Bilim karanlıkla konuştuğunda

Dr. H. Tuğça ŞENER - @htugcas

Trilyonlarca kilometre öteden bize göz kırpan yıldızlardan birinin kısa bir süreliğine gözden kaybolup yeniden görünmesi size çok da önemli bir olay gibi gelmeyebilir. Ama gökyüzünü dikkatle izleyen bilim insanları için bu durum bulunmaz hint kumaşı!

Güneş Sistemi’ndeki bir küçük gezegen veya asteroid benzeri bir cismin, uzak bir yıldızın önünden geçişi bakış doğrultumuzda gerçekleşiyorsa, Dünya’daki gözlemciler yıldızın bir anda ortadan kaybolduğunu yani yıldızdan gelen ışığın kesildiğini gözlemlerler. Yıldız örtülmesi adı verilen bu kısa ve karanlık süreç, yıldızla aramızdan geçen ve bizden milyonlarca kilometre ötede dolanan gök cisminin boyutu, şekli, konumu hatta varsa halkası ya da uydusu hakkında bilgi edinmemizi sağlar.

Bu tür gözlemlerden elde edilen veriler, SORA (Stellar Occultation Reduction and Analysis) adı verilen özel bir yazılımla analiz ediliyor. Bu yazılım, örtülen yıldızdan alınan ışık miktarının zamanla değişimini gösteren ışık eğrilerini kullanarak nesnenin boyutunu, şeklini ve konumunu hesaplayabiliyor. Özellikle birden fazla gözlem noktasından veri toplandığında, yıldızın önünden geçen küçük gezegen veya asteroidin fiziksel özellikleri oldukça yüksek hassasiyetlerde hesaplanabiliyor. Dünya’nın farklı noktalarında yer alan teleskoplar, aynı anda aynı yıldızı izleyerek yıldız ışığının ne zaman ve ne süreyle kaybolduğunu belirliyor ve cisimle yıldızın tam olarak hangi hizadan örtüştüğünün hesaplanabilmesini sağlıyor. Bu gözlemler “kiriş” ya da İngilizcesiyle chord olarak adlandırılıyor ve ne kadar çok kiriş elde edilirse, o kadar hassas bir fiziksel model çıkarılabiliyor.

Bu gözlemler tabii ki çıplak gözle izlenebilecek düzeyde değil. Her ne kadar kendi teleskobu olan amatör gözlemcilerin katkı sağlayabilmesine olanak tanısa da olabildiğince hassas teleskoplarla elde edilen her bir gözlem verisi cismin şeklinin tanımlanmasına katkıda bulunuyor. Uzayda milyonlarca kilometre uzaktaki bir taş parçasının üç boyutlu haritasını, Dünya’daki birkaç saniyelik bir gölgeyle elde etmek… Bilimin büyüsü tam olarak burada yatıyor.

Doktora çalışmalarını Akdeniz Üniversitesi’nde tamamlamış olan astrofizikçi Dr. Yücel Kılıç’ın geliştirmiş olduğu Occultation Portal adlı web tabanlı sistem sayesinde dünyanın dört bir yanından amatör ve profesyonel gökbilimcilerin yıldız örtülme gözlemleri bir arada tutuluyor, arşivleniyor ve analiz edilmesi de mümkün olabiliyor. SORA’nın kullanıldığı bu portal gökbilimin küresel bir işbirliğiyle ne kadar etkili sonuçlar doğurabileceğine güçlü bir örnek olurken, Dr. Kılıç’ın da aralarında bulunduğu bir grup araştırmacının çalışmaları sayesinde 2023 yılında James Webb Uzay Teleskobu’nun gözlemleri de hesaba katılarak, centaur sınıfının en ilginç üyelerinden biri olan 10199 Chariklo hakkında çarpıcı bilgiler elde edildi.

