Yeni Nesil Teleskoplar Dış Gezegenleri Avlamamıza Nasıl Yardımcı Olacak?

Son yıllarda kendi güneş sistemimizin dışında şaşırtıcı sayıda gezegen keşfettik. Olanlara ek olarak potansiyel olarak yaşanabilirayrıca ötegezegenler de bulduk yıldızlardan daha sıcak, sahip olmak demir yağmuru ve sarı gökyüzüve şu özelliklere sahip: pamuk şekeri yoğunluğu. Ama hâlâ orada olanın yüzeyini zar zor çizebildik.

Gelecek nesil gezegen avlama misyonları daha da ileri gidecek, ötegezegenleri belirleyecek ve binlerce ışıkyılı uzaklıktan bile onların yaşanabilirliğini belirleyecek. Galaksimizin samanlığında bir gezegenin iğnesini nasıl avlayacağınız hakkında daha fazla bilgi edinmek için, son teknoloji dış gezegen projelerinde çalışan üç uzmanla konuştuk.

Dış gezegenlerin patlaması

İlk dış gezegenler 1992'de keşfedildi ve otuz yıldan kısa bir süre içinde güneş sistemimiz dışında bilinen gezegenlerin sayısında patlama yaşandı. NASA tahminler Bilinen ötegezegenlerin sayısı her 27 ayda bir kabaca iki katına çıkıyor.

Dış gezegen keşfi, 1995 yılında iki İsviçreli gökbilimcinin Nobel Ödülü aldığı ünlü dış gezegen 51 Peg b keşfi gibi, yer tabanlı teleskoplar kullanılarak başladı. Ancak NASA'nınki gibi uzay tabanlı gezegen avcılığı teleskoplarının ortaya çıkışıyla birlikte ötegezegen avcılığı gerçekten de hız kazandı. Kepler Ve TESS misyonlar.

Artık NASA ve ESA'nın (Avrupa Uzay Ajansı) yeni misyonları, uzak ötegezegenleri her zamankinden daha ayrıntılı bir şekilde tespit edip inceliyor.

Galaksimizde ötegezegenler bulmak

PLATO, ESA'nın yeni nesil gezegen avcısı uzay teleskobudur ve şu anda 2026'da fırlatılması amacıyla inşa edilmektedir. Görev galakside bize nispeten yakın olan parlak yıldızlara odaklanacak. tipik olarak 300 ila 1.000 ışıkyılı uzaklıktaki bölgede, her alana en az bir süre bakıyor iki yıl.

Misyon, araştırmacıların uzak bir yıldızın parlaklığını ölçtüğü geçiş yöntemini kullanarak yaşanabilir dünyaları arayacak. Yıldızın parlaklığı düzenli aralıklarla azalıyorsa bu, yıldızın arasından bir gezegenin geçtiği anlamına gelir. biz ve yıldız, yıldızın yaydığı ışığın bir kısmını engelliyor ve ışığın azalmasına neden oluyor parlaklık. Bu eğimin hassas bir şekilde ölçülmesi, PLATO gibi araçların gezegenin boyutunu çok doğru bir şekilde hesaplamasına olanak tanır.

İki yıllık gözlem süresi, bilim adamlarının daha uzun dönemli gezegenleri aramasına olanak tanıyor. Yani Kepler gibi bir görev uzun bir süre boyunca gökyüzünün küçük bir alanına bakarken, TESS ise Kısa süreliğine gökyüzü için geniş alanlar, PLATO ise hem geniş bir bölgeye hem de uzun süre bakacak zaman.

PLATO'nun proje bilimcisi Ana Heras, bir röportajda Digital Trends'e yaptığı açıklamada, bizimki gibi gezegenleri tespit etmek için önceki görevlerden daha uzun gözlem süresine sahip araçlara ihtiyacımız olacağını söyledi. "Dünya benzeri gezegenleri tespit etmek istiyoruz ve bu, Dünya'ya benzer bir gezegen görmek istiyorsanız anlamına geliyor. yaşanabilir bölge1 yıllık bir yörünge süresine sahip olacak” dedi. "Yani en az iki yıl boyunca gözlem yapmalıyız çünkü en az iki geçiş görmek istiyoruz."

