Kepler Uzay Teleskobu

Kepler Uzay Teleskobu, NASA'nın başka yıldızların çevresindeki gezegenleri, özellikle de Dünya büyüklüğündeki gezegenleri bulmak için tasarladığı bir uzay gözlemevidir. 7 Mart 2009'da (ABD saatiyle 6 Mart akşamı) fırlatıldı ve dokuz yıldan uzun süre çalıştı. Gökyüzünün küçük bir bölümüne kesintisiz bakarak yüz binlerce yıldızın parlaklığını izledi; bir gezegen yıldızının önünden geçtiğinde ışıkta oluşan küçük düşüşleri yakaladı. NASA, yakıtı tükenen teleskobu 30 Ekim 2018'de emekliye ayırdığını duyurdu.

Kepler'in mirası çok büyük. NASA Ötegezegen Arşivi'nin verilerine göre (1 Kasım 2026) Kepler'in ana görevi 2.787, K2 adıyla sürdürülen ikinci görevi ise 550 doğrulanmış gezegen buldu; bugün bilinen yaklaşık 6.450 ötegezegenin yarısından fazlası bu teleskobun verilerinden geliyor. Ama Kepler'in asıl katkısı tek tek keşiflerden çok, istatistiktir: gezegenlerin Samanyolu'nda istisna değil kural olduğunu gösterdi. Teleskop adını, gezegenlerin hareket yasalarını bulan Alman gökbilimci Johannes Kepler'den (1571-1630) alır.

Fikir ve fırlatma

Kepler, görevin kurucu baş araştırmacısı William Borucki'nin onlarca yıllık ısrarının ürünüdür. 1962'de NASA'ya katılan ve Apollo kapsüllerinin ısı kalkanı üzerinde çalışan Borucki, 1984'ten itibaren gezegenleri geçiş yöntemiyle aramaya odaklandı. Kepler, NASA'nın düşük maliyetli, odaklı bilim görevlerinden oluşan Discovery programının onuncu görevi oldu. Görevin ilk tahmini maliyeti, üç buçuk yıllık işletme dahil yaklaşık 600 milyon dolardı.

Teleskop, Florida'daki Cape Canaveral'ın 17B fırlatma rampasından bir Delta II roketiyle uzaya gönderildi. Devreye alma çalışmaları Mayıs 2009'da tamamlandı ve bilimsel gözlemler başladı.

Kepler nasıl çalışıyordu?

Kepler'in yöntemi basit bir fikre dayanıyordu: bir gezegen, bizim bakış doğrultumuzda yıldızının önünden geçerse yıldızın ışığının çok küçük bir kısmını bir süreliğine örter. Bu geçiş yönteminde, düşüşün ne kadar derin olduğu gezegenin büyüklüğünü, düşüşlerin ne sıklıkla tekrarlandığı ise gezegenin yörünge süresini verir.

Zorluk, düşüşün küçüklüğündedir. Dünya büyüklüğündeki bir gezegen, Güneş benzeri bir yıldızın ışığını yalnızca yaklaşık on binde bir oranında azaltır. Bunu ölçebilmek için Kepler, seçilen yıldızların parlaklığını yarım saatte bir kaydetti. Hedeflenen hassasiyet, 6,5 saatlik bir süre boyunca milyonda 20 parçaydı; ulaşılan ortanca değer milyonda 29 oldu. Fark, büyük ölçüde yıldızların kendi parlaklıklarının beklenenden daha fazla dalgalanmasından kaynaklanıyordu. Ötegezegen bulmanın öteki yollarını ötegezegenler nasıl bulunur? maddesinde anlattık.

Teleskop ve kamera

Kepler aslında tek bir işe adanmış dev bir ışık ölçerdi. Teleskop, 0,95 metrelik bir düzeltici plaka ve 1,4 metrelik bir ana aynadan oluşan Schmidt tipi bir optik sisteme sahipti. Ayna, Corning'in ultra düşük genleşmeli camından, ağırlığı aynı boyuttaki dolu bir aynanın yalnızca yüzde 14'ü olacak şekilde üretilmişti.

