Ölü bir güneşin etrafında Dünya benzeri bir gezegenin varlığı, gezegenimizin nihai hayatta kalması için umut veriyor

Samanyolu Galaksisi’nde 4.000 ışık yılı uzaklıkta Dünya benzeri bir gezegenin keşfi, Güneş’in beyaz cüceye dönüştüğü ve patlayıp donmuş Dünya’nın Mars yörüngesinin ötesine göçtüğü milyarlarca yıl sonraki gezegenimizin olası kaderine dair bir ön izleme sunuyor.

Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley’deki gökbilimcilerin Hawaii’deki 10 metrelik Keck teleskobuyla yaptıkları gözlemler sonucunda tanımladıkları bu uzak gezegen sistemi, Güneş-Dünya sistemi için beklenenlere çok benziyor: Güneş’in yaklaşık yarısı kütleli bir beyaz cüce ve Dünya’nın bugünkü yörüngesinden iki kat daha büyük bir yörüngede dönen Dünya boyutlarında bir yoldaştan oluşuyor.

Bu muhtemelen Dünya’nın kaderi olacak. Güneş sonunda Dünya’nın bugünkü yörüngesinden daha büyük bir balon gibi şişecek ve bu süreçte Merkür ve Venüs’ü yutacak. Yıldız kırmızı bir dev haline gelmek için genişledikçe, azalan kütlesi gezegenleri daha uzak yörüngelere göç etmeye zorlayacak ve Dünya’ya güneşten daha uzakta hayatta kalmak için zayıf bir fırsat sunacak. Sonunda, kırmızı devin dış katmanları uçup gidecek ve geride bir gezegenden daha büyük olmayan, ancak bir yıldızın kütlesine sahip yoğun bir beyaz cüce bırakacak. Dünya o zamana kadar hayatta kalmışsa, muhtemelen şu anki boyutunun iki katı bir yörüngede sonlanacak.

Keşif, dergide yayınlanacak Doğa Astronomibilim insanlarına güneş gibi ana dizi yıldızlarının kırmızı dev evresinden beyaz cüce evresine evrimini ve bunun etraflarındaki gezegenleri nasıl etkilediğini anlatır. Bazı çalışmalar, güneş için bu sürecin yaklaşık 1 milyar yıl içinde başlayabileceğini, sonunda Dünya okyanuslarını buharlaştırıp Dünya’nın yörünge yarıçapını iki katına çıkarabileceğini öne sürüyor; eğer genişleyen yıldız önce gezegenimizi yutmazsa.

Sonunda, bundan yaklaşık 8 milyar yıl sonra, Güneş’in dış katmanları dağılarak geride yoğun ve parlayan bir top, yani Güneş’in kütlesinin yaklaşık yarısı kadar, ancak Dünya’dan daha küçük bir beyaz cüce bırakacak.

“Dünya’nın 6 milyar yıl içinde kırmızı dev Güneş tarafından yutulmaktan kurtulabileceği konusunda şu anda bir fikir birliğine varmış değiliz” diyor, Kaliforniya Üniversitesi Berkeley Kampüsü’nde eski doktora öğrencisi ve şu anda UC San Diego’da Eric ve Wendy Schmidt Yapay Zeka Bilim Doktora Sonrası Araştırma Görevlisi olan araştırmanın lideri Keming Zhang.

“Her halükarda, Dünya gezegeni yalnızca yaklaşık bir milyar yıl daha yaşanabilir olacak ve bu noktada Dünya’nın okyanusları kontrolden çıkan sera etkisiyle buharlaşacak; bu da kırmızı devin onu yutma riskinden çok daha önce olacak.”

Gezegen sistemi, sönük beyaz cücenin yaşanabilir bölgesinin çok dışında olmasına ve yaşama ev sahipliği yapma olasılığının düşük olmasına rağmen, hayatta kalmış bir gezegenin bir örneğini sunar. Ev sahibi hala güneş benzeri bir yıldızken, bir noktada yaşanabilir koşullara sahip olmuş olabilir.

