Bu yazı, 6 yazıdan oluşan “Güneş Sistemi” yazı dizisinin 1. yazısıdır.

Güneş Sistemi I: Güneş Sistemi ve Oluşumu
Güneş Sistemi II: Dünya, Merkür ve Ay
Güneş Sistemi III: Venüs ve Mars
Güneş Sistemi IV: Jüpiter ve Satürn
Güneş Sistemi V: Uranüs ve Neptün
Güneş Sistemi VI: Güneş Sistemi Kalıntıları

Okuma Süresi: 11 dakika

Biz insanlar için büyük bir anlam ifade etse de Güneş sistemi, evrendeki yıldız sistemlerinden yalnızca bir tanesi. Bu sistemin merkezinde ise orta boyutta bir yıldız olan Güneş ve etrafında dönen sayısız gök cismi bulunmakta. Yazı dizimizde de sizlere Güneş sistemindeki bu gök cisimlerini tanıtacağız.

Güneş

Yıldızımız olan ve dolayısıyla Dünya üzerindeki havayı ve iklimi doğrudan etkileyen Güneş, Dünya üzerindeki yaşamın temel kaynağıdır. Ototrof canlılardan bitkilerin fotosentez tepkimelerinde ışık enerjisini kullanarak inorganik maddelerden organik madde sentezi sayesinde biz ve diğer memeliler besin zincirinde yer bulabilmekteyiz. Güneş enerjisi çok eski dönemlerden beri kullanılmaktadır. Başlangıçta yabani olan bitkilerin (buğday gibi) evcilleştirilmesi ile birlikte tarım devrimi yapılmış ve türümüz yerleşik hayata geçerek daha güvenli bir hayat sürdürme imkânına sahip olmuştur.

Güneş, Dünya’ya 8 ışık dakikası mesafede olmasından dolayı bize en yakın yıldız olma özelliğindedir. Güneş’ten sonra en yakın yıldız olan Alpha Centauri ise yaklaşık 4,3 ışık yılı mesafede ve Güneş’e oranla yaklaşık 300.000 kat daha uzakta bulunmaktadır. Bu sebeple Güneş, en başarılı inceleyebildiğimiz ve evrende çokça bulunan yıldızlar hakkında bilgi edinebildiğimiz önemli bir kozmik cisimdir.

Güneş bir yıldız olduğundan nasıl oluştuğu ve nasıl evrimleşeceği gibi soruları Yıldız Evrimi yazı dizimizde yanıtlamıştık. Buraya tıklayarak bu bilgilere ulaşabilirsiniz.

Güneş Sistemi ve Oluşum Teorileri

Evrende nerede olduğumuz antik çağlardan beri cevaplanmayı bekleyen önemli bir soruydu. Yanıtlar ise Kopernik’e kadar zamanla değişiklik gösterse de çoğunluğu gözleme dayanmayan, genelde felsefi cevaplardan oluşuyordu. Aralarında gerçeğe yakın cevaplar olsa da neredeyse tamamı bilimsel yöntem kullanılarak elde edilmediğinden yanlış yorumlanmaya açık cevaplardı. Astronominin doğuşuyla beraber evrendeki yerimiz defalarca kez irdelendi ve en sonunda Dünya’nın ve Güneş’in yeri 17. yüzyılda hemfikir olduğumuz bir gerçek haline geldi.

Galileo’nun daha önceden farklı amaçlar için kullanılan teleskobu gökyüzüne bakmak için kullanması peş peşe yaptığı keşifleri de beraberinde getirdi. Güneş sistemimizde bulunan Venüs’ün evrelerini ve Jüpiter’in uydularını keşfeden de Galileo’nun kendisiydi. Keşiflerinin basit ve şu anki imkânlarla herkesin yapabileceği bir gözlem gibi gözükse de bu keşiflerin astronominin gelişimi için çok önemli bir yer tuttuğu aşikârdır.

Günümüzde keşfedildiği kadarıyla Güneş sistemi; 1 yıldız (Güneş), 8 gezegen (Merkür, Venüs, Dünya, Mars, Jüpiter, Satürn, Uranüs, Neptün), 5 cüce gezegen (Ceres, Plüton, Eris, Haumea, Makemake), 185 uydu (Ay-Dünya, Phobos ve Deimos-Mars, Io ve Europa- Jüpiter, Titan-Satürn vb.), 4 halka sistemi (Jüpiter, Satürn, Uranüs ve Neptün) ve sayısı bir milyondan fazla asteroit içermektedir.

