Güneş Sistemi dışı gezegenler - ÖTEGEZEGENLER

Ötegezegen veya Güneş dışı gezegen, Güneş Sistemi'nin dışında ve başka bir yıldızın yörüngesinde bulunan gezegenlere verilen addır. 22 Eylül 2020 itibarı ile 4342 güneş ötesi gezegen (3208 gezegen sistemi, 711 çoklu gezegen sistemi) algılanmış ve doğrulanmıştır. Bu gezegenlerin büyük çoğunluğu fiili görüntülemeden ziyade doğrudan olmayan çeşitli yöntemlerle saptandı. Bunların çoğu Jüpiter'i andıran şekilde büyük kütleli dev gezegenlerdir, bununla birlikte muhtemelen bu algılama teknolojisinin sınırlı olmasından kaynaklıdır. Henüz doğrulanmamış yeni saptamalar daha küçük dünyaların çok daha yaygın olduğu fikrini veriyor.

Güneş dışı gezegenler 19. yüzyılın ortasında bilimsel araştırma konusu haline geldi. Astronomlar genellikle bu gezegenlerin var olduklarını farzediyorlardı ancak ne kadar yaygın olduklarını ya da Güneş Sistemi'ndeki gezegenlerle ne derecede benzerlik gösterdiklerini bilmiyorlardı. Doğrulanmış ilk keşif 1990'larda yapıldı ve 2000'den beri her yıl 15'ten fazla yeni keşif yapıldı. Keşif sıklığı 2007'de keşfedilen 67 gezegenle artış gösterdi. Tahminlere göre güneş benzeri yıldızların en az %10'u gezegenlere sahip ve gerçek oran çok daha yüksek olabilir.

Güneş dışı gezegenlerin keşfi dünya dışı yaşamla ilgili soruları şiddetlendirdi. Şu an için kırmızı cüce Gliese 581'in üçüncü gezegeni ve yörüngesi çevrelediği yıldızın yaşanabilir bir bölgesine yakın bulunan Gliese 581 d (Dünya'dan yaklaşık olarak 20 ışık yılı uzaklıkta) henüz keşfedilen muhtemel yerbenzeri gezegenlerin en iyi örneği olarak görünüyor. Bu katı koşullardan gidilirse gezegenin konumu yaşanabilir bölgenin dışında görünüyor, ancak sera etkisi gezegenin yüzey sıcaklığını yükselterek suyun varlığını destekleyebilir.

Keşif tarihi​

Doğrulanmış keşifler​

İlk yayımlanan ve sonrasında da doğrulanan keşif Kanadalı astronomlar Bruce Campbell, G. A. H. Walker ve S. Yang tarafından 1988'de yapıldı. Astronomların radyal hız gözlemleri Gama Cephei yıldızının yörüngesindeki bir gezegenin varlığını işaret ediyordu.

Keşif yöntemleri​

Gezegenler yörüngesinde dolandıkları yıldızlara oranla oldukça zayıf ışık kaynaklarıdır. Görünür dalga boylarında gezegenler yıldızların parlaklığının milyonda birinden daha az parlaklığa sahiptir. Bu derece zayıf bir ışık kaynağını tespit etmenin esas zorluğuna ek olarak yıldız onu temizleyen bir parlaklığa sebep olur.

Bu sebeplerden dolayı şimdiki teleskoplar sadece istisnai durumlarda doğrudan görüntüleme yapabilirler. Özellikle gezegen büyükse (Jüpiter'den epeyce büyükse), yörüngesinde bulunan yıldıza oldukça mesafeliyse ve kızılötesi ışın yayınlayabilecek kadar sıcaksa mümkün olabilir.

