Dünya’nın İkizi var mı?

‘Bu Tuhaf Derecede Parlak Teleskop Tasarımı Sonunda Dünya’nın İkizini Ortaya Çıkarabilir’

Prof. Heidi Newberg, Frontiers tarafından

Dünya benzeri gezegenleri bulmak neredeyse imkansızdır çünkü yıldızlar onları parlaklıkta bastırır. Geleneksel teleskop tasarımları yetersiz kalıyor, ancak önerilen dikdörtgen bir kızılötesi teleskop bu sorunu çözebilir. 30 ışık yılı içinde düzinelerce umut verici dünyayı ortaya çıkarabilir ve yaşam belirtilerini tespit etmenin önünü açabilir.

Yaşamın Kökenleri ve Suyun Rolü

Dünya, yaşam barındırdığını bildiğimiz tek yerdir ve buradaki her canlı, temel kimyasal reaksiyonları güçlendirmek için sıvı suya bağımlıdır. Basit, tek hücreli organizmalar neredeyse gezegenin kendisi kadar uzun süredir var olmalarına rağmen, daha karmaşık, çok hücreli organizmaların evrimleşmesi yaklaşık üç milyar yıl sürdü. İnsanlar ise karşılaştırıldığında, Dünya tarihinin yalnızca çok küçük bir kısmında -on binde birinden az bir süredir- var olmuştur.

Bu zaman çizelgesi, sıvı suyun bulunduğu gezegenlerde yaşamın oldukça sık ortaya çıkabileceğini, ancak kozmosu keşfedebilecek zeki varlıkların çok daha nadir olabileceğini gösteriyor. Dünya dışında yaşam keşfetmeyi umuyorsak, ona doğrudan ulaşmamız gerekebilir.

Uzay Yolculuğunun Sınırları ve Hedeflerin Araştırılması

Zorluk şu ki, uzay akıl almaz derecede geniştir ve fizik yasaları ışık hızından daha hızlı hareket etmemizi veya iletişim kurmamızı engeller. Bu kısıtlama, yalnızca Güneş’e en yakın yıldızların, robotik sondalar bile olsa, bir insan ömrü içinde gerçekçi bir şekilde keşfedilebileceği anlamına gelir. Bunlar arasında en iyi adaylar, boyut ve sıcaklık olarak Güneş’imize yakın olan yıldızlardır. Bu tür yıldızlar, karmaşık yaşamın gelişmesine izin verecek kadar uzun ve yeterince kararlı kalırlar.

Günümüzde gökbilimciler, Dünya’dan yaklaşık 30 ışık yılı uzaklıkta yaklaşık 60 güneş benzeri yıldız belirlediler. Bu yıldızların etrafında dönen, Dünya’ya benzer boyut ve sıcaklıkta, hem katı zemin hem de sıvı suyun var olabileceği gezegenler, bakılacak en umut verici yerler olarak kabul ediliyor.

Yıldızların Bunaltıcı Parlaklığı

Dünya benzeri bir ötegezegeni, yörüngesinde döndüğü yıldızdan ayrı olarak gözlemlemek büyük bir zorluktur. Mümkün olan en iyi senaryoda bile, yıldız gezegenden bir milyon kat daha parlaktır; eğer iki cisim birbirine bulanık şekilde karışıyorsa, gezegeni tespit etmek için hiçbir umut yoktur.

Optik teorisi, teleskop görüntülerinde elde edilebilecek en iyi çözünürlüğün, teleskopun boyutuna ve gözlemlenen ışığın dalga boyuna bağlı olduğunu söyler. Sıvı suya sahip gezegenler, en fazla ışığı yaklaşık 10 mikron (ince bir insan saçının genişliği ve görünür ışığın tipik dalga boyunun 20 katı) dalga boyunda yayar. Bu dalga boyunda, 30 ışık yılı uzaklıktaki bir Dünya’yı Güneş’ten ayırmak için yeterli çözünürlüğe sahip olmak için bir teleskopun en az 20 metre mesafe boyunca ışık toplaması gerekir.