Çokça cisim barındıran Güneş sisteminin nasıl meydana geldiği hakkında 17. yüzyılda ortaya atılan görüşler 21. yüzyıldakilerin atası niteliğindedir. Kant ve Laplace’ın birbirinden bağımsız ve farklı görüşlerine atfedilen Kant-Laplace bulutsu hipotezi (Kant-Laplace nebular hypothesis) ilk başta Kant tarafından ortaya atılmıştır. Kant’ın bulutsu hipotezi daha genel, evreni kapsayan bir kozmogoni iken Laplace’ın fikirleri Güneş sisteminin oluşumunu açıklar. İki hipotez de başlangıçta bir nebulanın varlığında hemfikirdir. Ancak aradaki fark, Kant’ın hipotezinin bulutsunun (nebula) belli bölgelerinde kütleçekimin fazla olmasından dolayı gökcisimlerinin oluşmasıyken, Laplace’ın hipotezinin ise bulutsunun etrafında dönen gaz ve tozların merkezkaç kuvvetinden dolayı dışarı savrulmasıyla Güneş sistemindeki cisimlerin oluşumunu açıklamasıdır.

Bulutsu teorisi, bilimin ve teknolojinin getirdiği yeni bakış açılarıyla birlikte günümüzde Güneş sisteminin oluşumunu ve aynı zamanda Güneş sisteminde bulduğumuz nesneleri ve onların dağılımlarını en iyi açıklayan teori olarak kabul ediliyor. Buna göre, büyük olasılıkla bir süpernova patlamasından artakalan toz ve gaz dolu bir gaz bulutu, kütleçekim etkisiyle içindeki materyalleri bulutsunun merkezine doğru yaklaştırdı. Merkezde biriken materyaller önyıldız (protostar) adı verilen ve daha sonra Güneş’i oluşturacak olan yapıyı oluşturdu. Önyıldızın etrafında dönen materyaller gitgide önyıldızın merkezine doğru bulutsunun yarıçapı küçülecek şekilde yaklaştı ve açısal momentumun korunumu gereği bulutsunun dönüş hızı arttı. Sonunda kendi etrafında hızlıca dönen bulutsu, disk şeklinde bir yapıyı meydana getirdi ve zamanla bu disk düzleşerek daha sonra gezegenleri oluşturdu.

Gezegenlerin oluşumunu açıklamak için ise başka bir teoriye daha ihtiyacımız var. Çünkü bulutsu teorisi gaz ve toz bulutlarının nasıl birleşip gezegenleri oluşturduğu konusunda bir fikir belirtmiyor. Yoğunlaşma teorisi (condensation theory) tam da bu konuya açıklık getiriyor. Bu teorideki en önemli rolü ise ölmüş yıldızlardan yayılan mikroskobik galaktik toz oynuyor. Bulutsulardan gezegen oluşumu sürecindeki iki önemli faktör olan soğuma ve yığılma, galaktik tozlar sayesinde gerçekleşiyor. Kızılötesi radyasyon yayarak bulutsudaki sıcak malzemelerin soğumasını sağlayan bu tozlar, sıcaklığın düşmesiyle moleküllerin hareket hızını yavaşlatarak iç basıncı düşürüyor. Böylece kütleçekimin de etkisiyle bulutsu kendi içine çökerek yığılıyor. Bunun sonucunda bulutsu içindeki malzeme, kaotik çarpışmalar sonucu bazen dağılarak bazen ise birleşerek aynı çığ düşmesinde yüksekten inen kar kütlesinin gittikçe büyümesi gibi birbirlerine eklenerek gezegencikleri oluşturuyor.

Gezegenlerin Oluşumu

Gezegenlerin oluşumu ise iki ayrı kısımda kayasal gezegenler ve gaz devlerinin oluşumu şeklinde iki alt başlığa ayrılarak değerlendirilebilir.

Kayasal gezegenler, galaktik tozların etkisiyle yığılımlı büyüme (accretion) süreciyle oluşur. Bu mikroskobik partiküller elektromanyetik kuvvetlerin etkisiyle (Parçacıkların küçüklüğü düşünüldüğünde elektromanyetik kuvvetler kütleçekim kuvvetinden çok daha etkindir.) birleşir ve daha büyük parçaları oluşturur. Parçalar büyüdükçe kütleçekim kuvveti de büyüdüğünden yığılımlı büyüme işlemi ivmelenerek devam eder. Daha sonrasında yeterli büyüklüğe ulaştıktan sonra bu cisimlere gezegencik (planetesimal) adı verilir. Gezegenciklerde çeşitli dış etkiler sonucu yörüngelerinde değişmeler ve çarpışmalar gerçekleşir ve sonunda sabit bir yörüngeye yerleşen yeterince büyük cisimler kayasal gezegenleri oluşturur.

Gaz devlerinin oluşumu da aynı kayasal gezegenler gibi yığılımlı büyüme süreciyle oluşur. Aralarındaki temel fark ise kayasal gezegenlerin donma çizgisinin (frost line) Güneş’e yakın bölgesinde, gaz devlerinin ise donma çizgisinin Güneş’e uzak tarafında kalmasıdır. Bunun bir sonucu olarak gaz devlerinin oluşumunu sağlayan birikme, büyük kütleli buz parçalarının yığılmasıyla oluştu. Kayasal gezegenlerinkinden daha büyük kütlesi olan bu gezegencikler, çok yüksek kütleçekimine sahip olduğundan bulutsudaki serbest gazları kendi etrafına çekti ve böylece etrafına kalın bir atmosfer oluşturdu.