Bilinen güneş sistemi dışındaki gezegenlerin çok büyük bir kısmı dolaylı yöntemler yoluyla keşfedildi:

• Gökölçüm (Astrometri): Gökölçüm gökyüzündeki yıldızların konumlarının kesin bir şekilde ölçülmesi ve yıldızın zaman içinde değişen konumlarıyla oluşan yolların gözlemlenmesini kapsar. Eğer yıldızın yörüngesinde bir gezegen varsa, gezegenin kütle çekimsel etkisi yıldızın kendi kütle merkezi etrafında küçük dairesel veya eliptik bir yörüngede hareket etmesine sebep olacaktır (sağdaki animasyona bakınız).
• Radyal hız ve Doppler yöntemi: Yıldızın Dünya'ya yaklaşırken veya uzaklaşırken sahip olduğu radyal hızdaki (yıldızın Dünya'ya göre olan radyal hızı) değişkenlikler yıldızın Doppler etkisi sebebiyle meydana gelen spektral çizgilerindeki yer değişiminden çıkarılabilir. Bu açık ara kullanılan en verimli yöntemdir.
• Atarca zamanlaması:
• Geçiş yöntemi: Eğer bir gezegen yörüngesinde bulunan yıldızın tekerinin önünden geçerse yıldızın gözlenen parlaklığında küçük bir miktar düşüş olur. Bu miktar gezegenin ve yıldızın boyutlarına bağlıdır.
• Kütleçekimsel mikromercekleme: Mikromercekleme yıldızın gravitasyonel alanının arkadaki yıldızın ışığını bükerek (mercek gibi) odaklamasıyla meydana gelir. Öndeki yıldızın yörüngesinde bulunan muhtemel bir gezegen mercekleme olayındaki ışık eğrisinde algılanabilecek anormalliklere sebep olabilir.
• Çöküntü çemberleri:
• Örten ikili: Bir örten çift yıldız sisteminde gezegen ileri geri giderken minimumlardaki değişikliklerin bulunmasıyla algılanabilir. Çift yıldız sistemlerindeki gezegenlerin bulunmasında en güvenilir yöntem budur.
• Yörünge evresi: Ay ve Venüs gibi güneş dışı gezegenlerin de evreleri vardır. Yörünge evreleri yörüngenin eğim açısına bağlıdır. Yörünge evreleri üzerinde çalışılmasıyla bilim insanları gezegenlerin atmosferlerindeki parçacık boyutlarını hesaplayabilirler.
• Polarimetri: Yıldız ışığı atmosferik moleküllerle etkileştiğinde polarize olurlar. Bu durum polarimetre ile bulunabilir. Şimdiye kadar bir gezegen üzerinde bu yöntem ile çalışma yapıldı.

Birkaç istisnai durum sayılmazsa, bilinen bütün güneş dışı gezegen adayları yer konuşlu teleskopların kullanılmasıyla bulundu. Bununla birlikte yöntemlerin çoğu, teleskopların hareketli atmosferin yukarısına yerleştirilmesiyle daha iyi sonuç verebilirler. COROT (Aralık 2006'da fırlatıldı) güneş dışı gezegen araştırmasına tahsis edilen tek aktif uzay projesidir. Hubble Uzay Teleskobu da birkaç gezegen buldu veya doğruladı. Bunun dışında Kepler, New Worlds Mission, Darwin, Space Interferometry Mission, Terrestrial Planet Finder ve PEGASE gibi birçok planlanan ve önerilen uzay projeleri de mevcuttur.
.

Adlandırma​

Güneş dışı gezegenleri adlandırmanın en yaygın yolu, küçük farklar dışında çift yıldızlarınki ile benzerdir (yıldızlar için bir büyük harf kullanılırken gezegenler için küçük harf kullanılır). Yıldızın isminin sonuna sistemde bulunan birinci gezegen için "b" harfi kullanılır (51 Pegasi b). Sistemde bulunan bir sonraki gezegen alfabenin bir sonraki harfi ile işaretlenir. Örneğin 51 Pegasi çevresinde bulunan diğer gezegen "51 Pegasi c" sonraki de "51 Pegasi d" adlarıyla listelenebilir. Eğer iki gezegen aynı zaman zarfında keşfedilmişse yıldıza en yakın olanı sıradaki harfi alır. Örneğin Gliese 876 sisteminde en son keşfedilen gezegen yıldıza Gliese 876 b ve Gliese 876 c'den daha yakın olmasına rağmen Gliese 876 d adıyla anılır. 55 Cancri f gezegeni şu anda adında "f" bulunan ilk ve tek gezegendir (55 Cancri sisteminde bulunan beşinci gezegen). Şimdilik "f"nin ötesinde kullanılan başka bir harf yoktur.

