1990’larda diğer yıldızların etrafındaki gezegenler keşfedilmeden önce, bu çok uzak egzotik dünyalar yalnızca bilim kurgu yazarlarının hayal gücünde yaşıyordu.

Bu yaratıcı zihinler bile astronomların ortaya çıkardığı çeşitli dünyaları düşünemezdi.

Öte gezegenler olarak adlandırılan bu dünyaların çoğu, güneş sistemimizin gezegen ailesinden büyük ölçüde farklıdır. Yıldızları kucaklayan “sıcak Jüpiterler” den “süper Dünyalar” olarak adlandırılan büyük boyutlu kayalık gezegenlere kadar uzanırlar.

Görünüşe göre evrenimiz kurgudan daha gariptir. Bu uzak dünyaları görmek kolay değildir çünkü ev sahibi yıldızlarının parıltısında kaybolurlar.

Onları tespit etmeye çalışmak, bir deniz fenerinin yanında uçuşan bir ateşböceğini görmek kadar zordur.

Bu nedenle gökbilimciler, şu ana kadar bulunan 4 binden fazla öte gezegenin çoğunu, yıldızın hafif yalpası veya gezegeninin önünden geçerken beklenmedik kararması gibi dolaylı teknikler kullanarak belirlediler.

Bununla birlikte, bu teknikler en iyi şekilde yıldızlarına yakın yörüngede dönen gezegenler için işe yarar; astronomlar, sistemin gezegenleri yörüngelerini tamamlarken günler hatta haftalar boyunca değişiklikleri tespit etmek için gözlem yaparlar.

Ancak yıldızların gözlerden kaçırdığı gezegenleri bulmanın zorluğu nedeniyle gökbilimciler yıldız sistemlerindeki tüm olası dünyaların kapsamlı bir resmini sağlayamazlar.

Araştırmacıların, diğer yıldızların yörüngesinde dönen öte gezegenleri avlamak için kullandıkları bir başka teknik, bir yıldızın kör edici parıltısından daha uzaktaki gezegenlere odaklanan bir tekniktir.

Bilim insanları, yıldızdan gelen parlamayı engelleyen özel görüntüleme teknikleri kullanarak kızıl ötesinde parlayacak kadar sıcak olan genç öte gezegenleri ortaya çıkardılar. Böylece, bazı öte gezegenler doğrudan görülebilip ve incelenebiliyor.

Fırlatılma tarihi yaklaşmakta olan James Webb Uzay Teleskobu, gökbilimcilerin bu cesur yeni sınırında daha da derinlemesine araştırma yapmalarına yardımcı olacak.

Bazı yer tabanlı teleskoplar gibi Webb, soluk öte gezegenleri incelemek ve yeni dünyaları ortaya çıkarmak için mümkün olduğunca fazla yıldız ışığını engellemek için tasarlanmış maskeler kullanan koronagraf adı verilen özel optik sistemlerle donatıldı.

Webb misyonunun erken dönemlerinde 51 Eridani ve HR 8799 yıldızlarının gezegen sistemleri hedeflenmektedir.

Gökbilimciler, doğrudan görüntülenen birkaç düzine gezegenden, Dünya’ya en yakın ve gezegenlerinden en geniş ayrılıkta bulunan yıldızlara sahip olan bu sistemleri ayrıntılı olarak analiz etmek için Webb’i kullanmayı planlamaktalar.

Bu gezegenin doğrudan gözlenebilecek, bir yıldızın parıltısından yeterince uzakta göründükleri anlamına gelir. HR 8799 sistemi, Dünya’dan 133 ışık yılı ve 51 Eridani 96 ışık yılı uzaklıkta bulunmaktadır.

Webb’in Gezegen Hedefleri

Webb misyonunun başındaki iki gözlem programında, HR 8799 sistemindeki dört dev gezegeni incelemek için Yakın Kızılötesi Spektrograf (NIRSpec) ve Yakın Kızılötesi Kamera (NIRCam) ve Orta Kızılötesi Enstrümanın (MIRI) spektroskopik yetenekleri birleştirilecek.

Üçüncü bir programda, araştırmacılar 51 Eridani’deki dev gezegeni analiz etmek için NIRCam’i kullanacaklar.

HR 8799 yıldız sistemindeki dört dev gezegenin her biri yaklaşık 10 Jüpiter kütlesi büyüklüğündedir.

Gezegenler, güneşten biraz daha büyük olan yıldızdan yaklaşık 23 milyar km uzaklıktaki yörüngede dönüyorlar. 51 Eridani’deki dev gezegen, Jüpiter’in iki katı kütleye sahip ve güneş benzeri bir yıldızdan yaklaşık 18 milyar km yörüngede dönüyor.

Her iki gezegen sistemi de Dünya’ya dönük yörüngelere sahiptir. Bu yönelim, gökbilimcilere, bir okçunun hedefindeki eş merkezli halkalara bakmak gibi, sistemlerin tepesinden kuşbakışı bir görünüm elde etmeleri için eşsiz bir fırsat verir.

Yıldızların dış yörüngelerinde bulunan birçok öte gezegen güneş sistemimiz gezegenlerinden ölçü bakımından farklıdır. HR 8799’dakiler de dahil olmak üzere bu dış bölgede keşfedilen öte gezegenlerin çoğu, beş ila 10 Jüpiter kütlesindedir ve onları bugüne kadar bulunan en büyük gezegenler yapar.

