ʻOumuamua

ʻOumuamua (resmî adıyla 1I/2017 U1), Güneş Sistemi'nin içinden geçerken yakalanan ve başka bir yıldız sisteminden geldiği kesinleşen ilk cisimdir. Yalnızca birkaç ay gözlenebildi, teleskoplarda tek bir ışık noktasından fazlası olarak hiç görülmedi; buna rağmen son on yılın en çok tartışılan gök cisimlerinden biri oldu. Kuyruksuz bir kuyruklu yıldız gibi davranması, olağanüstü uzun ya da yassı olabilecek biçimi ve onu açıklamak için öne sürülen birbirinden farklı fikirler, ʻOumuamua'yı bilimin belirsizlikle nasıl başa çıktığını gösteren bir örnek hâline getirdi.

Yıldızlararası cisimlerin genel tanıtımı, ʻOumuamua'nın 2I/Borisov ve 3I/ATLAS ile karşılaştırması Yıldızlararası cisimler sayfasında. Bu sayfa ʻOumuamua'nın kendisini ayrıntılı olarak ele alıyor.

Keşif ve adı

Cismi 19 Ekim 2017'de Kanadalı fizikçi Robert Weryk, Hawaii'deki Haleakalā Gözlemevi'nde bulunan Pan-STARRS1 teleskobunun verilerinde fark etti. Bulunduğunda Dünya'dan yaklaşık 33 milyon kilometre, yani Ay'ın uzaklığının yaklaşık 85 katı uzaktaydı ve Güneş'ten çoktan uzaklaşıyordu. Karen Meech, Robert Weryk ve çalışma arkadaşlarının ilk kapsamlı sonuçları 20 Kasım 2017'de Nature dergisinde yayımlandı; ardından Hubble ve Spitzer uzay teleskopları da gözlemlere katıldı.

Ad, Hawaii dilinde "izci" anlamına gelen ʻoumuamua sözcüğünden gelir: ʻou "uzanmak", vurgu için ikilenmiş mua ise "ilk, önde" demektir. Pan-STARRS ekibi adı Hawaii Üniversitesi'nden Kaʻiu Kimura ve Larry Kimura'ya danışarak seçti; anlamı kabaca "uzak geçmişten gelen ilk haberci" diye çevrilir. Baştaki işaret, Hawaii dilinde bir harf olan ʻokinadır.

Yörüngesi: keskin bir dönüş

ʻOumuamua Güneş Sistemi'ne ekliptik düzleminin kuzeyinden, kabaca Lir takımyıldızındaki Vega yönünden girdi. Bu yön, yıldızlararası cisimlerin gelmesinin en olası olduğu doğrultuya, yani Güneş'in yakın yıldızlara göre hareket yönüne yalnızca 6 derece uzaktır. Ama Vega'nın kendi hareketi hesaba katıldığında, cisim yola çıktığında Vega o bölgede değildi; yani ʻOumuamua Vega'dan gelmedi.

Güneş'in çekimiyle hızlanan cisim, 6 Eylül'de saniyede 87,71 kilometrelik en yüksek hızına ulaştı ve 9 Eylül 2017'de Güneş'e 0,255 astronomik birime, yani Merkür'ün en yakın noktasından yaklaşık yüzde 17 daha yakına sokuldu. Güneş'in kütleçekimi yolunu kuzeye doğru keskin biçimde büktü; cisim şimdi geldiği yönle 66 derece açı yapan Kanatlı At (Pegasus) yönüne ilerliyor. Yörüngesinin dışmerkezliği 1,20'dir; bu değer, gezegenlerin çekimiyle elde edilemeyecek kadar yüksektir. Güneş'ten çok uzaktaki hızı saniyede 26,33 kilometredir ve Güneş komşuluğundaki yıldızların ortalama hareketine çok yakındır.

