Astronotlardan merhaba! Bugün sizlerle Güneş Sisteminin biraz uzak kısımlarından bahsedeceğiz. Güneş sisteminde kaç gezegen var? Neden bazılarına cüce diyoruz? Plüton’un günahı ne? Neptün ötesi cisimler nedir? Bol bol sorumuz var bugün.
Her şeyden önce en temelden başlamak lazım. Gezegen kelimesinin bilimsel tanımını doğru düzgün bir yapalım önce. Güneş’in yörüngesinde dolanan ve bu yörüngeyi temizlemiş olan küresel gök cisimlerine gezegen denir. Bu tanımda gezegen olmanın 3 şartı var: en başta Güneş’in yörüngesinde dolanan dedik. O yüzden başka yıldızların etrafında dolanan gök cisimlerine gezegen demiyoruz, ötegezegen diyoruz. Tanımdaki ikinci madde bulundukları yörüngeyi temizlemiş olması.
Yörüngeyi temizlemiş olması ne demek?
O yörüngede kendisinden ve uydularından başka hiçbir gökcismi bulunmayacak demek. 3. maddemiz de küresel şekilde olması yani Güneş’in etrafında kafasına göre dolanan küçük patatesleri gezegen olarak saymıyoruz. Bu tanıma göre Güneş sisteminde şimdilik 8 gezegen var. Biliyorsunuz önceden Plüton da gezegen sayılıyordu ancak daha sonrasında yapılan gözlemler gösterdi ki Plüton’un yörüngesinde Plüton gibi binlerce gök cismi bulunuyor. Yani Plüton ikinci maddeyi sağlamamış oluyor. Bu yüzden artık gezegen olarak anılmıyor.
O zaman Mars ve Jüpiter arasındaki asteroit kuşağında yer alan cisimler de mi cüce gezegen sınıfına giriyor?
Kısmen evet. Bu kuşaktaki cisimlerden küresel olanları cüce gezegen sınıfına giriyor. Asteroit kuşağındaki en büyük cisim olan Ceres buna bir örnek. Ama kuşaktaki daha küçük cisimler, yani küresel bir şekil almak için yeterli kütleçekimine sahip olmayan cisimler asteroid olarak sınıflandırılıyorlar.
Daha fazla derinlere inmeden önce Güneş sisteminin genel bir haritasını çizelim.
Şöyle başlayalım: Sistemimizin merkezinde Güneş var. Sonra Merkür, Venüs, Dünya ve Mars gezegenleri geliyor. Bunlar kayasal ve küçük gezegenler. Bu dördüne iç gezegenler diyoruz. Mars’tan sonra asteroit kuşağı dediğimiz bölge var, burada irili ufaklı binlerce asteroid ve cüce gezegen var. Asteroid kuşağından sonra Jüpiter, Satürn, Uranüs ve Neptün geliyor. Bu gezegenler iç gezegenlerden çok daha büyük ve tamamen gazdan oluşuyorlar. Güneş sisteminin gezegenleri burada bitiyor. Neptün’ün Güneş’e uzaklığı yaklaşık 30 astronomik birim. Neptün’den sonra, Güneş’e uzaklığı 30 ile 50 astronomik birim arasındaki bölgeye Kuiper kuşağı diyoruz. Burada Plüton dahil irili ufaklı 100,000’in üstünde gökcismi var.
Peki Kuiper kuşağından sonra ne geliyor?
Kuiper kuşağından sonra Dağınık Disk denilen bir bölge geliyor. Buradaki cisimlerin dış merkezlikleri hayli yüksek, yani bunların yörüngeleri aşırı eliptik. Ayrıca yörünge düzlemleri de Güneş sisteminin yörünge düzlemine 45 dereceye varan açılar yapıyor. Dağınık Disk’in bir bölümü Kuiper kuşağı ile iç içe geçiyor. Şu ana kadar bildiğimiz en ağır cüce gezegen olan Eris de burada bulunuyor. Bu bölge 500 astronomik birim uzaklığa kadar varıyor. Aynı zamanda kısa dönemli kuyruklu yıldızların da kaynağı burası. Daha da uzağa, yaklaşık 50,000 astronomik birim, yani hemen hemen 1 ışık yılı uzağa gittiğimizde Oort bulutuyla karşılaşıyoruz. Oort bulutu, buzlu cisimlerden oluşan ve uzun periyotlu kuyruklu yıldızların kaynağı olan hipotetik küresel bir bulut.