“Yaşamın Dünya’da o (kırmızı dev) dönemde hayatta kalıp kalamayacağı bilinmiyor. Ancak kesinlikle en önemli şey, Dünya’nın kırmızı dev olduğunda Güneş tarafından yutulmamasıdır,” diyor UC Berkeley’de doçent ve astronomi kürsüsü başkanı olan Jessica Lu. “Keming’in bulduğu bu sistem, muhtemelen başlangıçta Dünya’ya benzer bir yörüngede bulunan Dünya benzeri bir gezegenin, ev sahibi yıldızının kırmızı dev evresinden sağ kurtulmuş bir örneğidir.”

Mikro merceklenme yıldızların bin kat daha parlak olmasını sağlıyor

Galaksimizin merkezindeki şişkinliğin yakınında bulunan uzak gezegen sistemi, 2020 yılında daha uzak bir yıldızın önünden geçtiğinde ve o yıldızın ışığını 1.000 kat büyüttüğünde gökbilimcilerin dikkatini çekti. Sistemin yerçekimi, arka plandaki yıldızdan gelen ışığı odaklamak ve güçlendirmek için bir mercek gibi davrandı.

Bu “mikrolensleme olayını” keşfeden ekip, Güney Yarımküre’deki Kore Mikrolensleme Teleskop Ağı tarafından tespit edildiği için ona KMT-2020-BLG-0414 adını verdi. Arka plandaki yıldızın (aynı zamanda Samanyolu’nda, ancak Dünya’dan yaklaşık 25.000 ışık yılı uzaklıkta) büyütmesi hala sadece bir ışık noktası kadardı.

Bununla birlikte, yaklaşık iki ay boyunca yoğunluğundaki değişim, ekibin sistemin Güneş’in yaklaşık yarısı kadar kütleye sahip bir yıldız, Dünya’nın kütlesi kadar bir gezegen ve Jüpiter’in kütlesinin yaklaşık 17 katı kadar çok büyük bir gezegen içerdiğini tahmin etmesine olanak sağladı – muhtemelen bir kahverengi cüce. Kahverengi cüceler, çekirdekte füzyonu ateşlemek için gereken kütlenin hemen altında bir kütleye sahip başarısız yıldızlardır.

Analiz ayrıca Dünya benzeri gezegenin yıldızdan 1 ila 2 astronomik birim uzaklıkta olduğunu, yani Dünya ile Güneş arasındaki mesafenin yaklaşık iki katı olduğunu ortaya koydu. Ev sahibinin ne tür bir yıldız olduğu belirsizdi çünkü ışığı büyütülmüş arka plan yıldızının ve birkaç yakın yıldızın parıltısında kayboluyordu.

Zhang ve UC Berkeley gökbilimcileri Jessica Lu ve Joshua Bloom da dahil olmak üzere meslektaşları, yıldız türünü belirlemek için 2023’te atmosferdeki bulanıklığı ortadan kaldırmak için uyarlanabilir optiklerle donatılmış Hawaii’deki Keck II 10 metrelik teleskopu kullanarak mercek sistemine daha yakından baktılar. Lu, mercek olayından üç yıl sonra sistemi gözlemledikleri için, bir zamanlar 1.000 kat büyütülmüş olan arka plan yıldızı, mercek yıldızının güneş gibi tipik bir ana dizi yıldızı olsaydı görünür olması gereken kadar sönük hale gelmişti, dedi.

Ancak Zhang, iki ayrı Keck görüntüsünde hiçbir şey tespit edemedi.

Zhang, “Sonuçlarımız, normal bir yıldızın kolayca görülebileceği için alternatif senaryoları elemeye dayanıyor,” dedi. “Mercek hem karanlık hem de düşük kütleli olduğundan, bunun yalnızca bir beyaz cüce olabileceği sonucuna vardık.”

Samanyolu’ndaki serbestçe yüzen yıldız kütleli kara deliklerin neden olduğu mikromercek olaylarını inceleyen Lu, “Bu, aslında hiçbir şey görmemenin bir şey görmekten daha ilginç olduğu bir durum” dedi.

Mikrolensleme yoluyla dış gezegenlerin bulunması

Keşif, Zhang’ın, gezegenlerin varlığını gösteren mikro mercek olaylarını daha yakından inceleyerek, dış gezegenlerin etrafında yaşadığı yıldız türlerini anlamak amacıyla yürüttüğü projenin bir parçası.

Zhang, “Biraz şans da söz konusu, çünkü gezegenleri olan mikromercek yıldızlarının 10’da birinden azının beyaz cüce olmasını beklersiniz,” dedi.