Verileri göster

6 Eylül 2017	En yüksek hız: 87,71 km/s
9 Eylül 2017	Günberi: 0,255 AB
19 Ekim 2017	Pan-STARRS1 ile keşif
20 Kasım 2017	İlk sonuçlar Nature'da
13 Aralık 2017	Green Bank radyo dinlemesi
27 Haziran 2018	Kütleçekim dışı ivme duyuruldu
Mart 2021	Azot buzu açıklaması
22 Mart 2023	Hapsolmuş hidrojen önerisi

Biçim ve ışık eğrisi

ʻOumuamua'nın biçimini kimse görmedi; bütün bildiklerimiz parlaklığının zaman içindeki değişiminden, yani ışık eğrisinden çıkarıldı. Cismin parlaklığı saatler içinde 2,5 kadire varan, yani yaklaşık on katlık değişimler gösterdi. Bu kadar büyük bir değişim, dönerken bize bazen geniş, bazen dar yüzünü gösteren çok uzun ya da çok yassı bir cisimle açıklanabilir. Ölçülen dönme süreleri 7,3 ile 8,1 saat arasında farklılık gösterdi; çünkü ʻOumuamua tek bir eksen çevresinde düzgün dönmüyor, takla atar gibi yalpalıyor. Yalpalamanın büyük olasılıkla doğduğu sistemdeki bir çarpışmayla başladığı düşünülüyor.

Uzunluğu için 100 ile 1.000 metre, genişliği ve kalınlığı için 35 ile 167 metre arasında tahminler var. 2019'da yayımlanan bir çalışmaya göre ışık eğrisine en iyi uyan iki model, boyu eninin 8 katı olan bir puro ya da çapı kalınlığının 6 katı olan bir disk; disk biçimi daha olası bulunuyor. Rengi Kuiper kuşağı cisimlerine benzer biçimde kırmızımsıdır.

Kütleçekim dışı ivme

27 Haziran 2018'de gökbilimciler, ʻOumuamua'nın yörüngesinde kütleçekimiyle açıklanamayan küçük bir ek itme bulunduğunu duyurdu. Güneş'e en yakın olduğu dönemde bu itmenin hızında yarattığı toplam değişim yaklaşık saniyede 17 metreydi. Kuyruklu yıldızlarda böyle bir itme, Güneş'in ısıttığı buzların buharlaşıp roket egzozu gibi davranmasından gelir. Sorun şuydu: ʻOumuamua'nın çevresinde hiçbir gaz ya da toz görülmedi. Bu çelişki, ardından gelen bütün açıklama önerilerinin çıkış noktası oldu.

Hidrojen, azot ve hapsolmuş hidrojen

Doğal açıklamalar, görünmeyen bir gazın itmesine dayanıyor:

• Hidrojen buzu (2020): Mayıs 2020'de ʻOumuamua'nın, dev molekül bulutlarının çekirdeklerinde mutlak sıfırın yaklaşık 3 derece üzerindeki sıcaklıklarda oluşan, hidrojen buzu bakımından zengin cisimlerin ilk örneği olabileceği öne sürüldü. Hidrojen gazı yer teleskoplarıyla zor görülür. Ama Ağustos 2020'de ve sonrasında yapılan çalışmalar, böyle cisimlerin küçük tanelerden oluşamayacağını ve yıldızlararası yolculukta buharlaşmadan kalabilmeleri için yalnızca yaklaşık 40 milyon yıl önce Güneş'in yakınında oluşmaları gerektiğini gösterdi.
• Azot buzu (2021): Mart 2021'de sunulan bir modelde ʻOumuamua, Plüton benzeri bir ötegezegenin yüzeyinden kopmuş bir azot buzu parçasıdır. Azot buzu ışığın yaklaşık üçte ikisini yansıtır ve bu boyuttaki bir parça yıldızlararası uzayda 500 milyon yıl dayanabilir.
• Su buzunda hapsolmuş hidrojen (2023): 22 Mart 2023'te yayımlanan çalışmaya göre kozmik ışınlar, yıldızlararası yolculuk sırasında su buzunu parçalayıp içinde moleküler hidrojen biriktirmiş olabilir. Güneş'in ısısı bu hidrojeni serbest bırakınca görünmez bir itme oluşur. Bu açıklamada ʻOumuamua, Güneş Sistemi kuyruklu yıldızlarına benzeyen sıradan bir kuyruklu yıldız kalıntısıdır.