Ayrıca, teleskop uzayda olmalıdır, çünkü Dünya’nın atmosferine bakmak görüntüyü çok fazla bulandırır. Ancak, en büyük uzay teleskobumuz – James Webb Uzay Teleskobu (JWST) – yalnızca 6,5 metre çapındadır ve bu teleskopu fırlatmak son derece zordu.

Alternatif Teleskop Kavramları ve Zorluklar

20 metrelik bir uzay teleskobunu konuşlandırmanın mevcut teknolojiyle mümkün görünmemesi nedeniyle bilim insanları birkaç alternatif yaklaşım araştırdı. Bunlardan biri, aralarında son derece hassas mesafeleri koruyan, birden fazla daha küçük teleskop fırlatmayı içeriyor, böylece tüm set büyük çaplı tek bir teleskop gibi davranıyor. Ancak, gerekli uzay aracı konum doğruluğunun (tipik bir molekülün boyutuna tam olarak kalibre edilmesi gereken) korunması da şu anda mümkün değildir.

Diğer öneriler, daha küçük bir teleskopun kullanılabileceği daha kısa dalga boylu ışık kullanır. Ancak, görünür ışıkta güneş benzeri bir yıldız, Dünya’dan 10 milyardan fazla kat daha parlaktır. Bu durumda, prensip olarak görüntü yeterince yüksek çözünürlüğe sahip olsa bile, gezegeni görebilmek için yeterince yıldız ışığını engelleme yeteneğimizin ötesindedir.

Yıldız ışığını engellemek için bir fikir, onlarca metre genişliğinde bir ‘yıldız gölgeliyici’ (starshade) adı verilen bir uzay aracının, uzay teleskobunun on binlerce mil önünde, yıldızdan gelen ışığı tam olarak engelleyecek şekilde uçurulmasını içerir, böylece bir eşlikçi gezegenden gelen ışık engellenmez. Ancak, bu plan iki uzay aracının (bir teleskop ve bir yıldız gölgeliyici) fırlatılmasını gerektirir. Dahası, teleskobu farklı yıldızlara yönlendirmek, yıldız gölgeliyicisini binlerce mil hareket ettirmeyi, yasaklayıcı derecede büyük miktarlarda yakıt kullanmayı gerektirir.

Çığır Açan Yeni Bir Tasarım: Dikdörtgen Teleskop

Makalemizde daha uygulanabilir bir alternatif öneriyoruz. JWST ile yaklaşık aynı büyüklükte, kabaca JWST ile aynı kızılötesi (10 mikron) dalga boyunda çalışan, 6,5 metre çapında bir daire yerine 1’e 20 metre dikdörtgen bir aynaya sahip bir teleskopla, güneş benzeri yıldızların yörüngesindeki yakındaki Dünya benzeri gezegenleri bulmanın mümkün olduğunu gösteriyoruz.

Bu şekil ve boyuttaki bir aynayla, bir yıldızı, teleskop aynasının 20 metre uzunluğunda olduğu yönde bir ötegezegenden ayırabiliriz. Bir yıldızın etrafındaki herhangi bir konumdaki ötegezegenleri bulmak için, ayna uzun ekseni bazen yıldız ve gezegenle hizalanacak şekilde döndürülebilir. Bu tasarımın prensipte, 30 ışık yılı içindeki güneş benzeri yıldızların yörüngesinde dönen tüm Dünya benzeri gezegenlerin yarısını üç yıldan daha kısa sürede bulabileceğini gösteriyoruz. Tasarımımızın yetenekleri garanti edilmeden önce daha fazla mühendislik ve optimizasyona ihtiyaç duyulacak olsa da, diğer önde gelen fikirlerde olduğu gibi yoğun teknolojik gelişim gerektiren belirgin bir gereklilik bulunmamaktadır.

Kaynak. SciTechDaily
Haber Veriyoruz