Odak düzleminde, her biri 2.200 × 1.024 piksel olan 42 CCD algılayıcıdan oluşan, toplam 94,6 megapiksellik bir kamera vardı; fırlatıldığı dönemde uzaya gönderilen en büyük kamera sistemiydi. Teleskobun görüş alanı yaklaşık 12 derece çapındaydı ve gökyüzünün yaklaşık 100 derece karelik bölümünü kaplıyordu. Teleskopları genel olarak uzay teleskobu sayfasında anlattık.

Verileri göster

Ana ayna	1,4 m
Kamera	42 CCD, yaklaşık 95 megapiksel
Kütle	Yaklaşık 1.039 kg
Sürekli izlenen yıldız	Yaklaşık 150.000
Toplam gözlenen yıldız	500.000'den fazla
Fırlatma	7 Mart 2009 (UTC)
Emeklilik	30 Ekim 2018

Neden Kuğu takımyıldızına baktı?

Kepler, ana görevi boyunca hep aynı bölgeye baktı: Kuğu, Çalgı ve Ejderha takımyıldızlarının bir bölümünü kapsayan, Samanyolu'nun yıldızca zengin bir alanı. Bu alan bilerek seçilmişti. Hem yıldız sayısı yüksekti hem de bölge ekliptiğin epey dışındaydı; böylece Güneş ışığı yıl boyunca teleskobun içine hiç girmedi ve gözlem kesintiye uğramadı. Kepler bu alanda yaklaşık 150.000 ana kol yıldızının parlaklığını sürekli izledi.

Teleskop, Dünya'nın çevresinde değil, Güneş'in çevresinde, Dünya'yı arkadan izleyen bir yörüngede dolandı. Bir turunu yaklaşık 372,5 günde, yani Dünya'dan biraz daha uzun sürede tamamlayan Kepler, bu yüzden her yıl Dünya'nın yaklaşık 26 milyon kilometre daha gerisinde kaldı.

Arızalar ve K2 görevi

Kepler'in yönelimi, hızlarını değiştirerek teleskobu yakıt harcamadan döndüren tepki tekerleriyle sağlanıyordu. Bu tekerlerden biri 14 Temmuz 2012'de, ikincisi 11 Mayıs 2013'te bozuldu. Kalan iki tekerle teleskop hassas yönelimini koruyamadı ve ana görev sona erdi. NASA 15 Ağustos 2013'te tekerleri onarma girişimlerinden vazgeçti. Sonradan yapılan incelemeler, arızaların teker yataklarındaki elektrik arklarının neden olduğu aşınmadan kaynaklandığını ve bunu koronal kütle atımlarının tetiklediğini gösterdi.

Mühendisler yaratıcı bir çözüm buldu: teleskobu, Güneş ışığının yarattığı basıncı iki yandan dengeleyecek biçimde konumlandırmak. "İkinci Işık" diye anılan bu fikir Kasım 2013'te önerildi, 16 Mayıs 2014'te onaylandı ve K2 adıyla yeni bir görev başladı. K2'de teleskop artık tek bir alana bakamıyordu; ekliptik boyunca ilerleyerek yaklaşık üç ayda bir yeni bir bölgeyi gözledi. Başlangıçta 10 gözlem kampanyası öngörülmüşken K2, 19 kampanya tamamladı.