Mevcut modeller, belirli bir yıldızın iki geçişini gözlemlemenin, tanımlama ve bir dereceye kadar yeterli veri sağlaması gerektiğini öne sürüyor. bir dış gezegeni karakterize edebilir, ancak PLATO'nun aynı alanı üç hatta dört yıl boyunca gözlemleme olasılığı da vardır. gerekli.

PLATO, Dünya benzeri bu gezegenlere ek olarak, potansiyel olarak daha soğuk kırmızı cüce yıldızlara da bakacak. onların etrafında dönen yaşanabilir ötegezegenler. Teleskobun son derece hassas fotometresi aynı zamanda gözlemlenen yıldızların salınımları hakkındaki bilgileri de ölçebilir ve bu da bilim adamlarına yıldızların iç yapıları ve yaşları hakkında bilgi verebilir. Heras, "Bu, yıldız evrimi anlayışını ve yıldız fiziği hakkındaki genel bilgiyi fantastik bir şekilde ilerletmemize olanak tanıyacak" dedi.

PLATO'nun en heyecan verici olasılıklarından biri, o kadar doğru ki, ötegezegenler olarak adlandırılan dış gezegenlerin etrafında dönen uyduları bile tespit edebilecek olmasıdır. Ayların güneş sistemimizin dışında var olduğu mantıklı görünüyor, ancak mevcut yöntemler henüz bir uydunun tespitini kesin olarak doğrulamadı.

PLATO'nun böyle bir uydu bulma şansı, farklı türden yaşanabilir çevrelerin aranması olasılığını ortaya çıkarıyor; yalnızca Dünya benzeri gezegenler değil, aynı zamanda benzer uydular da. Satürn'ün uydusu Enceladus Burası güneş sistemimizdeki en umut verici, potansiyel olarak yaşanabilir Dünya dışı konumlardan biridir.

Galaksimizde kaç gezegen var?

Şu ana kadar yaklaşık 4.200 ötegezegen keşfettik ve neredeyse her ay daha fazlası duyuruluyor. Ancak galaksimizde tam olarak kaç gezegen bulunduğuna ilişkin açık bir soru var. Geçiş yöntemi gibi yöntemlerin kullanılması, yalnızca belirli konfigürasyonlardaki gezegenleri, özellikle de yakınlardaki gezegenleri ortaya çıkarır. yıldızlarının yörüngesindedir; bu yüzden orada kaç tane gezegen olduğuna dair daha iyi bir fikir edinmek için galaksinin genel bir görünümüne ihtiyacımız var. Toplam.

NASA'nın yaklaşmakta olduğu şey bu Nancy Grace Roma Uzay Teleskobuveya kısaca Roman, keşfetmeyi amaçlamaktadır. Teleskop şu anda inşa ediliyor ve 2025'in sonlarında veya 2026'nın başlarında fırlatıldığında, Roma Galaktik Ötegezegen Araştırması (RGES) adı verilen gece gökyüzünde bir araştırmaya başlayacak.

Bu araştırmanın amacı, ötegezegenleri kendi başına keşfetmek veya araştırmak değil, daha ziyade bir fikir edinmektir. Galaksimizde kaç yıldızın gezegen sistemlerine ev sahipliği yaptığını ve bu sistemlerin nasıl çalıştığını gösteren büyük resim dağıtıldı.

Işığı bükerek gezegenleri tespit etmek

Roman, gökyüzü araştırmasını gerçekleştirmek için dış gezegenleri seçebilen ancak çoğunlukla bilim insanlarına etrafında gezegenlerin yörüngede döndüğü yıldızlar hakkında bilgi veren mikromercekleme adı verilen bir teknik kullanacak.