1997 yılında keşfedilen bir cüce gezegen olan Chariklo’nun Satürn ile Uranüs arasında bir yörüngede dolandığı bilinirken, 2014 yılında, yıldız örtme gözlemleri sonucunda etrafında iki adet halkası olduğu bulununca bilinen ilk halkalı cüce gezegen ve halkaları olan en küçük nesne olarak adı tarihe yazıldı. Centaur adı verilen Chariklo benzeri küçük gezegenler Kuiper Kuşağı ile Jüpiter arasındaki bölgede yer alıyorlar. Hem asteroid hem de kuyrukluyıldız özellikleri sergileyen melez yapılarıyla dikkat çekiyorlar: Güneş’e yaklaştıkça kuyruk oluşturabilmeleri onları kuyrukluyıldızlara benzetirken, stabil olmayan yörüngeleri nedeniyle zamanla iç Güneş Sistemi'ne ilerleyebilme veya dev gezegenlerce dışarı atılabilme ihtimalleri de azımsanacak gibi değil. Güneş Sistemi'nin oluşum koşullarını anlamak açısından büyük önem taşıyan bu cisimlerin bazıları halkalara sahip olabilirken, bazıları düzensiz şekilli, çift yapılı ya da uydulu olabiliyor. Tüm bu nedenler göz önüne alındığında centaurların fiziksel karakterizasyonu araştırmacılar için oldukça önemli.

Çok sayıda yıldız örtülmesi ve fotometrik gözlem kampanyasıyla, bu tür cisimlerin fiziksel yapısını tekrar tekrar değerlendirme ve şekil/dönme senaryolarını test etmek mümkün. Araştırmacılar ayrıca cisimlerin üç boyutlu modelleri üzerinden yapay ışık eğrileri üretip bunları gözlemlerle karşılaştırarak, gözlemlenen asimetrilerin kökenlerini araştırmakta.

Şimdiye kadarki en yüksek katılımlı bu tür örtülme gözlemi ise Lucky Star projesi kapsamında 116 farklı teleskopun eş zamanlı katılımı ile kimi astronomlarca cüce gezegen olarak adlandırılan 2002 MS4’ün 8 Ağustos 2020 tarihindeki gözlemi oldu. 2019-2022 yılları boyunca yapılan gözlemlerin detaylı analizlerine ilişkin 2023 yılında dünyanın astronomi ve astrofizik konusunda önde gelen bilimsel yayın organlarından birinde yayınlanan makalenin yazarları arasında Akdeniz Üniversitesi’nden Dr. Yücel Kılıç, Sıla Eryılmaz, Ankara Üniversitesi’nden Mehmed Naim Bağıran ve İstanbul Üniversitesi’nden Dr. Süleyman Fişek gibi birçok Türk araştırmacının da adı yer aldı. Verilerin çokluğu ve çeşitliliği sayesinde cismin şekli, boyutu ve olası yüzey yapıları oldukça hassas bir biçimde hesaplandı ve Plüton ötesi büyük nesnelerden biri olan bu cismin yüzeyinde belirgin topografik yapılar bulunduğu tespit edildi.

2022’nin Ekim ayında Chariklo’nun bu kez uzaydan, JWST tarafından gerçekleştirilmiş gözlem sonuçları henüz yayınlanmamış olsa da, bunun ilk Dünya dışı yıldız örtülme gözlemi olması tüm astronomlara heyecan veriyor. JWST’nin Yakın Kızılötesi Kamera (NIRCam) cihazının kullanıldığı gözlemlerde Chariklo'nun halkalarının gölgelerinin açıkça tespit edildiği bilgisi paylaşılmış durumda. Yapılan ölçümler, halkaların kalınlığı, tanecik boyutu ve renkleri hakkında detaylı bilgiler sağlamış. Webb teleskobu, bu halkaların kristalize su buzundan oluştuğuna dair güçlü kanıtlar sunarken, bu buzun varlığı, Chariklo’nun yüzeyinden kopan parçacıkların birikerek halka sistemini oluşturduğu hipotezini destekliyor.

Yıldız örtülmeleri bir kez daha gösteriyor ki bilim sayesinde sadece ışıktan değil, karanlıktan da anlam çıkarmak mümkün. Bazen bir şeyin görünmemesi, onun hakkında daha fazla şey söyler. Bilimde karanlıktan çıkardığımız anlam kimi zaman yeni gezegenlerin varlığını doğrularken, toplumdaki karanlıklar çoğu zaman hakikatin üstünün örtüldüğünün işaretçisidir.