Bu öte gezegenler, güneş sistemimizin 4,5 milyar yıllık yaşından on milyon ila yüz milyon yıl kadar nispeten daha genç. Yani, oluşumlarından kaynaklanan ısıyla hala parlıyorlar.

Gezegenlerin görüntüleri, aslında gençlik dönemindeki bebeklik resimleri. Webb teleskopu  gökbilimcilerin daha önce uzak dünyaları görüntülemek için nadiren kullandıkları bir dalga boyu aralığı olan kızılötesinde araştırma yapacak.

Bu kızılötesi “pencere” nin, Dünya atmosferinden gelen ısıl emisyon ve emilim nedeniyle yerden gözlemlenmesi zordur.

HR 8799 sisteminin NIRSpec gözlemlerinin baş araştırmacısı olan Hilo’daki Hawaii Üniversitesi’nden Klaus Hodapp, “Webb’in güçlü noktası, kızılötesi aralığın ortasında uzaydan gelen engellenmemiş ışıktır.

Dünya atmosferi üzerinizdeyken çalışmak oldukça zor. Kendi atmosferimizdeki başlıca absorpsiyon molekülleri gezegenlerde ilginç özellikler görmemizi engelliyor” dedi.

Gezegenler Nasıl Oluşur?

Araştırmacıların her iki sistemdeki ana hedeflerinden biri, öte gezegenlerin nasıl oluştuğunu belirlemeye yardımcı olmak için Webb’i kullanmaktır.

Jüpiter’in muhtemelen yaptığı gibi, yıldızı çevreleyen diskte karbon gibi ağır elementlerce zenginleştirilmiş materyal birikmesiyle mi yaratılmışlardı?

Yoksa yıldız gibi bir hidrojen bulutunun çöküşünden mi oluşup acımasız çekim etkisiyle küçüldüler mi?

Atmosferik makyaj, bir gezegenin doğumuna dair ipuçları sağlayabilir. Beichman, “Anlamak istediğimiz şeylerden biri, bu gezegenlerin oluşumuna giden elementlerin oranıdır.

Özellikle, oksijene karşı karbon size gezegeni oluşturan gazın nereden geldiği hakkında epeyce bilgi verir. Bu, daha ağır elementlerin çoğunu biriktiren bir diskten mi yoksa yıldızlararası ortamdan mı geldi?

Bu durum oluşum mekanizmalarının oldukça göstergesi olan karbon-oksijen oranında saklıdır” dedi.

Maryland, Baltimore’daki Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü’nden 51 Eridani b’nin NIRCam gözlemlerinin baş araştırmacısı Marshall Perrin, “yakın kızıl ötesi dalga boylarında yer tabanlı tesislerden zaten çok fazla bilgiye sahibiz.

Ancak, Webb’den gelen veriler çok daha kesin ve çok daha hassas olacaktır. Bu dalga boylarını yerden alamayacağınız boşlukları doldurmak da dahil olmak üzere daha eksiksiz bir dalga boyları setine sahip olacağız” dedi.

Perrin, “Yer temelli gözlemlerden, bu büyük gezegenlerin nispeten nadir olduğunu biliyoruz.

Ama aynı zamanda, sistemlerin iç kısımları için, düşük kütleli gezegenlerin büyük kütleli gezegenlerden çarpıcı biçimde daha yaygın olduğunu da biliyoruz.

Yani soru şu ki, bu daha fazla ayrılık için de geçerli midir? Webb’in uzayın soğuk ortamında çalışması, yerden tespit edilmesi imkansız olan daha sönük, daha küçük gezegenlerin aranmasına izin veriyor” dedi.

Diğer bir amaç, şimdiye kadar keşfedilen sayısız gezegen sistemlerinin nasıl yaratıldığını anlamaktır. Perrin, “Bulduğumuz şey, güneş sistemlerinde büyük bir çeşitlilik olduğunu düşündürüyor.

Çok yakın yörüngelerde bu sıcak Jüpiter gezegenlerine sahip olduğunuz sistemler var. Sahip olmadığınız sistemlere sahipsiniz.

10 Jüpiter kütleli bir gezegene sahip olduğunuz ve içinde birkaç Dünya’dan daha büyük hiçbir şeyin olmadığı sistemler var” dedi.

“Nihayetinde, gezegen sistemi oluşumunun çeşitliliğinin yıldızın çevresine, yıldızın kütlesine ve her türlü başka şeye nasıl bağlı olduğunu anlamak istiyoruz ve sonuç olarak bu popülasyon düzeyindeki çalışmalar aracılığıyla kendi güneş sistemimizi yerleştirmeyi umuyoruz” diye ekledi.

HR 8799’un NIRSpec spektroskopik gözlemleri ve 51 Eridani’nin NIRCam gözlemleri, Webb’in bu yıl içinde fırlatılmasından kısa bir süre sonra yürütülecek görevleri arasında. HR 8799’un NIRCam ve MIRI gözlemleri, iki cihaz ekibinin bir işbirliği ‘Garantili Zaman Gözlemleri’ programlarının bir parçasıdır.