2024'e kadar Güneş Sistemi'nde de benzer biçimde, görünür gaz olmadan hızlanan 14 asteroit tanımlandı. Gökbilimciler bu yeni sınıfa "karanlık kuyruklu yıldızlar" adını veriyor; ʻOumuamua bu açıdan sınıfın ilk tanınan üyesi sayılıyor. Temmuz 2019'a gelindiğinde gökbilimcilerin çoğu cismin doğal kökenli olduğu sonucuna varmıştı, ama hangi doğal açıklamanın doğru olduğu kesinleşmiş değil.

Loeb'in güneş yelkeni iddiası

Harvard Üniversitesi'nden gökbilimci Avi Loeb ile doktora sonrası araştırmacı Shmuel Bialy, 26 Ekim 2018'de gönderdikleri makalede farklı bir olasılığı inceledi: ʻOumuamua, Güneş ışığının basıncıyla itilen ince, yapay bir güneş yelkeni olabilir miydi? Böyle bir yelken, gaz salımına gerek kalmadan ivmeyi açıklayabilirdi. Loeb sonra cismin altı olağandışı özelliğini sıralayan bir makale ve 2021'de bu fikri anlatan popüler bir kitap yayımladı.

Bilim camiasının büyük kısmı bu öneriyi olası bulmadı. Eleştirmenler, eldeki verilerin böyle bir önermeyi desteklemeye yetmediğini ve takla atarak dönen bir yelkenin bu biçimde hızlanamayacağını belirtti. Asıl itiraz, beklenen özelliklerle uyumlu daha sade doğal açıklamaların bulunması. Yapay köken fikri radyo gözlemleriyle de sınandı. SETI Enstitüsü'nün Allen Teleskop Dizisi olağandışı bir yayın saptamadı. Breakthrough Listen projesi 13 Aralık 2017'de Green Bank Teleskobu ile cismi dört frekans bandında altı saat dinledi; hiçbir dar bantlı sinyal bulunmadı ve ölçümler, olası bir vericinin gücüne 0,08 vatlık son derece düşük bir üst sınır koydu.

Lyra projesi: ʻOumuamua'ya yetişmek

ʻOumuamua'yı yakından incelemenin tek yolu ona bir uzay aracı göndermek. Yıldızlararası Çalışmalar Girişimi (i4is) bu amaçla Lyra projesini başlattı ve 5 ile 25 yıl arasında sürecek çeşitli yolculuk senaryolarını hesapladı. Çalışmada, NASA'nın Uzay Fırlatma Sistemi (SLS) roketiyle fırlatılacak bir aracın Güneş Sistemi'nden çıkarken ʻOumuamua'nın yanından saniyede 63 kilometre hızla geçebileceği gösterildi. Breakthrough Starshot teknolojisine dayanan lazerle itilen ışık yelkeni gibi ileri seçenekler de değerlendirildi. Yazarlar böyle bir buluşmanın zor ama yakın vadeli teknolojiyle yapılabilir olduğu sonucuna vardı; yine de çok hızlı bir geçişte bilimsel kazanç sınırlı kalacağı için aracın cismin yanında yavaşlayabilmesi "oldukça arzu edilir" bulundu.

Kısaca

• ʻOumuamua, 19 Ekim 2017'de Pan-STARRS1 ile bulunan ilk yıldızlararası cisimdir; adı Hawaii dilinde "izci" anlamına gelir.
• Güneş'e 9 Eylül 2017'de 0,255 AB'ye kadar yaklaştı; Vega yönünden gelip Kanatlı At yönüne gidiyor.
• Işık eğrisi çok uzun ya da çok yassı, takla atarak dönen bir cisme işaret ediyor; disk biçimi daha olası.
• Gaz görülmeden ölçülen kütleçekim dışı ivme için hidrojen buzu, azot buzu ve hapsolmuş hidrojen açıklamaları önerildi.
• Loeb'in güneş yelkeni önerisi, bilim camiasının çoğunluğunca olası bulunmuyor; radyo dinlemeleri sinyal saptamadı.
• Lyra projesi, cisme yakın vadeli teknolojiyle bir araç gönderilebileceğini gösterdi.