Astronomi ve Uzay Bilimleri

Güneş sistemimizi oluşturan büyük gezegenleri ve uydularını gördük. Bu gezegenlerin arasındaki uzayın tamamen boş olduğunu düşünmek yanlıştır. Bu boşlukta sistemin küçük üyeleri olan kuyruklu yıldızlar, küçük gezegenler ve gök taşlan ile beraber gaz ve toz parçacıkları bulunur. Küçük üyelerin toplam kütleleri Ay’ın kütlesi yöresindedir. Bu küçük cisimlerin incelenmesi gök bilimcilere güneş sisteminin oluşumu konusunda ip uçları verdiği için çok önemlidir.

Küçük   Gezegenler
Küçük gezegenler çok küçük oldukları için çıplak gözle geceleyin gök yüzünde görülemezler. 1800 yıllarına kadar insanoğlu bunların varlığından habersizdi. 1781 yılında Uranüs keşfedildiğinde, Titius-Bode yasasının doğruluğu iyice kanıtlanmış oldu. Bu nedenle zamanın gök bilimcileri, Güneş’ten 2.8 GB uzaklıktaki kayıp gezegeni  aramaya   başladılar.   1801 yılında bu araştırma sonuca ulaştı ve tam 2.8 GB uzaklığında Ceres adı verilen bir gezegen bulundu. 1802 ve 1807 yılları arasında gezegen benzeri üç küçük cisim daha keşfedildi. Bunların Güneş’e olan uzaklıkları 2.3 ile 2.8 GB arasındaydı. Çapları küçük olduğu için bunlara küçük gezegen adı verildi. 1890 yılına gelindiğinde, küçük gezegenlerin sayısı 300 ü bulmuştu. Bunlara keşif sıra numarası verilir, yörüngesi saptandıktan sonra ise keşfeden kişi ona bir isim verir Örneğin; 1 Ceres, 2 Pallas, 4 Vesta gibi. içlerinde bir tane/siniry,adı da Ankara’dır. Bugün yörüngesi bilinenlerin sayısı 2000′den fazladır ve 100000 tanesi keşfedilmeyi beklemektedir. En büyükleri 1 Ceres’dir ve çapı 1020 km yöresindedir Büyük olanları hariç, diğerleri küre değil düzensiz bir şekle sahiptirler.

 Küçük gezegenlerin çoğu, Mars ve Jüpiter gezegenleri arasındaki bölgede bulunur ve büyük gezegenler gibi Güneş etrafında bir yörüngede doıanırlar. Çok az sayıda olan bazıları da bu bölgenin dışında bulunurlar ve bunların basık elips yörüngeleri Merkür yörüngesini keser. Dolayısıyla bunların Yer’e çarpma olasılıkları vardır. Bu tür yörüngeye sahip olanlara, Apollo küçük gezegenleri adı verilir. Apollo, Icarus ve Eros bunlara örnektir. Bugün bilinen Apollo küçük gezegenlerinin sayısı 15′ten fazladır ve dünyamıza çarpma olasılığı olduğundan dolayı bunların yörüngelerini gök bilimciler dikkatle incelerler Bu türlerin kökeni olarak ya büyük kütleli Jüpiter gezegeninin tedirginlik etkisi ile ilk yörüngelerinden çıkarılmış küçük gezegenler veya ölü kuyruklu yıldız çekirdeği oldukları ileri sürülmektedir.

Küçük gezegenlerin diğer bir türü de Jüpiter yörüngesinde dolanırlar. Bunlar Jüpiter’in 60^ arkasında ve 60′ önünde yer alırlar. Bu noktalara gök biliminde Lagrange noktaları denir ve bunlardan birinde 45 tane küçük gezegen bulunmuştur Trojan adı verilen bu türün üyeleri içinde bugüne kadar bilinen en büyüğünün adı Hektor’dur. 300 km uzunluğunda ve 100 km genişliğinde, yumurtamsı bir cisimdir. Bunların Jüpiter yörüngesinde oluştukları ileri sürülmektedir.

Son olarak Jüpiter dışında da küçük gezegenler bulunmaya başlanmıştır. Bunlardan ilki olan 2060 Chiron 1977 yılında keşfedilmiştir. Güneş etrafındaki yörüngesi, Satürn yörüngesi ile Uranüs yörüngesi arasında yer alır.Keşfedildiğinde gök bilimciler onuncu gezegen olduğunu ileri sürdüler, fakat özellikleri saptandığında onun küçük gezegen olduğu anlaşıldı Yapısının kirli buzdan oluştuğu sanılmakta ve bu nedenle eğer birgün Satürn’ün tedirginlik etkisi ile Güneş’e yakın bir yörüngeye geçerse gök yüzünü süsleyen büyük bir kuyruklu yıldız olur. Çapının 300 km yöresinde olduğu tahmin edilmektedir Son yıllarda bu türden iki küçük gezegen daha bulundu.

Küçük gezegenlerin tayfları incelenerek yapıları anlaşılmaya çalışılmıştır. 2.8 GB uzaklığında bulunanların çoğu, demir ve kayadan oluşmuştur. Bazılarının yüzeyinde içinde su barındıran mineraller vardır. 4 Vesta’nın yüzeyi ise bazaltik lavlarla kaplıdır. Daha dış bölgelerde bulunan küçük gezegenlerin yüzeyi ise, su ve karbonca zengin bir materyal ile kaplıdır. Bu nedenle bunların güneş ışığını yansıtma yüzdeleri, yani aklık dereceleri küçüktür. Jüpiter yöresindeki küçük gezegenlerin kaya ve buzdan oluştukları ileri sürülmektedir. Apollo türünün üyelerinin yapısı ise yukarıda anlatılanların tam bir karışımıdır. Apollo türü küçük gezegenlerde, metal ve mineraller bol miktarda bulunduğundan ve Yer’e çok yakın geçtiklerinden dolayı, bunlardan insanoğlunun nasıl yararlanacağı konusunda uzay merkezlerinde uzun zamandır plânlar yapılmaktadır. Bir diğer konu da bunların yüzeyine inmek ve kalkmak için Ay’dakinden çok daha az enerji gerekeceğidir: Uzay istasyonu faaliyete geçtiğinde, saf nikel ve demir içeren bir Apollo küçük gezegeninde madencilik yaparak, gerekli materyali Yer’den taşımaya göre çok daha ekonomik elde etmek mümkün olacaktır.

Kuyruklu  Yıldızlar

Gök yüzünün en görkemli küçük cisimleri kuyruklu yıldızlardır. Yörüngelerinde hareket ederken güneş sisteminin iç bölgelerine ve özellikle Yer’e yaklaştıklarında uzun kuyrukları, gök yüzünün büyük bir bölümünü kapsar. Dikkatli incelendiğinde, arka plândaki yıldızlara göre hareketli olduğu hemen anlaşılır. Ne yazık ki böyle görkemli görünen kuyruklu yıldızların sayısı çok çok azdır. Sönük olanların sayısı ise fazladır ve sadece teleskoplarla gözlenebilir. Kuyruklu yıldızlar, güneş sisteminin dışından bir hiperbolik yani açık bir yörünge izleyerek Güneş’e çok değişik yönlerden yaklaşırlar, yani yörüngelerinin ekliptik düzleminde olma koşulu yoktur. Bunlara aniden görünen cisimler denilir, ne zaman ortaya çıkacakları bilinmez. Bir bölümü de güneş sistemine bu şekilde girdikten sonra büyük gezegenlerin çekim etkisi ile yörüngelerini değiştirerek kapalı elips yörüngelerde dolaşmaya başlarlar ve güneş sisteminin içinde kalırlar. Bunlara da dönemsel kuyruklu yıldızlar denir ve bir daha ne zaman görünecekleri kesin olarak bilinir. Dönemsel kuyruklu yıldızların en güzel örneği Halley’dir. Kayıtlı ilk gözlemi i.O. 467 yılında yapılan Halley, son kez 1986 yılında gözlendi, ingiliz gök bilimci Edmund Halley onun 1682 yılında yapılan gözlemlerini inceledi ve yaklaşık her 76 yılda bir gözüken bu görkemli cismin aynı kuyruklu yıldız olduğunu kanıtladı. Bu nedenle ona Halley kuyruklu yıldızı adı verildi.

Bugün kuyruklu yıldızlara, onu keşfedenin (Enke ky.) veya keşfedenlerin (ıkeya-Seki ky.) adları verilmektedir. Amatör gök bilimcilerin en çok   uğraş   verdiği   bir   araştırma   alanıdır.   Yılda   yaklaşık   20-30   ky. keşfedilmektedir. Bu keşiflerde amatör gök bilimcilerin katkısı oldukça fazladır Aşağıda açıklandığı gibi bu tür cisimler Güneş’e yaklaştıkça parlaklıkları arttığından, amatör gök bilimciler bir kuyruklu yıldız keşfedebilmek için, sabahleyin Güneş doğmadan önce doğu, akşam vakti Güneş battıktan sonra ise batı ufkunu uzun süre dürbünle tararlar. Bu zor gözlem tekniğinin yanında ayrıca bilgiye de gereksinim vardır. Taradıkları bölgelerdeki bulutsuları (yıldızlararası bulutlar) ezbere bilmeleri gerekir, çünkü bunların görünüşü kuyruklu yıldızların görünüşü ile hemen hemen aynıdır.

Bir kuyruklu yıldızın fotoğrafı çekildiğinde onun parlak bir baş bölgesi ve bu bölgenin içinde bir çekirdeği olduğu ve son olarak da sönük bir kuyruğu olduğu görülür. Kuyruk her zaman Güneş’in aksi yönünde uzanır, örneğin, Güneş battıktan sonra batı utkunda bir kuyruklu yıldız görürseniz onun kuyruğu gök yüzüne doğrudur. Çıplak gözle kuyruk kısa gözükmesine karşın teleskopla bakıldığında veya totografı çekildiğinde onun çıplak gözle görülenden daha uzun olduğu anlaşılır. Çekirdek, bu cismin tek katı olan bölgesidir ve boyutu 1-20 km arasındadır. Yapılan ayrıntılı araştırmalardan, çekirdeğin kirli buzdan, yani toz ve buz karışımından oluştuğu bulunmuştur. Baş ve kuyruk bölgesi ise gaz ve tozdan oluşmuştur.
Kuyruklu yıldız Güneş’e yaklaştıkça Güneş ışınlan çekirdeği ısıtır ve buz buharlaşmaya başlar ve buharlaşan gazlar serbest kalan tozlarla birlikte çekirdeği sarar. Güneş ışınlarının ışınım basıncı ile bu gaz ve tozlar, doğal olarak Güneş’in aksi yönünde sürüklenmeye başlar ve kuyruğu oluşturur. Bu nedenle kuyruklu yıldız Güneş’e yaklaştıkça kuyruğu büyür, uzaklaştıkça kuyruk yavaş yavaş küçülür.

Kuyruklu yıldızların güneş sistemi düzlemine çok değişik açılarda geldiği daha önce belirtilmişti. Yörüngelerinin bu özelliğinden, onların Güneş sistemini saran uzayda disk benzeri değil de küresel bir hacimden geldiklerini söyleyebiliriz. 1950 yılında Hollandalı bilim adamı Jan Oort, o zamana kadar gözlenen   kuyruklu   yıldız  yörüngelerini   inceleyerek   bu   küresel   kuşağın Güneş’ten 50000 GB uzaklıkta yer aldığını ileri sürdü. Milyonlarca kuyruklu yıldızın bulunduğu bu kuşağa Oort bulutu adı verildi. Güneş sisteminden çok uzakta olan bu bölgede yer alan kuyruklu yıldızlara, Güneş’in uyguladığı çekim kuvveti kadar diğer yakın yıldızların uyguladığı çekim kuvveti de önem kazanır. Bulutta meydana gelen tedirginlikler sonucu kuşaktan ayrılan kuyruklu yıldızın güneş sistemine gelerek geri kuşağa dönmesi yaklaşık 30 milyon yıl alır. Bunlara uzun dönemli kuyruklu yıldızlar diyoruz. Uzun dönemliler eğer yörüngelerinde hareket ederken Jüpiter’in yeteri kadar yakınından geçerlerse onun çekim etkisiyle yörüngeleri değişir ve artık güneş sistemi içinde dolanmaya başlarlar. Bunlara da kısa dönemli kuyruklu yıldızlar denir. Bunların içinde en kısa döneme sahip olan Encke (3.3 yıl), bilinen en uzun döneme sahip olan Rigollet (151 yıl) ve en meşhur olanı ise Halley (76 yıl) kuyruklu yıldızıdır. Halley’in 1986 ziyareti sırasında Giotto uzay aracı, ilk kez bir kuyruklu yıldızın çekirdeğinin ayrıntılı fotoğraflarını çekmeyi başardı. Kısa dönemli kuyruklu yıldızlar Güneş’e her yaklaştıklarında buharlaşma süreci ile önemli ölçüde kütle kaybederler. Bu nedenle dönemli bir kuyruklu yıldız bir gün ölebilir. Halley’in son gelişi çok sönük oldu ve Güneş’ten uzaklaşırken iyice parçalandığı dolayısıyla bir daha yani 2062 yılı ziyaretini yapamayacağı ileri sürülmektedir.

Akan  Yıldızlar

Güneş sistemi içinde çok değişik yörüngelerde dolaşan her türlü kaya parçasına gök taşı denir. Örneğin; ölen bir kuyruklu yıldızın katı küçük çekirdeği, yine kuyruklu yıldızdan parçalanma süreci sırasında açığa çıkmış toz parçacıkları ve parçalanmış Apollo türü küçük gezegen artıkları Boyutları 10 km çaplı kaya parçalarından başlar, 1 mikron büyüklüğündeki toz parçalarına kadar değişir. Gök taşlarının büyük olanlarının kökeni küçük gezegenler, küçük olanların kökeni ise kuyruklu yıldızlardır. Eğer uzayda bol miktarda bulunan bu gök taşlarının yörüngeleri Yer yörüngesi ile kesişirse, gök taşı büyük bir hızla (12-72 km/sn) Yer atmosferine girer. Meydana gelen sürtünme ile gök taşı ısınır ve ışık saçmaya başlar. Bu olaya, akan (kayan) yıldız adı verilir. Özellikle açık yaz gecelerinde her insanın gördüğü hatta niyet tuttuğu bu olayın aslında uzaydaki yıldızlarla bir ilişkisi yoktur, bu olay bize çok yakın bir konumda, Yer atmosferinde meydana gelir.

Yer’den yaklaşık 120 km yukarıda ışık saçmaya başlayan gök taşlarının çoğu 60 km yukarıda yanıp biter. Bunlar boyutları çok küçük olanlardır Eğer gök taşı yeteri kadar büyükse Yer yüzüne kadar ulaşabilir. Böyle büyük olanlar gök yüzünde çok daha fazla ışık saçtığı için bunlara ateş topu adı da verilir. Yer’e ulaşan gök taşlarının sayısı çok azdır. Yılda 2-3 tane tuğla büyüklüğünde gök taşı bulunmaktadır.  1972 yılında ağırlığı yaklaşık 1000 ton olan bir gök taşı Yer atmosferine hafifçe değerek yoluna devam etti. Eğer bu gök taşı dünyamıza çarpsaydı, bir nükleer bombanın patlamasına eş bir enerji açığa çıkardı ve birçok canlının ölümüne neden olabilirdi. Yer tarihinde böyle büyük çarpışmalar olmuştur ve bu çarpışmalar sonucu oluşan kraterlerden bazıları hâlâ şekillerini korumaktadır. Bunlardan bir tanesi ABD’nin Arizona eyaletindedir ve çapı 1200 metredir. Bu krateri meydana getiren çarpışmanın yaklaşık 2500 yıl önce olduğunu ve diğer birtakım bilimsel bulgular altında, böyle büyük çarpışmaların çok seyrek olduğunu söyleyebiliriz.

Yer’e ulaşabilen gök taşları yandığı için siyahtır ve atmosferde gazla sürtünmesinden dolayı da yüzeyi cilalanmış gibi düzdür. Kimyasal bileşimleri ve yapıları birbirinden farklıdır. Bu bakımdan onları üçe ayırabiliriz: 1) Demirli gök taşlarının yapılarında bol miktarda demir ve demir birleşenleri vardır. Bunlar; %91 demir, %8′i nikel, ve az miktarda da kobalt ve silikat içerirler Parçalanıp incelendiklerinde Yerdeki kayalara benzemediği ve kristalleşmiş olduğu görülür. 2) Taş ve demirli göktaşlarında ise metal ve SıO hemen hemen aynı orandadır. Bazılarında olivin adı verilen magnezyumlu birleşikler de vardır. 3) Taşımsı gök taşları ise yersel kayalara çok benzerler. Kimyasal birleşimleri; %42 oksijen, %20 silisyum, %16 magnezyum ve %16’sı da demirdir. Bugüne kadar ele geçen gök taşlarının %93′nün taşımsı, ancak %5′inin demirli olduğu görülmüştür. Demirli gök taşlan daha dayanıklı olduğu için   doğada   bulunan   gök   taşlarının   çoğu   bu   türdendir.    Radyoaktif izotoplardan hareketle yapılan yaş tayinlerinden gök taşlarının 1-4 milyar yıllık oldukları yani güneş sistemimiz ile aynı yaşta oldukları, bulunmuştur. Bu nedenle uzun yıllar yapılarını koruyan bu küçük cisimlerin incelenmesi ile güneş sisteminin başlangıçtaki koşulları hakkında ve nasıl oluştuğu konusunda bazı ip uçları elde edilebilir.

Yılın belirli gecelerinde akan yıldızların sayısı çoğalır. Bu olaya da akan yıldız yağmuru adı verilir. Eğer her akan yıldızın ışığının gök yüzünde yıldızlara göre izlediği yol, bir gök atlası üzerine çizilirse, tüm bu yolların bir noktada kesiştiği görülür. Yani o gece, tüm gök taşlarının gök yüzünde bir noktadan geliyormuş izlenimini verir. Bu noktaya saçılma noktası denir. Aslında hepsi birbirine paralel yörünge izleyen gök taşları atmosfere girmektedir. O geceki akan yıldız yağmuru bu saçılma noktasının bulunduğu takımyıldızın adı ile anılır. Örneğin; Perseid, Leonid akan yıldız yağmuru gibi. Akan yıldızların yörüngeleri incelendiğinde, onların kısa dönemli kuyruklu yıldızların yörüngeleri ile hemen hemen çakıştığı anlaşılmıştır. Kuyruklu yıldızdan buharlaşma süreci ile ayrılan toz parçacıkları kuyruklu yıldızın yörüngesinde dolanmaya devam ederler. Yer yörüngesi ile kuyruklu yıldız yörüngesi kesiştiğinde de bu toz parçacıkları atmosferimize girerek akan yıldız yağmurlarını oluştururlar. Bu nedenle bazı akan yıldız yağmurları da o yörüngeyi paylaşan kuyruklu yıldızın adı ile anılır; örneğin, Bielid akan yıldız yağmuru gibi. Bazı önemli akan yıldız yağmurları ve meydana geldikleri yaklaşık tarihler, Çizelge 3 5te verilmiştir.

SORULAR
1 Dünya büyüklüğünde bir gezegen oluşturmak için kaç tane küçük gezegene gereksinmeniz var, merak ettiniz mi? Bir küçük gezegenin çapını 120 km, Yer yarıçapını da 12000 km alarak merakınızı gideriniz.
2.  Bu akşam, bulunduğunuz yerde eğer hava açıksa, gök yüzüne bakın. Gezegenleri görebilir misiniz, onları yıldızlardan ayırt edebilir misiniz? Eğer gök yüzünde Ay varsa, yaklaşık olarak Güneş’in doğduğu ve battığı noktaları Ay’la birleştiren yarım çember yöresine bakın. Bildiğiniz gibi bu, ekliptik düzlemidir. Tüm gezegenler bu düzleme yakın hareket ederler Burada gördüğünüz parlak bir cismin gezegen olup olmadığını anlamanız için ekteki gök haritalarına bakın. Eğer gök haritasında yoksa bu, bir gezegen demektir. Bulgunuzdan emin olabilmeniz için bazı bilimsel dergilerde yayınlanan, o aya ilişkin gök haritalarını da inceleyebilirsiniz. Unutmayın, gök haritalarını incelemek, kent haritalarını incelemek kadar ilginçtir.
3.  Okulunuzun veya bir arkadaşınızın teleskopu varsa, bu teleskopla Jüpiter’i inceleyiniz. Bu gözlemi gerçekleştirmek için, teleskopunuzun çapı 10 cm veya daha büyük olması gerekir, ikinci olarak da sizlerin büyük bir sabıra sahip olmanız gerekir, önünüze bir defter, kalem alarak Jüpiter’in yüzeyinde gördüğünüz her şeyi resimlemeye çalışın. Kuşakları ve bölgeleri görebiliyor musunuz? Hangi bölgeler daha parlaktır? Jüpiter’in güney yarım küresinde olan mı yoksa kuzey yarım küresinde olan mı? Büyük Kırmızı Lekeyi (BKL) görebildiniz mi? Uydularını da işaretlediniz mi? Yaklaşık bir saat sonra uyduların konumlarını defterinize tekrar işaretleyiniz. Bir fark gördünüz mü?
4.  Aynı teleskopla Satürn’ü inceleyiniz ve halkasının görünüşünü defterinize not ediniz. Halkanın size göre kaç derece eğik olduğunu tahmin edebilir misiniz? Halkadaki Cassini boşluğunu görebiliyor musunuz? Yaklaşık 1 sene sonra aynı gözlemi tekrarlayınız, halkanın eğiminde bir fark görebilir misiniz, niçin? Satürn yüzeyindeki olguları da defterinize işaretlediniz mi? Orada da bölgeler ve kuşaklar var mı?
5.  Kolunuzda bugün kullandığınız bir saat ile sizi önce Merkür, sonra sırasıyla Venüs ve Mars yüzeyine bıraksak (yaşayabileceğiniz çevre koşulları içinde); orada bir günün ve bir yılın ne kadar sürdüğünü söyleyebilir misiniz? Yer yüzünde ortalama insan ömrü 65 yıl iken; bu, hangi gezegenlerde dana az, hangilerinde daha fazladır? En uzun geceler ve en kısa geceler hangi gezegendedir?
6. Çapı 15 cm veya daha büyük ve büyütmesi de 250 yöresinde olan bir teleskopla Mars gezegenini karşı konumda iken incelersek, yüzeyinde herhangi bir ayrıntı görebilir miyiz? Kutup başlıkları küçük parlak görünüşleri ile ilk göze batan olgulardır. Herhangi bir karanlık olgu görebiliyor musunuz? Bu gözlemi birkaç gün tekrarlayınız ve saptadığınız farkları tartışınız.
7.  Gezegenler içinde Yer küre’ye en çok yaklaşan gezegen hangisidir? Bu sorunu çözmek için defterinize güneş sisteminin bir modelini çiziniz Tüm gezegenlerin Güneş etrafındaki yörüngelerini, Ek- 6′daki (Sayfa 264) çizelgede yer alan verileri kullanarak göstermeye çalışınız.