Y­e­n­i­ ­n­e­s­i­l­ ­t­e­l­e­s­k­o­p­l­a­r­ ­D­ü­n­y­a­’­d­a­ ­y­a­ş­a­m­ ­o­l­d­u­ğ­u­n­u­ ­g­ö­r­e­b­i­l­i­r­ ­m­i­?­

Dış gezegenlerin etrafındaki potansiyel olarak yaşanabilir bölgelerde artan sayıda kayalık gezegen keşfediyoruz. Ancak yaşanabilir olup olmadıklarını anlamak için yüzeylerini karakterize etmemiz gerekiyor. Astronomların, çoğunlukla yıldızlarının önünden geçen gezegenlerden gelen ışığı inceleyerek veya doğrudan gezegenden gelen akışı saptayarak bunu yapmak için sınırlı araçları vardır.

Bu yöntemler büyük, gazlı gezegenler için işe yarar. Ancak kayalık gezegenler için zorlar ve bizim ilgilendiğimiz şey kayalık gezegenler. Büyük gazlı gezegenler, spektroskopik çalışmayı kolaylaştıran kabarık atmosferlere sahiptir. Boyutları nedeniyle daha fazla ışık yayarlar veya yansıtırlar, bu da onlara doğrudan görüntülemede daha yüksek bir akı sağlar. Ancak kayalık gezegenler, spektroskopik olarak incelenmesi daha zor olan çok daha küçük atmosferlere sahiptir. Daha küçük oldukları için akıları da daha düşüktür ve bu da onları doğrudan görüntülemeyi zorlaştırır.

Teleskoplarımız daha güçlü hale geldikçe, kayalık ötegezegenleri karakterize etmenin önündeki bu engellerin bazılarının üstesinden gelecekler. Bu yeni makale, astronomi camiasının nasıl hazırlandığının bir parçasıdır.

Yazarlar makalelerinde, güçlü JWST’nin bile Dünya benzeri ötegezegenleri tam olarak karakterize etme çabalarında nasıl engellendiğine dikkat çekiyor. Soğuk cüce yıldızların etrafındaki bu gezegenlerin atmosferlerini karakterize etmek, uzun süreli gözlemler gerektirir. Önceki bir makalede, ayrı bir araştırmacı ekibi, JWST’nin Dünya benzeri ozon seviyelerini tespit etmek için iyi bilinen TRAPPIST-1 kayalık ötegezegenlerinden birinin 60’tan fazla geçişini gözlemlemesi gerektiğini gösterdi.

“JWST’nin Yakın Kızılötesi Spektrografını (NIRSpec) ve Orta Kızılötesi Enstrümanını (MIRI) kullanarak, günümüz Dünya ozon seviyelerini tespit etmek için 1b için >60 geçişin ve 1c ve 1d için >30 geçişin gerekli olacağını buldular (O₃) bu gezegenlerde,” diye yazıyor yazarlar. Bu, gözlem için önemli bir zaman harcaması.

JWST, astronomların yozlaşma dediği şeylerle de mücadele edecek. “… JWST tarafından yaşanabilir dünyaların karakterizasyonlarında, bulutların optik kalınlıkları ve parçacık boyutu dağılımları arasında ayrım yapmak gibi bir dizi yozlaşma hala var olacak” diye yazıyorlar.

Araştırmacılar çalışmalarında polarimetriye odaklanıyorlar. Özetle, polarimetri içinden geçtiği, yansıdığı veya kırıldığı veya kırıldığı malzemeden bir şekilde etkilenen polarize ışığın ölçümüdür. Polarimetri aynı zamanda ölçümlerin yorumlanmasıdır.

Polarimetri, gelişmiş teleskoplarımız ile incelemek istediğimiz küçük, kayalık gezegenler arasındaki çıkmazdan kurtulmanın anahtarı olabilir. Gerekli gözlem süresini de azaltabilir. “Polarimetri, polarimetrik olmayan fotometri veya spektroskopide ölçülmeyen ışığın fiziksel yönlerini değerlendirdiği için bu dejenerasyonları kırma yeteneğine sahip güçlü bir tekniktir.”

Polarimetri güçlüdür çünkü ötegezegen atmosferlerinin özelliklerine karşı çok hassastır. Bulutlarla örtülü Venüs de dahil olmak üzere kendi güneş sistemimizi incelemedeki etkinliğini kanıtladı. Yazarlar, “Polarimetri, Venüs bulutları ve gaz devleri de dahil olmak üzere güneş sistemindeki cisimlerin yanı sıra Galile uydularının farklı buzlu koşullarını karakterize etmeye yardımcı oldu” diye açıklıyor. Polarimetri, Venüs’ü incelemede o kadar etkili oldu ki, bazıları gezegeni daha kapsamlı incelemek için polarimetrik bir radar oluşturmak istiyor.

Sorun şu ki gökbilimciler, polarimetrik gezegen ışığı üzerinde çalıştıklarında ne gördüklerini anlamalarına yardımcı olacak ince ayarlı polarimetrik ötegezegen modellerine sahip değiller. Modeller var, ancak gerçek gezegenlere karşı test edilmeleri ve onaylanmaları gerekiyor ve işte burada Dünya devreye giriyor. Yazarlar, “Bugün bildiğimiz şekliyle yaşamın biyo-imzaları” diyor.

Araştırmacılara göre, Earthshine bunun anahtarı. “Optik ve yakın kızılötesi (NIR) toprak ışığı akısı spektrumları çalışmaları, bitki örtüsü kırmızı kenarı (VRE), okyanus parıltısı ve atmosferik O’nun spektral özellikleri dahil olmak üzere Dünya’nın tanısal biyo-imzalarını ortaya koyuyor.₂ ve H₂O.” Diğer çalışmalar da polarimetrinin bu gözlemlerde ne kadar etkili bir katkı sağlayabileceğini göstermiştir.

Dünya’dan yansıyan ışık kutuplaşır, ancak Ay’dan yansıdıktan sonra kutuplaşmaz. Yazarlar çalışmalarında bunu düzelttiler. Hem bulutsuz hem de bulutlu bir gökyüzü altında beş farklı gezegen yüzeyini düşündüler. Ayrıca farklı parçacık boyutlarına sahip farklı bulut türlerini de düşündüler.

Çalışmanın ana noktası, gökbilimcilerin polarimetriyi yorumlamak ve doğruluklarını ölçmek için kullanabilecekleri mevcut iki farklı modeli karşılaştırmaktı. Birinin adı DAP, diğerinin adı VSTAR. Ekip, polarimetrik verilerini yorumlamak için her ikisini de kullandı ve ardından bunları karşılaştırdı.

Bu tür araştırmalar, bilimsel çabalara ne kadar emek harcandığını gösterir. Astronomi manşetleri kulağa basit gelse de, karmaşıktır. Güçlü teleskopları uzaktaki nesnelere doğrultup ardından resimlere bakmaktan çok daha fazlası var. Astronominin işe yaraması için on yıllardır binlerce insanın özverili çabası gerekiyor. Tehlikede olan çok şey var ve eğer bir gün gökbilimcilerden oluşan bir ekip “Başardık! Yaşam olan bir gezegen keşfettik!” çok fazla manşet oluşturmayan bunun gibi ayrıntılı, karmaşık işler yüzünden olacak.