Neptün’ün yörüngesinin ötesindeki tüm cisimler Neptün ötesi cisimler sınıfına giriyor. Kuiper kuşağı, Dağınık disk, Oort bulutu… Tüm bu bölgelerdeki cisimler komple Neptün Ötesi Cisim olarak adlandırılıyor. Geçtiğimiz 10 yıl içinde yapılan gözlemler, keşfedilen bu Neptün Ötesi cisimlerin yörüngelerinde bir tuhaflık olduğunu gösterdi, özellikle de Dağınık Diskteki cisimlerin. Tabi bunların yörüngelerinin tesadüf eseri bu şekilde olması da mümkün, ama bu olasılık yüzde bir civarında. Ama eğer Güneş’ten 300 ila 1000 astronomik birim uzaklıkta, kütlesi 5 ila 15 dünya kütlesi arasında bir gezegen varsa, Neptün ötesi cisimlerin yörüngelerindeki bu anormallik anlam kazanıyor.
Henüz böyle bir 9. gezegen gözlemlenmedi, sorun da bu. Yörünge hesapları orda bir gezegen olması gerektiğini söylüyor. Eğer bu gezegen varsa neden hala gözlemlenmedi? Burda en önemli problem bu olası gezegenin yerini tam olarak bilmememiz. Teknik olarak elimizde o uzaklıkta ve o kütlede bir gezegeni gözlemleyecek güçte teleskoplar var. Ama işte tam olarak nereye bakacağımızı bilemiyoruz. Gökbilimciler olası konumları gözlemleyerek 9. gezegeni aramaya devam ediyorlar, her an yeni bir gezegenimiz daha olabilir yani.
O zaman bölüm ismindeki sorumuza gelelim: Neptün ötesindeki cüce gezegenlerin garip yörüngelerini açıklayacak bu kütle bir karadelik olabilir mi?
Teorik olarak evet. Hatta bazı gökbilimciler şimdiye kadar gözlemlenememiş olmasını bu cismin bir kara delik olmasına bağlıyor. Biliyorsunuz kara delikleri direkt olarak gözlemleyemeyiz, sadece etrafındaki maddeyi tespit edebiliriz. Eğer karadeliğin etrafında keşfetmemize yetecek kadar ışıma yapan madde bulunmuyorsa karadeliğin ordaki varlığını bilmek neredeyse imkansız. Ama karadelik fikrindeki asıl sıkıntı şu: daha önce hiç bu kadar küçük kara delik gözlemlenmedi. Büyük yıldızların ömürlerinin sonunda patlamasıyla oluşan yıldızsal kara delikler ve gökadaların merkezindeki süperkütleli kara delikleri gözlemledik. Ama bunların hepsi Güneş’ten kat kat daha büyük. Karşılaştırmayı kolaylaştırmak amacıyla Güneş’in kütlesinin yaklaşık 333.000 Dünya kütlesine denk olduğunu belirteyim. Burada bahsettiğimiz kütleyse en fazla 15 Dünya kütlesi. Bu kütledeki bir karadelik ancak bir portakal büyüklüğünde olabilir. Teorik olarak bu büyüklükteki karadelikler Büyük Patlama’dan yaklaşık 1 saniye sonra, bebek evrendeki yoğunluk farkları sebebiyle oluşmuş olabilir.
Bunlara ilksel karadelikler deniyor ve bu ilksel karadeliklerin oluşması için herhangi bir kütle sınırı yok, dolayısıyla 15 Dünya kütlesinde bir ilksel karadelik var olabilir. Hatta karanlık maddeyi açıklayan hipotezler arasında bunların ilksel karadelik olduğu fikri de var. Dev boyutlardaki karadelikleri bile ancak çevresinde madde varsa gözlemleyebiliyoruz. Peki bize çok yakın olsa da bir portakal büyüklüğündeki karadeliği gözlemleyebilir miyiz? İhtimaller düşük olsa da, bir iki yöntem var. Örneğin mikromercekleme avına çıkabiliriz. Mikromercekleme dediğimiz olay kütleçekimsel merceklemenin küçük olanı.
