Gezegenlerin oluşum teorisini keşfetmeye bir adım daha yaklaştık

Çok uzun yıllardır astronomlar, gezegenlerin küçük asteroitler olan ve Edgeworth-Kuiper Kemer Nesneleri adı verilen ‘nesnelerden’ nasıl oluştuğunu anlatan bir teoriyi kanıtlamaya çalışıyorlar. Bu nesnelerin varlığı daha önceden tahmin edilmiş olsa dahi, çok uzakta ve çok küçük oldukları için en gelişmiş teleskoplarda bile yeterli doğrulukla tespit edilemiyorlardı.

Bu durum ise gezegenlerin oluşum teorisini tam olarak kanıtlayamamakla sonuçlandı. Fakat Japonya Ulusal Astronomik Gözlemevi’ndeki bilim adamları, Güneş sistemimizin kenarında bir nesne buldular ve bunun varlığını occultation adı verilen basit bir yöntemle kanıtladılar.

Occultation yöntemi

Ekip, projeleri için çok sınırlı bir bütçeye (ulusal projelerinkinin yüzde 0,3’ü kadar) sahip olduğundan, gökyüzünü gözlemlemek için nispeten küçük iki teleskop kurmaya karar verdiler. 2000 adet yıldızı seçip yaklaşık 60 saat boyunca titizlikle izledikten sonra ekip, çok büyük bütçeli araştırmalara adeta taş çıkartıp astronomi bilimi için önemli rol oynayan bir keşifte bulundu.

Araştırmacılar, gezegeni oluşturan küçük parçaları bulmak için “occultation” yöntemini kullandılar. Bu yöntem de basit olarak çok sayıda yıldızın izlenmesi ve herhangi bir nesnenin yıldızların önünden geçerken oluşturduğu gölgesinin takip edilmesi şeklinde işliyor.

Böylece Plüton’dan çok da uzak olmayan bir yerde 1,3 kilometre yarıçapında bir cisim keşfeden araştırmacılar, teorinin kanıtlanabilmesi için ulaşılması gereken kilometre taşlarından birine daha ulaşmış oldu. Gezegen oluşum teorisinin ne zaman kanıtlanacağını ise zaman gösterecek.

Gezegenler nasıl oluşur

Gezegenler genç yıldızların etrafında dönen gaz ve toz bulutlarının içinde doğar. Bir araya gelen toz zerreleri giderek büyür; çakıl taşı, kaya ve dağ büyüklüğünde parçalar oluştururlar. Başlangıçta parçalar biçimsizdir. Ancak kaya parçalarının çapı 1000 kilometrenin üzerine çıktığında kütleçekim etkisiyle küreye benzer bir hal alırlar. Bu oluşum senaryosundaki süreçlerden açıklaması en zor olanı ufak parçaların nasıl bir araya geldiği. Çünkü çapı bir milimetre ile birkaç yüz kilometre arasında olan kaya parçaları birbirlerine tutunmaz. Örneğin iki çakıl taşını fırlatarak birbiriyle çarpıştırdığınızı düşünün. Taşlar birbirine yapışmaz, aksine farklı yönlere saçılırlar. Peki, öyleyse devasa büyüklükte gezegenler nasıl oluyor da ufak toz zerrelerinin zamanla bir araya gelerek birbirine tutunmasıyla oluşuyor? Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü’nde çalışan iki gökbilimci yakın zamanlarda bu soruya bir cevap buldu.

Dr. Jonathan Squire ve Prof. Dr. Phil Hopkins, yıldızlardan ve gökadalardan gelen güçlü radyasyonun toz zerreleriyle dolu gazların hareketlerini nasıl etkilediğini kuramsal yöntemlerle incelediler. Tıpkı akarsuların kayaların etrafından geçerken kıvrılmasına benzer biçimde, genç yıldızların etrafındaki gazlar da toz zerrelerinin etrafından geçerken kıvrılıyor. Birbirine yakın birkaç kaya parçasının olması durumunda farklı kaya parçalarının etrafından kıvrılarak gelen gaz akımları birbiriyle etkileşiyor. Farklı gaz akımları kaya parçalarının bir araya gelerek yığılmasına neden oluyor. Böylece ufak kaya parçaları zamanla birikerek devasa gezegenleri oluşturuyor.

Hubble ve ışık yılı

Hubble, Dünya‘dan 1500 ışık-yılı ötede bulunan bir bulutsu içindeki Theta 1 Orionis C yıldızının çevresinde gezegen oluşumunu gösteren kanıtlar yolladı.
Colorado‘daki Boulder Araştırma Enstitüsü‘nden Profesör Henry Throop, makalede “toz parçacıklarının gezegen oluşturduğunu Hubble sayesinde ilk kez gördüklerini” belirtti. Throop, “Gördüğümüz toz kümesi büyük parçacıklardan oluşuyor. Bazı parçacıklar iri kum tanesi büyüklüğünde. Bir gezegenin oluşum evrelerini izliyoruz” ifadesini kullandı.

Güneş Sistemimizi oluşturan ana nebulanın çapının 20 parsek olduğu düşünülmektedir. Güneş sistemi bu nebulanın sadece 0.01-0.1 parsek çapındaki bir parçasının çökmeye, yoğunlaşmaya başlamasıyla meydana gelmiştir.

