.

Doğru maç

“Ekomoonlar o kadar uzakta ki, onları en güçlü modern teleskoplarla bile doğrudan göremiyoruz” diye açıklıyor Dr. René Heller. 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 ötegezegen, Dünya’dan bakıldığında yıldızının önünden geçerse, 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 yalnızca önemli ölçüde zayıf olmakla kalmayacaktır.

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 oluşan diğer gürültü kaynakları gibi dikkate alınması gereken başka etkiler de vardır.

Bununla birlikte, ayları tespit etmek için, New York’lu araştırmacılar ve Alman meslektaşları ilk önce olası gezegenlerin ve ayların akla gelebilecek tüm boyutları, karşılıklı mesafeleri ve yörünge yönelimleri için milyonlarca “yapay” ışık eğrisini 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 izi 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 yazarlarından 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’ninkine benzer 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 durum” 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.