RGES'in baş araştırmacısı Scott Gaudi, Digital Trends'e bir röportajda "Mikro mercekleme birçok açıdan benzersiz" dedi. Yıldızları tespit etmek için kullanılan, yerçekimsel mercekleme adı verilen bir sürece dayanmaktadır. "Bunun işleyişi şu; eğer bir yıldıza yeterince uzun süre (yaklaşık 500.000 yıl) bakarsanız, şans eseri ön plandaki başka bir yıldız da onu görür. arka plandaki yıldızın ışığını iki görüntüye bölecek kadar arka plandaki yıldızın görüş alanınıza yeterince yakın süzülün," dedi. açıkladı.

"Arka plandaki kaynak yıldız, ön plandaki yıldız onun önüne geldiğinde parlıyor çünkü ön plandaki yıldızın yerçekimi, uzaklaşacak olan ışık ışınlarını büküyor. görüş hattından." Bu, bilim adamlarının arka plandaki bir yıldızın önce daha parlak, sonra sönük olduğunu gözlemlemeleri durumunda, onun arasından başka bir yıldızın geçtiği sonucunu çıkarabilecekleri anlamına gelir. biz.

Bu teknik, dış gezegenleri tespit etmek için daha da geliştirilebilir. Gaudi, "Ön plandaki yıldızın bir gezegeni varsa, o zaman o gezegenin kütlesi vardır, bu da onun kütleçekimsel olarak o yıldızı da mercek altına alabileceği anlamına gelir" dedi. "Öyleyse, ön plandaki ev sahibi yıldız tarafından oluşturulan arka plandaki yıldızın iki görüntüsünden biri gezegenin yakınından geçerse, bu kısa bir süreye neden olacaktır. Dünya kütleli bir gezegen söz konusu olduğunda birkaç saatten Jüpiter kütleli bir gezegen söz konusu olduğunda birkaç güne kadar süren ek parlaklaşma veya kararma gezegen."

Sorun, gezegenlerin ve yıldızların aynı şekilde sıralandığı bu olayların nadir ve öngörülemez olmasıdır. Bu yüzden onları yakalamak için gökbilimcilerin çok sayıda yıldızı izlemesi gerekiyor. Gaudi, "Her 500.000 yılda bir yıldız başına bir merceklenme olayı yaşanıyor, bu da beklemek için uzun bir süre" dedi. "Bunun yerine, galaktik çıkıntıdaki (galaksimizin ortasındaki yoğun yıldızlarla dolu bir alan) yaklaşık 100 milyon yıldızı izliyoruz ve herhangi bir zamanda binlercesi mercek altına alınıyor."

Roman, galaktik çıkıntının büyük bir kısmını gözlemlemesine olanak tanıyan çok geniş bir görüş alanına sahip olduğundan bu tür araştırmalara özellikle uygun olacaktır. Ayrıca bu milyonlarca yıldızı 15 dakikalık bir zaman ölçeğinde izleyebilir ve araştırmacıların bu merceklenme olaylarını gerçekleştiği anda yakalamasına olanak tanır.

Tamamlayıcı görevler

Galaksimizde kaç tane dış gezegenin var olabileceğine dair şu ana kadar sahip olduğumuz birincil veriler, artık kullanımdan kaldırılan Kepler Uzay Teleskobu'ndan geliyor. 2009 ile 2018 yılları arasında gökyüzünü tarayan ve transit yoluyla dış gezegenleri aramak için yaklaşık 150.000 yıldızın parlaklığını ölçen kuruluş yöntem.

Bu görev, günümüzde ötegezegen araştırmalarının temelini attı. Ancak Kepler'in kullandığı yöntem nedeniyle hâlâ gözden kaçırmış olabileceği birçok ötegezegen var. Roma projesi, bu çalışmayı farklı bir yöntem kullanarak genişletmeyi ve tamamlamayı amaçlıyor.

Gaudi, "RGES araştırması önemli çünkü Kepler'in tamamlayıcısı olacak" dedi. "Mikromercekleme yöntemi doğası gereği daha uzaktaki gezegenlere duyarlıdır, dolayısıyla yörüngeleri kabaca Dünya'nınkinden daha büyük olan gezegenler Toprak." Eğer bu yöntem, örneğin uzak uzaylılar tarafından güneş sistemimizi gözlemlemek için kullanılsaydı, gezegenlerin dışındaki tüm gezegenleri tespit edebilecekti. Merkür.