Sadece iki gezegen sisteminde "olağan dışı" bir şekilde isimlendirilmiş gezegenler bulunur. 1995'te 51 Pegasi b'nin keşfinden önce iki atarca gezegen (PSR B1257+12 B ve PSR B1257+12 C) ölü yıldızlarının pulsar zamanlamasıyla bulundular. O zamanlarda gezegen isimlendirmenin resmi bir yolu olmadığından gezegenler (günümüzdekine benzer bir şekilde) B ve C olarak anıldılar. Ancak adlandırmada, muhtemelen çift yıldızlar için uygulanan yolla, büyük harfler kullanılmıştı. Üçüncü bir gezegen keşfedildiğinde PSR B1257+12 A olarak isimlendirildi (kullanılan mantık basitçe bu gezegenin diğer ikisine oranla yıldıza daha yakın olmasından kaynaklıdır). Bazı adlandırmalarda (genellikle bilimkurguda) gezegenin yıldıza göre konumları göz önüne alınarak Roma rakamları kullanılır, ancak yukarıdaki sebepten bu pratik bir yöntem değildir.

Eğer bir gezegen çift yıldız olmayan bir sistemin etrafında dönüyorsa yıldızın harfi gezegenin adına eklenir. Eğer gezegen sistemdeki ilk yıldızın yörüngesinde dönüyorsa ve ikincil yıldızlar gezegenden sonra keşfedilmiş veya birincil yıldıza ve gezegene göreli olarak uzaksa isim genellikle ihmal edilir. Örneğin Tau Boötis b bir çift yıldız sisteminin yörüngesindedir, ancak ikincil yıldız hem daha sonra keşfedildiği için hem de gezegene ve birincil yıldıza uzak olduğu için "Tau Boötis Ab" terimi neredeyse hiç kullanılmaz. Ancak (16 Cygni Bb ve 83 Leonis Bb gibi durumlarda) eğer gezegen sistemdeki ikincil yıldızın yörüngesindeyse yıldızın adı her zaman kullanılır. Bazı gezegenler Güneş Sistemi'ndeki gezegenlere benzer ancak resmi olmayan adlar almışlardır. Bu gezegenlerin en meşhurlarından bazıları; Osiris (HD 209458 b), Bellerophon (51 Pegasi b) ve Methuselah (PSR B1620-26 b) şeklinde isimlendirilmiştir.

Tanım​

Uluslararası Astronomi Birliği'nin gezegen tanımına göre bir gezegen bir yıldızın yörüngesinde dönmelidir. Bununla birlikte UAB'nin şu andaki gezegen tanımı sadece bizim güneş sistemimizi hesaba katar ve bütün güneş dışı gezegenler şimdilik bu tanımdan ayrı tutulur. Güneş dışı gezegenin tanımı takip eden kriterlerle 2001'de belirlendi ve son olarak 2003'te modifiye edildi:

Ayrıca boşlukta dolanan (herhangi bir yıldızın yörüngesinde bulunmayan) ve "başıboş gezegen" ya da "yıldızlararası gezegen" olarak anılan gezegenimsi kütleye sahip cisimler de rapor edildi. Ancak bu cisimler "gezegen" tanımına uymadıkları için bu maddenin konusu değillerdir.

Genel özellikleri​

Yıldız karakteristikleri​

En bilinen Güneş dışı gezegenler kabaca Güneş'e benzeyen F, G veya K spektral sınıfındaki anakol yıldızlarının yörüngesindedirler. Bu da basitçe gezegen araştırma programlarının bu tür yıldızlar üzerinde yoğunlaşmasının sebeplerinden biridir. Ancak bu hesaba katıldığında bile istatistiksel analizler düşük kütleli yıldızların (M spektral sınıfından kırmızı cüce) gezegene sahip olma ihtimalinin de düşük olduğunu veya sahip olanların da gezegenleri daha düşük kütleye sahip olacağı için tespit edilmesinin zor olacağını gösterir. Spitzer Uzay Teleskobu tarafından yapılan son gözlemler, "O" spektral sınıfındaki yıldızların Güneş'ten çok daha sıcak olduğunu ve photo-evaporation etkisine yol açan bu özelliğin de gezegen oluşumunu engellediğini gösteriyor.