Yeni gözlemler ayrıca Zhang ve meslektaşlarının kahverengi cücenin konumuyla ilgili belirsizliği çözmelerine de olanak sağladı.

“Orijinal analiz, kahverengi cücenin Neptün gibi çok geniş bir yörüngede olduğunu veya Merkür’ün yörüngesinin oldukça içinde olduğunu gösterdi. Çok küçük yörüngelerde bulunan dev gezegenler aslında güneş sisteminin dışında oldukça yaygındır,” dedi Zhang, sıcak Jüpiterler adı verilen bir gezegen sınıfına atıfta bulunarak. “Ancak artık bir yıldız kalıntısının yörüngesinde döndüğünü bildiğimizden, bu olası değil, çünkü yutulmuş olurdu.”

Modelleme belirsizliği, iki farklı mercek yapılandırmasının aynı mercek etkisine yol açabildiği sözde mikromercek dejenerasyonundan kaynaklanır. Bu dejenerasyon, Zhang ve Bloom’un 2022’de mikromercek simülasyonlarını analiz etmek için bir AI yöntemi kullanarak keşfettiği dejenerasyonla ilişkilidir. Zhang ayrıca, gözden kaçmış olabilecek KMT-2020-BLG-0414 için alternatif modelleri elemek için aynı AI tekniğini uyguladı.

Bloom, “Mikrolensleme, geleneksel yöntemlerle, yani geçiş yöntemi veya radyal hız yöntemiyle gözlemlenemeyen ve tespit edilemeyen diğer yıldız sistemlerini incelemenin çok ilginç bir yolu haline geldi,” dedi. “Mikrolensleme kanalıyla bize açılan bir dizi dünya var ve heyecan verici olan şey, bunun gibi egzotik yapılandırmaları bulmanın eşiğinde olmamız.”

NASA’nın 2027 yılında fırlatılması planlanan Nancy Grace Roman Teleskobu’nun amaçlarından biri, mikro merceklenme olaylarından gelen ışık eğrilerini ölçerek dış gezegenleri bulmak. Bu dış gezegenlerin çoğunun, bu dış gezegenlere ev sahipliği yapan yıldız türlerini tespit etmek için başka teleskoplar kullanılarak takip edilmesi gerekecek.

Bloom, “Gereken şey, dünyanın en iyi tesisleri, yani uyarlanabilir optikler ve Keck Gözlemevi ile dikkatli bir takiptir; sadece bir gün veya bir ay sonra değil, uzun yıllar sonra, mercek arka plandaki yıldızdan uzaklaştıktan sonra bile, gördüğünüz şeyi netleştirmeye başlayabilirsiniz,” dedi.

Zhang, Dünya’nın bir milyar yıl kadar sonra Güneş’in kırmızı dev evresinde yutulsa bile, insanlığın dış güneş sisteminde bir sığınak bulabileceğini belirtti. Jüpiter’in Europa, Callisto ve Ganymede gibi birkaç uydusu ve Satürn’ün etrafındaki Enceladus’un, kırmızı devin dış katmanları genişledikçe muhtemelen çözülecek olan donmuş su okyanuslarına sahip olduğu görülüyor.

“Güneş kırmızı bir dev haline geldikçe, yaşanabilir bölge Jüpiter ve Satürn’ün yörüngesinin etrafına doğru hareket edecek ve bu uyduların çoğu okyanus gezegenleri haline gelecek,” dedi Zhang. “Bence bu durumda insanlık oraya göç edebilir.”

Diğer ortak yazarlar arasında, KMT-2020-BLG-0414 hakkındaki ilk makaleyi ortak yazan Çin, Pekin’deki Tsinghua Üniversitesi’nden Weicheng Zang ve Shude Mao; şu anda Pasadena’daki California Teknoloji Enstitüsü’nde yardımcı doçent olan eski UC Berkeley doktora öğrencisi Kareem El-Badry; Seattle’daki Washington Üniversitesi’nden Eric Agol; Columbus’taki Ohio Eyalet Üniversitesi’nden B. Scott Gaudi; UC San Diego’dan Quinn Konopacky; UC Berkeley’den Natalie LeBaron; ve College Park’taki Maryland Üniversitesi’nden Sean Terry bulunmaktadır.