Gaz devlerinin oluşumu hakkında günümüzde halen muğlak noktalar bulunmaktadır. Bu oluşum esnasında büyümekte olan gezegenler arasında meydana gelen etkileşimler, gezegenlerin nerede ve nasıl oluştukları hakkındaki birçok sorunun cevabında kritik bir öneme sahiptir. Bu konudaki görüşlerden bir tanesi de Jüpiter ve bazı gaz devlerinin ilk başta oluştukları yerin aslında Güneş’ten daha uzakta olduğu ve daha sonrasında Güneş’e yakınlaşarak ‘’göç’’ ettiği şeklinde. Sebebi ise teorisyenlere göre, bulutsu (nebula) ile gaz devlerinin o zamanki halleri arasında meydana gelen sürtünmeden kaynaklandığı yönünde.

Uyduların Oluşumu

Gezegenlerin etrafında dönen uyduların ise temelde üç farklı şekilde oluştuğu düşünülüyor. Bunlardan biri gaz devlerinin uydularının oluşumudur. Jüpiter, Satürn ve Uranüs’ün uyduları bu üç gezegen oluşurken kütleçekim etkisiyle gaz ve tozları kendi yörüngesine çektiğini belirtmiştik. Gezegenlerin etrafında toplanan bu materyaller aynı Güneş sisteminin oluşumundaki bulutsudaki gibi gezegenin etrafında birikerek bir disk oluşturdu. Bu diskin merkezde kalan kısımları ise gaz devlerini meydana getirdi. Bir diğer uydu oluşumu fikri ise gezegenciklerin bazı oluşumunu tamamlamış gezegenlerin yörüngesine oturarak uyduları oluşturmasıdır. Buna örnek olarak Mars’ın uyduları olan Phobos ve Deimos örnek verilebilir. Dünya’nın uydusu Ay’ın oluşumu ise diğer oluşum teorilerinden farklı olarak iki farklı gezegenin (Dünya ve Theia) çarpışması sonucu oluştuğu teorisi genelde kabul görmektedir.

Halka Sistemlerinin Oluşumu

Güneş sisteminde var olan diğer bir yapı da halkalar. Halkalar, gezegenlerin etrafındaki sayısız partiküllerin bir yörünge üzerinde dönmesiyle oluşur. Sistemimizde Jüpiter, Satürn, Uranüs ve Neptün’ün olmak üzere dört tane halka sistemi yer almaktadır. Yapısal olarak farklılık gösteren bu halkaların oluşumuyla alakalı ise iki farklı teori mevcuttur. Bir tanesi, var olan bir asteroit veya kuyrukluyıldızın gezegenlerin etrafında dönen eski bir uyduya çarpıp parçalamasıyla beraber saçılan parçaların düzensiz bir şekilde yörüngeye girmesiyle halkaların oluştuğu ve kütleçekimden kaynaklanan gelgit kuvvetlerinin bu parçaların bir araya gelmesini engelleyerek halkanın bozulmasını önlediği yönündedir. Diğer teori ise bunun tam aksine küçük partiküllerin yine gelgit kuvvetlerinin etkisiyle büyük bir uydu oluşumuna uygun bir ortamı oluşturmadığı yönünde. Ancak hangi teorinin hangi gezegen için geçerli olduğu ise şu an için hâlâ bir bilimsel tartışma konusu olmayı sürdürmektedir.

Asteroit Kuşağı

Asteroit kuşağı ise Mars ve Jüpiter’in yörüngeleri arasında bulunan gezegen oluşturacak kadar büyük olmayan kayaların (gezegencikler) bulunduğu bir bölgedir. Jüpiter’in uyguladığı kütleçekim kuvveti, kayaların gezegen oluşumunda geçtiği yığılımlı büyüme aşamasını engellemektedir. Öte yandan Kuiper Kuşağı ve Oort Bulutu’na da gaz devlerinin çekim etkisiyle birçok küçük kaya parçası girmektedir. Birkaçı ise nadiren iç Güneş sistemini ziyaret etmekte ve bunlara kuyrukluyıldız ismi verilmektedir. Ayrıca bu buzlu gezegenciklerin gaz devlerinin yörüngesinde değişiklik meydana getirdiği ve bazı kuyrukluyıldızların da içlerinde bulunan buz halindeki suyu Dünya’ya getirdiği de bilinmektedir.

İçinde bulunduğumuz sistemin ve elemanlarının oluşum teorilerinin zamanla değişimini böylece görmüş olduk. Bilim ve teknolojinin ilerlemesiyle beraber gelişen ve değişen teoriler, her geçen gün bizi daha doğru olana yaklaştırıyor. Evrenin tamamı düşünüldüğünde Güneş sisteminin kapladığı yerin önemsizliğini de düşünürsek kendi sistemimizin oluşumuyla alakalı hala cevaplandırılmamış soruların olması bilimin ne kadar ufuk açıcı bir deneyim olduğunu bir kez daha gözlemlemiş oluruz.

Hazırlayan: Burak Çelikten & Eray Kaya

İTÜ Astronomi Kulübü Üyeleri