Yıldızlar başlıca hidrojen ve helyum gibi hafif elementlerden oluşurlar. Ayrıca küçük kesirlerde, demir gibi ağır elementler içerirler. Bu kesir miktarına yıldızın metalliği denir. Metalliği yüksek olan yıldızların gezegene sahip olma ihtimali daha yüksektir ve bunlar daha düşük metalliğe sahip yıldızlara göre daha fazla kütleye sahip olma eğilimindedir.

Titiz spektral gözlemlerde F2 sınıfı yıldızlarından sonra dönme hızının aniden düştüğü bulundu. Güneş'in G sınıfından bir yıldız olduğu dikkate alınmalıdır (F2'den sonra). Güneş Sistemi'nin açısal momentumunun yüzde doksan sekizi gezegenlerin yörüngesel hareketlerinden kaynaklanır. Yalıtılmış bir sistemde açısal momentum ve tabii Güneş'e ait yüzde ikilik oran korunmalıdır.

Ölçülmüş özellikler​

Bilinen güneş dışı gezegen adaylarının çoğu doğrudan olmayan yöntemlerle keşfedildi. Dolayısı ile onlara ait sadece belli başlı fiziksel ve yörüngesel parametreler belirlenebildi. Radyal hız metodu ile yörünge eğikliği dışında, yörünge süresi, yarı büyük eksen, dışmerkezlik, açısal uzaklık, periapsis boylamı, enberi zamanı da dahil bütün yörünge elemanları bulundu. Bilinmeyen yörünge eğikliğinin sebebi kütleni bilinmemesi ile ilgilidir, bu yüzden genellikle sadece minimum kütle değeri verilir.

Dikkat çeken Güneş dışı gezegenler​

İlk keşifler​

İlk gezegen adayı 6 Ekim 1995 yılında, 50 ışık yılı uzağımızdaki 51 Pegasi yıldızının çevresinde belirlendi. Araştırmacılar, gezegenin yaklaşık Jüpiter büyüklüğünde, ama yıldız çevresindeki yörüngesinin, bizim Merkür'ün Güneş'e olan uzaklığından sekiz kat daha yakın olduğunu belirlediler. Elbette bu yakınlıktaki bir gezegen, cehennem gibi sıcak olmalıdır. O günden bu yana keşefedilen yeni gezegenlerin sayısı da hızla arttı. Teleskopların ayna çaplarının giderek artması ve milyonlarca yıldızın aynı anda gözlenmesini sağlayan bilgisayar programları sayesinde son yıllarda gezegen keşiflerinde bir patlama yaşanmıştır.

Diğer dikkat çeken keşifler​

Tarih aralıklarına göre diğer dikkati çeken Güneş dışı gezegen keşifleri:

1996 - 2006 arası​

1996, 47 Ursae Majoris b Jüpiter-benzeri olan bu gezegen, 17 Ocak 1996 tarihinde keşfedilmiştir. Gezegenin Dünya'ya olan uzaklığı yaklaşık olarak 46 ışık yılı ve kütlesi ise 760 Dünya kütlesidir. Yıldızına olan uzaklığı 320 milyon km. olan gezegen, yaşam kuşağında yer alan soğuk bir dünya olabilir. SETI çerçevesinde radyo sinyalleri için taranmaktadır.

