Dünya Fizik / Astrofizik Jüpiter Mars Neptün Tüm Yazılar Venüs

Güneş Sistemi Teorileri 1

our-solar-system-in-perspective
Facebooktwittergoogle_plusredditlinkedintumblrmail

Güneş sisteminin ve gezegenlerin oluşumuna dair eski çağlardan beri bir çok görüş bildirildiyse de bunlar bilimsel olmaktan uzaktadırlar. Her ne zaman gök cisimlerinin nasıl ve hangi güçler tarafından hareket ettiklerine dair elimizde fiziksel ve matematiksel modeller geliştirilmeye başlandıysa, teoriler de ancak o zaman bilimsel forma girmeye başlamışlardır. Bu açıdan miladı Newton olarak kabul edersek pek de yanılmış olmayız. Newton’un kütleçekim yasaları güneş sisteminin işleyişini ve evrimini araştırmak isteyen bilim insanlarına gerekli olan bilimsel zemini hazırlamıştır.

Bu sayede son 250 yıl içinde gözlemser veriler ışığında bir çok oluşum modeli geliştirilmiştir. Bu modeller yapısal olarak tek bir sistem olarak evrilenler (monistik) ve başka bir yıldızın müdahelede bulunmasıyla evrilenler (dualist) şeklinde ikiye ayrılırlar.

18.yy’da Comte de Buffon dualist bir teori önermiş, Emanuel Swedenborg ve Immanuel Kant ise monistik bir görüş bildirmişlerdir. Kant’ın varsayımı üzerinden hareket eden Pierre-Simon Laplace teoriyi daha detaylı bilimsel bir forma soktuğu için ilerleyen yıllarda çoğu çalışma bu teori üzerinden şekillenmiştir.

Laplace’ın teorisinde bulunan açıkları 19.yy’da Édouard Roche gidermeye çalışmış fakat başarılı olamamıştır. 20.yy’a gelindiğinde ise astronomlar açısal momentum ve gezegen oluşumu gibi başlıca problemleri çözmek amacıyla 15’ten fazla model geliştirmişlerdir. Ortaya konulan neredeyse her teori açıklayabildiği şeyler olduğu gibi açıklayamadıkları gözlemsel veriler de içerir. Belirli sorunları açıklamak için geliştirilen bir model her ne kadar üzerinde durduğu sorunu açıklayabilse de başka bir teorinin açıkayabildiği kısımlarda problemler yaşayabilmektedir fakat parça parça açıklamalarda bulunan bu denemeler sayesinde sonraki yıllarda daha çok açıklamayı tek bir potada eritebilen daha tutarlı teoriler geliştirilmesine ön ayak olmuşlardır.

Buffon’un Teorisi

Bir fransız naturalisti olan Georges Comte de Buffon‘un 1949’da yazdığı Natural History: General and Particular kitabında öne sürdüğü teori dualist sınıfına girmektedir. Güneş’e çarpan bir kuyruklu yıldız sonucu Güneş’ten dışarıya materyaller atıldığını ve gezegenlerin bu sayede oluştuğunu anlatmaktadır. Kuyruklu yıldızların doğasına ilişkin bir bilgisi olmayan (o dönem kimsenin kuyruklu yıldızlar hakkında bilgisi yoktu) Buffon açıkça kuyruklu yıldızların gerçekte bildiğimizden çok daha büyük olduğunu düşünüyordu.

Space_Thanksgiving.JPEG-02e

Buffon’a göre kuyrukluyıldızlar Güneş’e çarpıyor, bu çarpışmada kopan parçalar gezegenleri oluşturuyordu.

1796’da Laplace Buffon’un bu teorisine eleştiri getirdi. Güneş ile bir kuyruklu yıldızın çarpışmasının sonucu dışarı saçılacak materyalin saçıldıktan sonra Kepleryen bir yörünge ile bir süre sonra tekrar Güneş’in yüzeyine düşeceğini, gezegenleri oluşturamayacağını söyledi ve gezegenlerin şimdiki yörüngelerinin, oluşum süreçlerinin bir parçası olması gerektiğini belirtti.

Nebula Hipotezi

Galileo Galilei ve Johannes Kepler ile aynı dönemde yaşamış olan fransız filozof Rene Descartes aynı zamanda fizik ve matematikle de ilgilenmektedir. Haliyle Galilei ve Kepler’in çalışmalarını yakından incelemiş ve güneş merkezli modeli benimsemiş, bunu bir adım daha ileri taşıyarak Güneş sisteminin nasıl oluştuğunu bulmaya çalışmıştır fakat çalışmasını yayınlamamış, kitabı Le Monde ölümünden sonra basılmıştır. Newton’dan önceki bir dönemde yaşadığından dolayı, problemi için gerekli matematik ve fizik henüz ortada olmadığı için yapmaya çalıştığı açıklama tatmin edicilikten oldukça uzaktır. Descartes uzayın evrensel bir akışkan ile dolu olduğunu ileri sürer. Suyun ve diğer akışkanların hareket şekillerini inceleyerek geliştirdiği teoride bu evrensel akışkan, yıldızlar etrafında girdaplar oluşturarak gezegenleri meydana getirmektedir. Gezegenlerin etrafında oluşan girdaplar ise uyduları oluşturur.

Descartes’ten 1yy sonra alman filozof Immanuel Kant 1755’te yayınlanan Universal Natural History and Theory of Heaven kitabında evrensel akışkanı gaz bulutuyla değiştirmiş ve Newton mekaniğini kullanarak bu gaz bulutunun kütleçekimsel etki ile disk şeklini alabileceğini göstermiştir. 18.yy’da teleskopların da gelişmesiyle bulanık bir şekilde de olsa nebulalar görülmeye başlanmış 1791’de ingiliz astronom William Herschel etrafında bulutsu bir hale olan yıldız gözlemlemiş ve bu gözlemler yıldızların nebulalar tarafından oluşturulduğu görüşünü kuvvetlendirmiştir.

Descartes, Kant ve Herschel’in teorisini fransız astronom ve fizikçi Pierre Laplace yazdığı The System of the World kitabında daha da ileriye taşımıştır.

935970_340094046137081_741466080_n

Resimde görülüldüğü gibi, yavaşça kendi etrafında dönen küresel bir bulutsunun kendi kütleçekimi dolayısıyla çökmeye başlayacaktır. Açısal momentumunu korumak için disk şeklini alıp çok daha hızlı dönmeye başlayak ve zamanla ekvator düzlemindeki madde, merkezdeki kütlenin etrafında kendi yörüngesini oluşturacaktır. Çökmeler diski halkalara çevirecek, bu halkaların yoğunlaşması gezegenleri meydana getirecektir. Daha küçük ölçekte ise benzer işlem uyduları oluşturmaktadır.

Güneş’in, sistemin kütlesinin %99.86’sını oluşturmasına rağmen toplam açısal momentumun %0.3’üne sahip olması bu nebula modeli ile ilgili eleştiriler gelmesine sebep olmuştur. Kütle ve açısal momentum dağılımı sistemin Laplace’ın nebula modelinde belirtilen şekilde oluşmasına pek de olanak vermemektedir.

Laplace’ın modelindeki sorundan kurtulmak amacıyla fransız astronom Edouard Roche (1854) önceden oluşmuş yoğun bir Güneş’in etrafını kaplayan düşük kütleli nebula modeli önermiştir. Fakat önceden merkezde hayli yoğunlaşmış kütlesi olan bu modelde düşük yoğunluklu nebulanın rotasyonunun nasıl sağlanacağıyla ilgili problemler baş göstermiştir. Ayrıca ingiliz astronom James Jeans bu modelde nebula için gerekli olan yoğunluğun azlığından dolayı maddenin gelgit etkisine karşı koyamayacağını ve asla yoğunlaşıp gezegen oluşturamayacağını belirtmiştir ki James Jeans’in bu argümanı Roche’nin kendi geliştirdiği ve Roche Limiti denilen mekanizmaya dayanmaktadır.