Önemli keşifler

• Kepler-16b (Eylül 2011): iki yıldızın çevresinde dolanan bir gezegen. NASA keşfi, Yıldız Savaşları'ndaki iki güneşli gezegen Tatooine'e benzetti.
• Kepler-22b (5 Aralık 2011): Güneş benzeri bir yıldızın yaşanabilir bölgesinde dolandığı bilinen ilk geçiş yapan gezegen. Kuğu takımyıldızında, yaklaşık 640 ışık yılı uzakta; bir yılı yaklaşık 290 gün sürüyor, yarıçapı Dünya'nınkinin yaklaşık 2,1 katı.
• Kepler-20e ve Kepler-20f (20 Aralık 2011): Dünya büyüklüğünde olduğu duyurulan ilk ötegezegenler.
• Kepler-186f (17 Nisan 2014): başka bir yıldızın yaşanabilir bölgesinde bulunan, Dünya'ya yakın yarıçaplı ilk gezegen. Yaklaşık 580 ışık yılı uzaktaki bir kırmızı cücenin çevresinde yaklaşık 130 günde dolanıyor; yarıçapı Dünya'nınkinin yaklaşık 1,17 katı. Bugün bazı çalışmalar onu doğrulanmış gezegen yerine güçlü bir aday olarak görüyor.
• Kepler-452b (23 Temmuz 2015): Güneş benzeri bir yıldızın çevresinde yaklaşık 385 günde dolanan, yarıçapı Dünya'nınkinin yaklaşık 1,6 katı olan bir "süper Dünya" adayı; yaklaşık 1.800 ışık yılı uzakta. Varlığı 2018'de sorgulandı; güncel analizler ise yanlış alarm olasılığını çok düşük buluyor. Bu nedenle tartışmalı aday olarak anılıyor.

Verileri göster

Kepler (ana görev)	2787
TESS	1012
K2	550

Kepler bize ne öğretti?

Kepler'in en kalıcı sonucu, gezegenlerin ne kadar yaygın olduğunu ortaya koymasıdır. NASA'nın özetine göre gece gökyüzünde gördüğümüz yıldızların yüzde 20 ile 50'sinin, yaşanabilir bölgede dolanan, Dünya büyüklüğünde ve muhtemelen kayalık gezegenleri olabilir. Kasım 2013'te Kepler verilerinden yapılan bir tahmin, Samanyolu'nda yaşanabilir bölgede dolanan Dünya büyüklüğünde 40 milyar kadar gezegen bulunabileceğini, bunların yaklaşık 11 milyarının Güneş benzeri yıldızların çevresinde olduğunu öne sürdü.

NASA'nın Ocak 2013'te duyurduğu bir başka analize göre yıldızların yaklaşık yüzde 17'sinin, yıldızına Merkür'ün Güneş'e olduğundan daha yakın dolanan Dünya büyüklüğünde bir gezegeni var. Ötegezegenlerin genel tablosunu ötegezegenler maddesinde bulabilirsiniz.

Emeklilik ve ardılları

NASA, 30 Ekim 2018'de Kepler'in bilimsel çalışma için gereken yakıtı tükettiğini ve teleskobun Dünya'dan uzaktaki güvenli yörüngesinde emekliye ayrılacağını duyurdu. Görev boyunca Kepler, K2 ile birlikte 500.000'den fazla yıldızı gözledi.

Gezegen avcılığı bayrağını, 18 Nisan 2018'de fırlatılan TESS (Geçiş Yapan Ötegezegen Araştırma Uydusu) devraldı. TESS, Kepler'in tek bir alana derinlemesine bakma yaklaşımının tersine, Kepler'in kapladığından 400 kat geniş bir alanı tarayarak Güneş'e yakın en parlak 200.000 kadar yıldızı inceliyor. Kepler'den önce ve sonra gelen büyük uzay teleskoplarını Hubble ve James Webb maddelerinde anlattık.

Kısaca

• Kepler, NASA'nın ötegezegen bulmak için 7 Mart 2009'da fırlattığı ve 30 Ekim 2018'de emekliye ayırdığı uzay teleskobudur.
• 1,4 metrelik aynası ve 42 CCD'li, yaklaşık 95 megapiksellik kamerasıyla yıldızların parlaklığındaki küçük düşüşleri ölçtü.
• Ana görevinde Kuğu ve Çalgı takımyıldızlarındaki yaklaşık 150.000 yıldızı sürekli izledi.
• İki tepki tekerinin bozulmasından sonra Güneş ışığı basıncıyla dengelenerek K2 göreviyle çalışmayı sürdürdü.
• Kepler ve K2 verileriyle 3.300'den fazla gezegen doğrulandı; aralarında Kepler-22b, Kepler-186f ve Kepler-452b gibi yaşanabilir bölge adayları var.
• Gezegenlerin Samanyolu'nda kural olduğunu gösterdi; bayrağı 2018'de TESS devraldı.