“Oysa Kepler Dünya kütleli gezegenlere karşı çok az duyarlıydı. Gaudi, galaksideki dış gezegenlerin istatistiksel sayımını yapmak için gerçekten RGES araştırmasını yapmamız gerektiğini söyledi.

Mikromercekleme ayrıca gözlemlenen yıldızlardan gelen parlak ışığa da bağlı değildir, bu nedenle bilim adamlarının hem bize yakın hem de galaksinin merkezi kadar uzaktaki sistemleri gözlemlemelerine olanak tanır. Roman, araştırmacıların gezegen sistemlerinin galaksimiz Gaudi'ye nasıl dağıldığına dair istatistiksel bir anlayış kazanmasına olanak tanıyacak şunları söyledi: "Böylece, aslında başka herhangi bir sistemle imkansız olan, dış gezegen sistemlerinin galaktik dağılımını belirleyebiliriz. teknik.”

Geçişleri kullanarak ötegezegenleri karakterize etme

PLATO ve Roma teleskopları, yeni ötegezegenlerin keşfedilmesi ve galaksimizde toplam kaç tane ötegezegenin bulunduğunun tahmin edilmesi açısından çok değerli olacaktır. Ancak kaç tane gezegen olduğunu ve bunların nerede bulunduğunu bildiğimizde, bu gezegenler hakkında daha fazla bilgi edinmek için kütle, boyut ve yaş gibi özellikleri araştıran yeni araçlara ihtiyacımız var. Bu bilgi, ister Jüpiter veya Satürn gibi gaz devleri, ister Dünya ve Mars gibi kayalık dünyalar olsun, orada ne tür gezegenlerin bulunduğunu görmemize yardımcı olabilir.

ESA kısa süre önce başlatıldı CHEOPS (Characterising ExOPlanets Satellite) adı verilen ve yörüngeden dış gezegenleri araştıran yeni bir uzay tabanlı teleskop. CHEOPS projesi muhtemelen görev süresi boyunca bazı yeni dış gezegenler bulacak, ancak asıl amacı diğer araştırmalar tarafından bulunan dış gezegenleri geçiş yöntemini kullanarak daha ayrıntılı olarak araştırmaktır.

CHEOPS proje bilimcisi Kate Isaak, Digital Trends'e bir röportajda "Aslında biz bir takip misyonuyuz" dedi. "Diğer şeylerin yanı sıra, bilinen ötegezegenlerin boyutlarını bulmak için takip yapıyoruz."

Bu, bu projedeki bilim adamlarının, bir geçişin ne zaman gerçekleşeceği konusunda ihtiyaç duydukları bilgiye zaten sahip oldukları için gözlemlerinde bir avantaja sahip oldukları anlamına geliyor. Onlar, onun hakkında bilgi toplamak için, aracı geçiş yaptığı anda hedef gezegene doğru yönlendirebilirler.

CHEOPS yalnızca birkaç ay önce piyasaya sürüldü ancak şimdiden yeni bilgiler keşfetti. KELT-11 gezegeni bAraştırmacıların yaptığı açıklamaya göre, bu ilginç gezegenin yoğunluğunun o kadar düşük olduğunu ve "yeterince büyük bir yüzme havuzunda suyun üzerinde yüzebileceğini" keşfettik.

Dünya 2'yi arıyorum

Dış gezegenlerin tespiti ve incelenmesi yalnızca aşağıdaki gibi garip dünyaları bulmakla ilgili değildir: KELT-9b veya Avustralya Mikrofonu b Yine de. Aynı zamanda en büyük sorularla da ilgili: Dünya dışında yaşam olup olmadığı. Gökbilimcilerin şu anda yürüttüğü çalışmalar, yalnızca gezegenlerin nerede olduğu değil, aynı zamanda yaşanabilir olup olmadıkları sorularını da araştırmaya başlıyor. Sonunda, bu uzak gezegenlerin gerçekten de yaşama ev sahipliği yapıp yapmadığının belirlenmesine yardımcı olabilirler.