Kütleçekimsel mercekleme, uzayda bir kütleyi, örneğin bir gökada kümesinin arkasındaki cisimleri normalde görememeyi bekleriz. Ama bir gökada kümesinin kütlesi o kadar büyüktür ki arkasındaki cismin ışığını büker ve bir mercek etkisi yaratır. Böylece arkadaki cismi de görebiliriz. Teorik olarak cisim hangi kütlede olursa olsun merceklenme etkisi yapar, ama tabi büyük olanlarını görebiliyoruz.
Bir diğer yöntemse, bu portakal büyüklüğündeki karadeliğe herhangi bir cismin, örneğin bir kuyruklu yıldızın düşmesini beklemek. Karadeliğe düşen cisim yaklaştıkça hızlanacaktır. Hızlandıkça sıcaklığı artacak ve daha çok ışıma yapacak. Karadeliğe yaklaştıkça bu ışıma artacak. İşte gökyüzünde bu tür ışımanın peşine düşersek o karadeliği yakalayabiliriz.
Peki başka bir noktadan yaklaşalım konuya. Elimizdeki gezegen oluşum teorileri 9. gezegen hakkında ne söylüyor?
Güneş sisteminde Neptün’ün ötesinde bulunan olası bir gezegen 3 yolla oluşmuş olabilir: Birincisi, Güneş sistemi oluşurken şu an bulunduğu yörüngede oluşmuş olabilir. Ama o bölgede o kütlede bir gezegen oluşturacak yeterli zaman ve kütle yok. İkincisi, Güneş sisteminin daha iç bölgelerinde oluşup sonradan dışarı sürüklenmiş olabilir. Ama bu sürüklenme durduk yere olmayacağı için bir etki lazım. Böyle bir etkiye dair kanıtımız yok. Üçüncüsü, Güneş sistemi dışında oluşmuş ve zaman içerisinde Güneş’in çekim etkisine kapılarak aramıza katılmış olabilir.
Bu ihtimallere ilişkin bilimsel araştırmalar var mı?
2019 yılında Jakup Scholtz ve James Unwin tarafından yayımlanan bir makale bu üçüncü ihtimali tartışıyor. Bu makalede şu soruyu sormuşlar: Eğer 9. gezegen varsa ve sistemimize dışarıdan dahil olduysa, bunun bir ilksel karadelik olma ihtimali nedir? Buldukları sonuç şu: Güneş’in yıldızlararası ortamdan bir gezegen yakalama olasılığıyla bir karadelik yakalama olasılığı birbirine oldukça yakın. Sonuç olarak, Neptün ötesi cisimlerin yörünge anormalliklerini çözebilecek olası bir dokuzuncu gezegen varsa ve bu gezegen yıldızlararası ortamdan Güneş’in çekimine kapılıp geldiyse, pekala bir ilksel karadelik de olabilir. Hatta bu makalede bu ilksel karadeliğin nerden gelmiş olabileceğine dair bir öneri de var. 25 yılı aşkın süredir devam eden bir proje var: Optik Kütleçekimsel Merceklenme Deneyi. Bu deney kapsamında teleskoplar gökyüzünde kütleçekimsel merceklenmeleri gözlemleyerek karanlık madde arıyorlar. Bu gözlemlerin sonucunda tespit edilen mikromerceklenmelerden 6 tanesi bizi ilgilendiriyor. Gökadamızın merkez bölgesi yönünde, yaklaşık 8 kiloparsek uzaklıkta 6 tane mikromerceklenme gözlemlenmiş. Bunlara sebep olan kütleler 0,5 ila 20 Dünya kütlesi arasında. Bunlar ya yıldızlararası ortamda dolaşan başıboş gezegenler olabilir, ya da ilksel karadelikler olabilir. Az önce bahsettiğim makalede diyor ki, eğer Güneş’ten 8 kiloparsek uzaklıkta ufak bir ilksel karadelik topluluğu varsa, aralarından bir tanesi Güneş’in çekimine kapılıp yörüngeye girmiş olabilir.
Anlaşılan o ki 9. gezegeni keşfedecek olan ekibin aynı anda ilk ilksel karadelik gözlemi yapma ihtimali de var. Bir taşla iki kuş.
Kaynaklar: