Güneş Sistemi, evrendeki Samanyolu Galaksisi’nin içinde yer almaktadır. Güneş Sistemi, Güneş’in etrafında dönen 8 gezegen ve bu gezegenlerin yörüngelerinde dolanan uyduları ile çok sayıda gök cisminden oluşmaktadır. Güneş Sistemimizde bulunan başlıca gök cisimleri; Güneş (yıldız), gezegenler sırası ile: Merkür, Venüs, Dünya, Mars, Jüpiter, Satürn, Uranüs ve Neptün’dür. Bu gezegenlerin uyduları Ay (Dünya), Io (Jüpiter), Titan (Satürn)… gibi 166 uydu ile Güneş Sistemi’nin içinde bulunmaktadır. Cüce gezegenler ve onların uydularının yanı sıra Mars ile Jüpiter arasındaki asteroit kuşağında Ida adlı asteroit ve daha bir çoğunun yanı sıra Kuiper kuşağı ve bulutsular ile kalabalık bir sistemin içindeyiz. Fakat, hemen hemen her sistem böyle.
Güneş Sistemi ve başlıca üyeleri.
Güneş Sistemimizin oluşumu hakkında birçok teori ortaya atılmıştır. Bu teoriler de pek tatmin edici değildir ama bir teori var ki biraz olsun insanların bu merakını gideriyor. Bu teoriye göre Samanyolu Galaksisi’ndeki bir nebulanın yani gaz toz bulutunun bir kısmı zamanla yoğunlaşarak Güneş Sistemimizi oluşturmuştur. Bu teori Bulutsu kuramı, Bulutsu varsayımı olarak bilinir.
Güneş Sistemi’nin yaklaşık 4.6 milyar yıl önce büyük bir dönen toz bulutundan oluştuğu düşünülüyor. Bu düşünce ilk olarak 1734 yılında Emanuel Swedenborg tarafından bir teori olarak öne sürülmüş, daha sonra Immanuel Kant 1755 yılında bulutsu varsayımını genişleterek teoriye katkıda bulunmuştur. Bu dönen toz bulutunu tam olarak dev bir moleküler bulut olarak da ifade edebiliriz.
Hubble Uzay Teleskobu gibi teknolojideki ilerlemeler sayesinde bizim Güneşimize benzer yıldızların doğumunu gözlemlemek için uzayın derinliklerine bakabiliyoruz ve bu gözlemlerimize dayanarak Güneş Sistemimizin oluşumuna dair daha fazla bilgi sahibi oluyoruz.
Dev bir toz bulutundan adım adım bir gezegen sisteminin oluşumu.
Dev bir toz bulutu
Samanyolu Galaksisi ve diğer galaksiler de nebula (bulutsu) olarak bilinen muazzam büyüklükteki gaz ve toz bulutlarıdır. Yıldızlar bu bulutsular içinde doğarlar. Bizim yıldızımız, Güneş de böyle bir bulutsunun içinde oluştu.
Belki de ölmekte olan bir yıldızdan yani bir süpernova patlamasından gelen şok dalgası toz parçacıklarını tetikledi ve bu toz parçacıkları birlikte yoğun bir küresel bulut oluşturmak üzere bir araya geldiler. Bulutun çekirdeği daha fazla tozu çektikçe, bulutun kütleçekimsel çekim gücü arttı. Daha fazla tozun birikmesiyle bulut kendi üzerine çöktü. Bu olduğunda, bulutun dönme hızı arttı. Bulutun ekvatorunda dönme kuvvetleri bu düzlem boyunca tozun çekilmesini engelledi, bu da yoğun bir çekirdek etrafında dönen disk içinde bulutun düzleşmesine neden oldu.
Bir yıldız doğuyor
Diskin merkezinde daha fazla kütle biriktikçe, sıcaklık çarpıcı bir şekilde arttı. Sonunda nükleer reaksiyonları oluşturacak yeterince enerji birikmiş oldu. Hidrojen atomları helyuma dönüşmeye başladı güçlü patlamalar içinde ve büyük miktarlarda enerjiyi serbest bırakarak. Bu Güneş’in doğuşuna işaretti, bugün mevcut olan Güneşimize benzer bir yıldız hâline gelmesi ise 1 ila 10 milyondan fazla yıl arasında alan bir zaman zarfınca sürdü.
Benzer yıldızlarda olduğu gibi, ilk zamanlarda Güneş onun oluşumundan arta kalan gaz ve toz ile çevriliydi. Gaz molekülleri ve toz parçacıkları arasındaki bir dizi çarpışmalar sayesinde, Güneş’i çevreleyen bu karışım bir yıldızın çevresinde bir disk oluşturdu. Gezegenler de bu disk içerisinde oluştu. Animasyon: L. Close, http://athene.as.arizona.edu/~lclose/teaching/a202/lect4.html
Sıra gezegenlerin oluşumuna geldi
Gezegenler ve asteroitler gibi diğer dünya dışı cisimler toz diskinin döndüğü düz bir düzlemde oluştular. Elektrostatik kuvvetler veya yapışkan karbon kaplamalar birbirine yapışarak kümeler oluşturmuş toz parçacıklarıdır. Bu yapışmalar sıklaştıkça kayalar oluşmuştur. Karşılıklı kütleçekimi kayaların da bir araya gelmesine ve sonunda gezegenlerin oluşmasına neden olmuştur. Bu malzemelerin bir araya gelmesi accretion, gezegenimsi yapıların toplanması olarak bilinen bir süreçtir. Bu süreç öncesinde, oluşmaya başlayan yıldızın (ön yıldız- proto yıldız) yörüngelerinde dolanan neredeyse uydumuz Ay büyüklüğünde birbiriyle çarpışan birçok gezegen parçası vardır. Bu çarpışmalardan kiminde gezegen parçaları birbirlerini yok ederken kimileri de bir araya gelip daha da büyürler. Aralarından en büyükleri olarak kalan gezegen parçaları neredeyse bozulmadan kalırlar ve işte günümüz Güneş Sistemi’nin gezegenleri belirmeye başlar.
Genç karasal gezegenler diskte oluşmak üzere ama hâlâ çarpışmalar sıklıkla devam ediyor ve yüksek bir oranda genç yıldız Güneş’e meteor düşmesi sürmekte. Credit: Don Dixon
Günümüz Güneş Sistemi’ndeki gezegenlerin yapısına baktığımızda karasal yapıda ve gaz yapıda iki türde gezegenlerin olduğunu görebiliriz. Güneş’e daha yakın olan gezegenler karasal yapıda iken Güneş Sistemi’nin ortalarından, Jüpiter’den sonrası dev gaz gezegenlerden oluşmaktadır. Güneş’in oluşumunu bulutsu teorisi nasıl bir açıklama getirebiliyorsa, böyle iki türde gezegenlerin oluşumuna da bulutsu teorisi açıklık getirmektedir. Gezegenlerin ilk oluşumlarında proto-Güneş’e olan uzaklıklarına göre gaz ve toz bulutundan element ve malzeme olarak aldıkları içerik değişmektedir.
İlk oluşmakta olan Güneş’ten uzaklığa bağlı olarak sıcaklığın ve malzemelerin değişimi.
Kaynak: http://www2.astro.psu.edu/users/caryl/a10/lec18_2d.html
Bunu yandaki grafikten görebilirsiniz. İç gezegenler olarak adlandıracağımız Merkür, Venüs, Dünya ve Mars karasal gezegenleri su, metan gibi elementlerden ziyade metallerden oluşmuşlardır. Güneş Sistemi’nin dış gezegenleri Jüpiter, Satürn, Uranüs ve Neptün Güneş’ten oldukça uzaktadırlar. Yandaki grafiğe göre de metan ve hidrojeni yapılarında tutabilen gezegenlerdir. İşte bu dev buz parçaları “bulutsu yakalama” adı verilen işlemle hidrojen ve helyum gazını yakalamış ve yapılarında tutabilmişlerdir. Düşük yoğunluklu ve dev boyutlara sahip olmalarının altında ise bu durum yatar. Bu dev gaz gezegenlerinin uydularının oluşumu da bulutsu yakalama işlemi ile açıklanabilir. Aslında karasal ve gaz yapıdaki gezegenlerin Güneş’ten uzaklığına göre oluşmaları sıcaklık ile doğrudan ilişkilidir. Oluşmakta olan Güneş’in ilk ışımalarından sonra Güneş’e daha yakın olan gaz ve toz bulutundan geriye kalan en büyük ölçekli gezegen parçalarında kayalar ve metaller sıcaklıkla yoğunlaşırken hidrojen bileşikleri buharlaşır. Güneş’in çok daha ötesinde ise sıcaklığın azalmasıyla metaller ve kayaların yanı sıra hidrojen bileşikleri de yoğunlaşmaya başlar ve dev gaz gezegenleri de böylece oluşmuş olur.
Güneş artık ışımaya başlamıştır, içinde nükleer reaksiyonlar insanoğlu için sonsuz denilebilecek bir döngüye sonunda başlamıştır. Bu sırada Güneş’in yakınlarında ve çok uzaklarında çeşitli büyüklüklerde metallerden, buz parçalarından, hidrojen gazından ve çeşitli elementlerden yani o ilk muazzam toz ve gaz bulutundan geriye kalan gezegen parçalarının arasından çarpışmalardan kurtulan en büyük parçalar gezegenleri oluşturmuştur. Güneş’in ilk ışımalarının ardından Güneş rüzgarı kendini hissettirmeye başlayarak Güneş’i oluşturan bulutsudan geriye kalan toz ve gazı yıldızlararası ortama sürükler. Bu geçmişteki Güneş rüzgarının günümüzden daha kuvvetli olduğu düşünülüyor, bu da etkisinin daha şiddetli olduğu anlamına gelir. İşte bu şiddetli Güneş rüzgarı da çevresindeki gazı temizler. Gazın yanı sıra bir gezegen oluşumunda yer alamamış artık parçaları da beraberinde sürükler. Bu artık parçaları da günümüzdeki asteroitleri ve kuyrukluyıldızları oluşturmaktadır. Mars ile Jüpiter arasındaki asteroit kuşağının bu Güneş rüzgarının etkisiyle oluştuğu bir ihtimal olarak düşünülmektedir. Aynı zamanda Güneş rüzgarının sürüklediği toz ve gaz yapıları Jüpiter gibi dev gaz gezegenlerin etrafında döndüğü bilinmektedir. Örneğin Satürn’ün halkaları bu toz ve gaz yapılarından oluşmaktadır. Güneş rüzgarının etkilerinden belki en önemlisi gezegen oluşumunun durmasına neden olmasıdır. Çünkü Güneş rüzgarının etkisiyle toz ve gaz yapıları ile gezegenimsi parçalar gezegen oluşumuna katkı sağlayamadan Güneş’ten uzağa itilmişlerdir.
Bu animasyon sistemdeki gezegenlerin oluşumunu göstermektedir. Güneş’in doğumundan önce bu moleküler bulut soğuktu. Biz animasyonda çekirdeğe yaklaşırken protostar denilen önyıldızın yörüngesinde dönen bir malzeme diski görüyoruz. Kütleçekimi altındaki daralma tarafından enerji serbest bırakıldıkça kırmızı renk parlamaya başlıyor. Gaz bulutları geliyor ve diskin üzerinden gidiyor ve sonra genç Güneş’ten bir rüzgar başlıyor ve diskteki gazı, tozu temizliyor. Animasyon: NASA JPL’den G. Rieke ve M. Roessler.
Bulutsu teorisi ile Güneş Sistemimizin oluşumu bu şekilde açıklanıyor ancak bilimde hiçbir şey kesin değildir. Bilim ve teknolojinin ilerlemesiyle anlayışımızın değişmesi sonucu Güneş Sistemi’nin kökeni hakkında daha fazla bilgi sahibi olabiliriz gelecekte. Burada anlattıklarımız bile bilinenlerin çok az bir kısmı hatta oldukça küçük bir özeti. Farklı farklı kaynakları inceleyerek Güneş Sistemimizin oluşumu bildiklerimizin çok daha fazla olduğunu göreceksiniz. Yine de bildiklerimiz bilmediklerimizin yanında çok azdır.
Güneş Sistemi’nin Kaderi
Bilim insanları yıldızların her zaman aynı kalmadıklarını düşünüyorlar. Biz Güneşimizin ve Güneş Sistemimizin 4.6 milyar yıl önce uzayda toz ve gaz bulutunun çökmesiyle oluştuğunu düşünüyoruz. Güneş şimdi orta yaşlarında bir yıldız ve etrafında 8 gezegen dönüyor ve bunların dışında başka gök cisimleri de var Güneş Sistemi yakınlarında. Bir 5 milyar yıl sonra, bilim insanları Güneş’in dış katmanlarının genişlemesiyle içindeki enerjinin büyük bir kısmını salacağı ve kırmızı bir deve dönüşeceğini düşünüyorlar. Bu olurken, iç gezegenlerin çoğu yok olacak ve evet Dünya dahil. Sonunda, bu 5 milyarlık zaman sürecinin ardından 100 milyon yıl sonra Güneş’in artık enerji üretmesi mümkün olmayacak ve bir beyaz cüceye dönüşecek bir küçük gezegen büyüklüğünde olacak.
Güneş Sistemi Gezegenleri yazı dizisi
Kuark Bilim Topluluğu Bilim Sitesi’nde Güneş Sistemi’nin Oluşumu isimli bu yazımızla beraber artık yeni bir yazı dizisi daha kaleme alınmaya başlamış bulunmaktadır. Bu yazı dizisinde bol görsel içerikli yazılarımızla Güneş Sistemi hakkında bir çok bilgiyi hatırlamayı ve yenilerini de öğrenmiş olmayı umuyoruz, hep birlikte. Yazı dizisinde ele alacağımız konuların dağılımını aşağıdaki gibi listeledik, ilerleyen zamanlarda bir değişiklik olabilir elbette.
- Güneş
- Merkür
- Venüs
- Dünya
- Mars
- Jüpiter
- Satürn
- Neptün
- Uranüs
- Asteroit Kuşağı
- Cüce Gezegenler
- Ceres
- Plüton
- Eris
- Kuiper Kuşağı
- Oort Bulutu
Yıldızımız Güneş’i anlattıktan sonra Güneş’e olan uzaklıklarıyla gezegenleri ve ardından Asteroit kuşağının özelliklerini ifade etmeye çalışacağız. Cüce gezegenlerden sonra da Güneş Sistemimizin en uç noktalarındaki Kuiper Kuşağı’nı ve Oort Bulutu hakkında bilgi vermek istiyorum. Bu yazı dizisini tamamladıktan sonra muhtemelen başka bir yazı dizisi ile Güneş Sistemi’ndeki uyduların bir kısmına göz atacağız. Bu yazımızda Güneş Sistemi’nin nasıl oluştuğu hakkında bir fikir vermeye çalıştık ve aslında yazı dizimize geniş bir giriş de yapmış olduk. Yeni yazılarımızda görüşmek üzere…
Yazı dizimizi Facebook’taki Kuark.Org – KBT Bilim Sitesi sayfasından ya da twitter sayfamızdan takip edebilirsiniz. Ayrıca e-bültenimize e-posta adresinizi bırakıp mailinize gelen aktivasyon bağlantısını tıkladığınızda bu yazı dizimiz dahil diğer yazılarımızı e-posta kutunuzdan takip edebilirsiniz.
Gökhan Atmaca, MSc. facebook.com/anadoluca | twitter.com/kuarkatmaca
Kaynaklar:
- http://www.nhm.ac.uk/nature-online/space/planets-solar-system/formation/
- http://www.windows2universe.org/our_solar_system/formation.html
- http://tr.wikipedia.org/wiki/G%C3%BCne%C5%9F_Sistemi’nin_olu%C5%9Fumu_ve_evrimi
- http://rasathane.ankara.edu.tr/files/2013/02/Gunes_Sistemi.pdf
- http://ircamera.as.arizona.edu/NatSci102/NatSci102/lectures/solarsysform.htm
- http://www.phy.olemiss.edu/~luca/astr/Topics-Solar/Formation-N.html
- http://gokbilim.com/dergi/gunes-sisteminin-olusumu/
- http://www2.astro.psu.edu/users/caryl/a10/lec18_2d.html
- http://astronomy.ege.edu.tr/~sevren/Dersler/AstronomiyeGirisI/Gunes_Sisteminin_Olusumu.pdf
Ayrıca bakınız: “Güneş Sistemi’nin Oluşumu”, Ümit Fuat Özyar, Astronomi Diyarı