Isaak, "Öte gezegen biliminin kutsal kaselerinden biri yaşamı aramaktır" dedi. “İnsanların aradığı şeylerden biri Dünya benzeri bir gezegen. Bir Dünya 2 diyebiliriz.” Bu, bir yıldızın yaşanabilir bölgesi içinde, yani gezegenin yüzeyinde sıvı suyun bulunabileceği bir yıldıza olan mesafe içinde kayalık bir gezegen aramayı içerir. Yaklaşan James Webb Uzay Teleskobu gibi gelecekteki görevler, uzak ötegezegenlerin bir atmosferi olup olmadığını bile araştırabilecek.

PLATO projesi bilimcisi Heras, yaşanabilirlik arayışının önemi konusunda hemfikir. "Muhtemelen yaşanabilir dış gezegenlerin incelenmesi, yalnızca gezegenlerin nasıl evrimleştiğini değil aynı zamanda yaşamın nasıl ortaya çıktığını da anlamak için gerçekten bir sonraki adımdır" dedi. "Ötegezegenler hakkında öğrendiklerimizden sonra bir sonraki adım yaşamın gelişimi ve yaşamın nasıl başladığı hakkında daha fazla şey öğrenmek olacak."

Bizimkine benzer başka güneş sistemlerinin olup olmadığı konusunda da büyük bir cevaplanmamış soru var. Heras, "Gezegenimizin ne kadar eşsiz olduğunu da bilmek isteriz" dedi. Keşfedilen binlerce dış gezegene rağmen bunlardan çok azının kendi yıldızlarının yaşanabilir bölgesi içinde olduğunu açıkladı. “Dolayısıyla, bilgimizle, güneş sistemimizin ne kadar benzersiz olduğunu ve Dünya'nın ne kadar benzersiz olduğunu gerçekten bilmiyoruz.”

Nihai soru

Dış gezegen keşfi ile yaşam arayışı arasındaki bu bağlantı, hem bu projeler üzerinde çalışan bilim adamlarını hem de halkın uzak dünyalar hakkında bilgi edinme iştahını harekete geçiriyor. Tuhaf ötegezegenler hakkında bir şeyler duyup da bu tuhaf yerlerde yaşamanın nasıl bir şey olduğunu hayal etmemek mümkün değil.

Isaak, "Dış gezegenler büyüleyicidir, çünkü anlaşılması kolaydır" dedi. “Bir gezegende yaşıyoruz. Yalnız olup olmadığımız sorusu derin bir sorudur - felsefi, fiziksel, psikolojik olarak - büyüleyici ve kolayca anlayabileceğimiz bir sorudur. Dış gezegenleri araştırmak ve incelemek, yalnız mıyız sorusuna doğru atılan adımlar… CHEOPS ile yaşam bulamayacağız. Gezegen X'te küçük yeşil adamlar keşfettik diyerek görevi sonlandırmayacağız. Ancak bizim yapacağımız şey, bunu uzun vadede gerçekleştirebileceğiniz sürece katkıda bulunmaktır."

Yaşam arayışı hiçbir sonuç vermese bile bu yine de önemli bir bulgu olacaktır. Araştırmanın kendisi de bilimsel araştırmayı ve evrendeki yerimiz hakkında derinlemesine düşünmeyi teşvik edebilir.

Gaudi, "Sanırım hepimiz anlam arıyoruz" dedi. "Eğer yaşamın, hatta basit yaşamın başka bir gezegende Dünya'daki yaşamdan bağımsız olarak ortaya çıkıp çıkmadığına dair bir fikrimiz olsaydı... ya da değilse ve kozmik olarak yalnızsak, her ikisinin de kendimize ve evrendeki yerimize dair görüşümüz üzerinde çok derin bir etkisi olacaktır. Evren. Beni kişisel olarak yaşanabilirlik ve potansiyel yaşam arayışını araştırmaya iten de bu anlamdır."