Güneş öncesi nebulası adını verdiğimiz bu parçada yoğunlaşmaya neden olan, daha doğrusu katalizör görevi gören şeyin süpernovalardan yayılan şok dalgaları olabileceği tahmin edilmiştir. Bu şok dalgaları sayesinde ortamdaki gaz ve toz kümelenmeye başlar ve kütleçekimi etkisiyle yıldız sistemleri meydana gelir. Süpernovalar kütlesi oldukça yüksek olan ve dolayısıyla kısa ömürlü olan yıldızların ömürlerinin sonuna gelince infilak etmeleri sonucu etrafa şok dalgasıyla birlikte içlerindeki materyali de saçarlar.

Demir elementinin kararsız izotoplarından olan 60Fe ve benzer şekilde aluminyum izotopu 26Al, sadece süpernova patlamalarıyla ortaya çıkan ürünlerdendir ve Dünya’ya düşmüş meteoritlerde bu izotoplar bulunmuştur. 60Fe daha eser miktarda bulunduğu için Güneş Sistemi’ni oluşturan etkiyi yaratacak patlamadan çok daha önceki çevrimlerden arta kaldığı düşünülmektedir fakat 26Al miktarı, etrafta 20 Güneş kütlesinden daha büyük bir yıldızın Güneş Sistemi oluşmadan önce patladığını ve sistemimizi oluşturacak gaz ve toza etki ettiğini doğrulamakta.

Supernova’dan gelen şok dalgasının etkisiyle kümelenmeye başlayan bulutsu kütleçekimsel olarak baskın hale geldiğinde çökmeye başlar. Merkezde yoğun bir çekirdek oluştuktan sonra kütleçekimsel alan büyüyüp etraftaki gazları da çekmeye başlar ve daha da büyür. Akresyon adı da verilen bu süreçle etraftaki gazlar sistemin içine dahil edilir ve sistem dışarıdan bağımsız bir hale gelir. Bu andan itibaren içsel süreçlerle evrilme devam eder.

Merkezdeki çekirdek, etrafından madde aldıkça daha az hacme sıkışan bulutsu açısal momentumunu korumak için çok daha hızlı bir şekilde dönmeye başlar. (bir patencinin kendi etrafında dönmeye başladığı sırada kollarını ve bacaklarını bir araya topladığında hızlanması da aynı nedenden dolayıdır.) Sisteme yandan baktığımız zaman, nebulanın yukarısından ve aşağısından çekilen parçacıkların çarpışmaları ve dikey enerjilerini bu şekilde yok etmeleri nedeniyle sistem yüksekliğini kaybedip genişleyerek bir disk şeklini almaya başlar. Gezegenlerin Güneş ile neredeyse aynı düzlemde yer almalarının nedeni budur. (bkz: çökme zamanı ve disk oluşumu)

Gezegenleri nasıl açıklarız?

Gökyüzündeki bazı nesnelerin yıldızlara göre hareketli olduğu binlerce yıldır biliniyor. Eski Yunanlılar, gökyüzünde dolaşan bu nesnelere “asteres planetai” (gezen yıldızlar) demişler. Ancak, o zamanlar her şeyin Dünya çevresinde dolandığı sanıldığından, bir gökcisminin gezegen olması için gökyüzünün yıldızlardan oluşan fonunda hareketli olmasının yeterli olduğu düşünülüyordu.

1800’lerin ortalarından sonra, Güneş Sistemi, 9 gezegen ve çok sayıda küçük gezegenden oluşan bir sistem olarak kabul ediliyordu. Bunların yanı sıra, kuyrukluyıldızların da Kuiper Kuşağı olarak adlandırılan ve Neptün’ün yörüngesinin ötesinde bulunan bir kuşakta yoğunlaştığı düşünülüyordu. Kuiper Kuşağı, 1992 yılına kadar yalnız kuramsal olarak öngörülüyordu. 1992’den sonra, Plüton’un yörüngesini de içine alan bu bölgede birtakım buzlu gökcisimleri keşfedilmeye başlandı.

İşte bu kuşağın keşfinden sonra, Plüton’un durumu sorgulanmaya başlandı. Ardı ardına keşfedilen, Sedna ve Quaoar gibi büyüklükleri Plüton’unkine yaklaşan Neptün-ötesi cisimler, tartışmaları iyice alevlendirdi.

29 Temmuz 2005’te keşfi duyurulan ve adı Eris konan gökcismi, bardağı taşıran damla oldu. Çünkü Eris, Plüton’dan büyüktü. Gökbilimciler, gelişen teleskoplar ve görüntüleme teknikleri sayesinde benzer gökcisimlerinden daha yüzlercesinin keşfedilebileceğini düşünüyorlar.

Bu gelişmeler üzerine, Uluslararası Astronomi Birliği (IAU), Ağustos 2006’da gezegenin yeni bir tanımını yaptı. Buna göre bir gökcisminin gezegen sayılabilmesi için, başlıca üç koşulu yerine getirmesi gerekiyor. Birinci koşul, gezegenin bir yıldızın çevresinde dolanması. İkinci koşul, gezegenin kütlesinin onun yuvarlak bir biçim alması için yeterli olması. Üçüncü koşulsa “komşuluğunu temizlemiş olması” yani, yörüngesi civarında kendine benzer başka gökcisimlerinin bulunmaması.Bu tanıma göre daha önce bir gezegen sayılan Plüton, şimdi bu tanımının dışında kalıyor. Çünkü komşuluğunu temizlemiş durumda değil. Yörüngesi civarında kendisine benzeyen çok sayıda gökcismi bulunuyor. Birinci ve ikinci koşulu yerine getiren, ancak üçüncü koşulu yerine getiremeyen, yani komşuluğunu temizleyememiş olan gökcisimlerine “cüce gezegen” deniyor. Bu tanıma göre Plüton, Eris ve eskiden bir küçük gezegen olan Ceres “cüce gezegen” sınıfına giriyor.