1998, Gliese 876 b Bir gezegene sahip olan Güneş'e en yakın yıldız Gliese 876 çevresinde dönen gezegen, 22 Haziran 1998 yılında keşfedilmiştir. Bir Kırmızı cüce olan Gliese 876, Güneş'ten 2800 derece daha soğuk, 100 kat daha soluk ve kütlesi Güneş kütlesinin 1/3'üdür. Gezegen yaşam kuşağında bulunmaktadır. 1998, HD 210277 b 9 Eylül 1998 yılında keşfedilmiştir. Yıldızına olan uzaklığı 173 milyon km. ve yüzey sıcaklığı -23 derecedir. Dünya'ya 69 ışık yılı uzaklıkta ve kütleri 391 Dünya kütlesi olan gezegenin bir yılı 436,6 gündür. Gezegenin yörüngesi, uzaklık ve periyot açısından Dünya'nınkini andırmakta; ancak büyük ölçüde eliptikdir. 1999, HD 134987 b Yıldızına uzaklığı 120 milyon km. olan gezegenin yüzey sıcaklığı 42 derecedir. Gezegenin Dünya'ya uzaklığı yaklaşık olarak 82 ışık yılı, kütlesi 334 Dünya kütlesidir ve gezegen, yaşam kuşağında yer almaktadır. 1999, HD 209458 b 12 Aralık 1999 yılında keşfedilen ve yıldızı önenden geçerken görülen ilk gezegendir. Dünya'ya olan uzaklığı 153 ışık yılı ve kütlesi 200 Dünya kütlesi olan gezegenin yüzey sıcaklığı ise 1037 derecedir. 2001, HD 209458 b Gökbilimciler, Hubble Uzay Teleskobu'nu kullanarak HD 209458 b'nin atmosfere sahip olduğunun tespit edildiğini duyurdular. Atmosferde beklenenden daha düşük yoğunlukta sodyum bulundu. 2008 yılında bulut katmanının aklık derecesi ölçüldü ve yapı, stratosferik olarak modellendi. 2001, Iota Draconis b Dev yıldız Iota Draconis'de keşfedilen ilk gezegendir.

2003, PSR B1620-26 b 10 temmuz'da, Hubble Uzay Teleskobu'ndan alınan verileri değerlendiren Steinn Sigurdsson liderliğindeki bir ekip, çok yaşlı bir Güneş dışı gezegenin varlığını doğruladılar. Jüpiter'in iki katı büyüklüğünde olan gezegenin yaşı 13 milyar yıl olarak hesap edilmektedir. 2004, Mu Arae c Ağustos ayında, Mu Arae yörüngesindeki 14 Dünya kütlesi büyüklüğe sahip bir gezegen, Avrupa Güney Gözlemevi tarafından keşfedildi. Kompozisyonuna bağla olarak ilk yayınlarda "sıcak Neptün" veya "süper Dünya" olarak belirtilmiştir.

2004, 2M1207 b Bir kahverengi cüce etrafında döndüğü tespit edilen ilk gezegendir. Ayrıca doğrudan fotoğrafı çekilen ilk gezegendir (kızılötesi). 2006'da, 2M1207 etrafında toz diski varlığı tespit edilmiştir. 2005, Gliese 876 d Haziran ayında, Kırmızı cüce yıldız Gliese 876 etrafında üçüncü gezegenin tespit edildiği duyuruldu. 2005, HD 149026 b Temmuz ayında, çok büyük bir çekirdeğe sahip olduğu anlaşılan bir gezegen duyuruldu. HD 149026 b gezegeni, HD 149026 yıldızının yörüngesinde ve çekirdeği yaklaşık olarak 70 Dünya kütlesidir.

2006, OGLE-2005-BLG-390Lb 25 Ocak'ta, OGLE-2005-BLG-390Lb'nin keşfi duyuruldu. Bu büyük olasılıkla bugüne kadar bulunan en uzak ve en soğuk gezegendir.2006, HD 69830 Üç adet Neptün kütlesinde gezegeni olan bir gezegen sistemi. b, c ve d gezegenleri; 10, 12 ve 18 Dünya kütlesine sahiptir.

2007 - 2009 arası​

2007, HD 209458 b ve HD 189733 b 21 Şubat 2007 yılında NASA ve Nature HD 209458 b ve HD 189733 b tayfları doğrudan gözlenen ilk iki Güneş dışı gezegen oldukları haberi yayınlandı. 2007, Gliese 581 c 24 Nisan 2007'de Space.com, sıvı halde su bulunan ve yaşam olması muhtemel bir gezegenin varlığını duyurdu.