Öte Gezegen Keşiflerinde Geçiş ve Radyal Hız Yöntemleri

Astronomi dünyanın en eski bilim dallarından biri olarak bilinir. Hiç şüphesiz bunun nedeni insanoğlunun uzaya karşı duyduğu meraktır. İnsanoğlunun bu merakı, onu uzay hakkında birçok keşif yapmaya yönlendirmiştir. 20. yüzyılın sonlarına geldiğimizde ise karşımıza bu merakın bir ürünü olarak öte gezegen kavramı çıkmaktadır. Öte gezegen, Güneş Sistemi’nin dışında bulunan ve farklı bir yıldızın yörüngesinde hareket eden gezegenlere verilen addır. Yıldızların aksine bir ısı ve ışık kaynağı olmayan bu gök cisimlerini teleskoplarla gözlemleyerek keşfetmek oldukça zor olduğundan keşifler sırasında farklı dolaylı gözlem teknikleri kullanılması gerekir. Günümüze kadar keşfedilmiş olan 4.383 öte gezegenin büyük bir çoğunluğu geçiş yöntemi ve radyal hız yöntemi kullanılarak keşfedilmiştir. Gelin beraber bu yöntemlerin nasıl kullanıldığını inceleyelim.

Geçiş Yöntemi

Bir öte gezegen bir yıldızın etrafında hareket ederken, belirli aralıklarla Dünya ve yıldızın arasına girer. Bu zaman diliminde yıldız Dünya’dan gözlemlendiğinde yıldızın parlaklığının normalde olduğundan daha az olduğu fark edilir. Bunun nedeni, Güneş tutulması sırasında Ay’ın Güneşten gelen ışınların bir kısmının önünü keserek Dünya’ya ulaşmasını engellemesine benzer bir şekilde öte gezegenin de yıldızın önünden geçtiği süre boyunca belirli bir miktar ışığın önünü kapatarak ışığın Dünyaya ulaşmasını engellemesidir. Yıldızın normalde yaydığı ışıktan daha az bir kısmının Dünya’ya ulaşması, yıldızın daha az parlak görünmesine neden olur. Bu yöntem sayesinde on yıllar süren gözlemlerin sonucunda (Yıldızda meydana gelen parlaklık değişiminin nedeninin bir öte gezegenden kaynaklandığını söyleyebilmek uzun bir gözlem süreci gerektirir.) bir öte gezgenin varlığı keşfedilebilir.

Bu yöntem, öte gezgeni keşfetmemizin yanı sıra gezegen hakkında bilgi sahibi olmamıza da yarar. Örneğin hangi aralıklarla yıldızın parlaklığının azaldığı bize gezegenin ne kadar sürede yıldızın etrafındaki bir tam turunu tamamladığı hakkında bilgi verir. Bu durum gezegen ile yıldızın arasındaki mesafeyi tespit etmemizi de sağlar. Ayrıca geçiş yöntemi, yıldızın parlaklığındaki değişim farkından yararlanarak gezegenin çapı hakkında da fikir sahibi olmamıza katkıda bulunur. Öte gezegenin atmosferinden geçerek Dünya’ya ulaşan yıldız ışığını inceleyerek de gezegenin atmosferi hakkında bilgi sahibi olabiliriz.

Radyal Hız Yöntemi

Evrende kütlesi olan her şey bir çekim kuvvetine sahiptir. Bu kuvvete kütle çekim kuvveti denir. Büyük kütleli cisimler küçük kütleli cisimlere, küçük kütleli cisimler de büyük kütleli cisimlere kütle çekim kuvveti uygular ancak büyük kütleli cismin uyguladı kuvvet küçük kütleli cismin uyguladığı kuvvetten daha büyüktür. Bu nedenle yıldızlara kıyasla daha küçük kütleye sahip gezegenler yıldızların onlara uyguladığı çekim kuvveti nedeniyle yıldızların etrafında dönerler ama aynı zamanda yıldıza uyguladıkları kütle çekim kuvveti sayesinde yıldızın hareketini de etkilerler. Bu durum yıldız ve gezegen arasında bir ortak kütle çekim merkezinin oluşmasına ve yıldızın yalpalamasına neden olur. Dolayısıyla yıldız, belirli aralıklarla Dünya’ya yakınlaşıp uzaklaşır ve Doppler etkisinin meydana gelmesini sağlar. Bir kaynaktan yayılan enerjinin bir gözlemciye ulaşma süresi, enerjinin yayıldığı ortama ve kaynak ile gözlemci arasındaki mesafeye bağlı olarak değişiklik gösterir. Aynı ortamda bir kaynak gözlemciden uzaklaştığında gözlemcinin algıladığı enerjinin frekansı düşer. Bu duruma Doppler etkisi adı verilir.

Bir öte gezegen bir yıldıza kütle çekim kuvveti uygulayıp yıldızın Dünya’ya olan uzaklığının bir miktar değişmesini sağladığında da yıldız ışığının frekansı değişir. Yıldız yaklaştığında ışığın rengi maviye, uzaklaştığında ise kırmızıya kayar. Bu değişiklikler gözlemlenerek yıldızına yakın ve büyük kütleli öte gezegenlerin keşfi yapılabilir. Aynı zamanda bu yöntem öte gezegenin kütlesi hakkında da bilgi sahibi olmamızı sağlar ancak gezegenin çapı hakkında bilgi vermez.