Çözülemeyen momentum problemi ve gezegenlerin oluşum sürecinin bir türlü birbirleriyle uyuma kavuşturulamaması teoriyi rafa kaldırmıştır.

Chamberlin-Moulton Modeli

ABD’li Jeolog Thomas Chrowder Chamberlin (1901) ve astronom Forest Ray Moulton (1905) birbirleriyle sürekli fikir alışverişi yapsalarda makalelerini genelde birbirlerinden ayrı olarak yayınlamışlardır. Çözmeye çalıştıkları ana konu gezegen oluşumlarıdır. Sistemin oluşumu içinse Laplace’ın Nebula hipotezi yerine öne sürdükleri model aslen Roche’un iki cisimli teorisinden ilham almaktadır ve Lick Gözlemevi’nde bir spiral nebulanın fotoğraflanması ile şekillenmeye başlamıştır.

Güneş patlamalarını inceleyen ikili fotoğrafta görülen spirallerin bir yıldızdan dışarı atılan maddeler olduğu şeklinde yorumlamışlardır. Model oldukça aktif ve büyük patlamaları olan bir Güneş öngörür. Yanından geçecek yıldız ile gerekli gelgit etkisi yapılacaktır. Güneş patlamasıyla dışarı salınan materyallerin tekrar Güneş’e düşmeyeceği kadar fazla fakat ondan ayırmayacak kadar da az olmayan bir etki yapması gerekmektedir geçen yıldızın. Geçiş yapacak yıldızın kütlesi ise Güneş’ten birkaç kat fazla olarak düşünülmüştür. Dışarı salınan maddenin oluşturduğu spirallerin büyük bir kısmı tekrar Güneş’e geri dönerken az bir kısmı kalacaktır. Bu kollar Neptün yörüngesine kadar uzanmaktadır. Spiral kolun Güneş’e uzak olan kısımları Güneş’in atmosferinden kopan maddeden, kolun Güneş’e yakın olan kısımları ise Güneş’in iç kısımlarından gelen daha yoğun maddeden oluşur. İç gezegenler ile dış gezegenler arası yoğunluk farkı bu şekilde açıklanmıştır.

m51rolfe

Chamberlin ve Moulton, bir spiral galaksiyi yıldız oluşum nebulası sanmıştır. Elbette bu sanrılarının sebebi, o dönemki teleskopların yeterince detaylı görüntüler sağlamamasıydı.

Bu geriye kalan kollardaki maddenin soğuyup yoğunlaşarak ve zamanla birbirleriyle çarpışıp kümelenerek gezegen çekirdeklerini ve gezegenimsileri oluşturmaktadırlar. Gezegenimsilerin yörüngesindeki daha ufak birleşmeler ise uyduları meydana getirmektedirler. Tarif ettikleri gezegen oluşum modeli ileriki yıllarda geliştirilmiş daha iyi Güneş sistemi modellerinde de kullanılmıştır, oldukça iyidir.

Fakat sistemi oluşturan kollar detaylı hesaplamalar içermekten ziyade diyagramlar şeklinde gösterilmiştir ve pek tutulmamıştır. İlerleyen yıllarda galaksiler ile nebulaların farklı şeyler olduğunun anlaşılması ve önceleri bir spiral nebulanın fotoğrafı olarak bilinen şeyin aslında bir Galaksi (whirlpool galaksisi) olduğunun anlaşılması zaten yaygın olmayan bu modele iyice gölge düşürmüştür.

Gel-Git Teorisi

Chamberlin-Moulton modeli gibi bir dualist teori varyasyonu olan Gel-git teorisi 1917 yılında İngiliz matematikçi ve fizikçi olan James Jeans tarafından ortaya atıldı. Yine Güneş’in yakınından geçen başka bir yıldızın yarattacağı etkiden söz eder fakat Jeans’in modelinde Güneş patlamaları ile oluşan spiraller bulunmamaktadır.

Güneş’in Roche limiti yakınlarından geçen daha fazla kütleye sahip bir yıldızın sebep olacağı yüksek miktarda gelgit etkisi Güneş’te bozulmaya neden olur. Gelgit etkisi çok yüksek olduğu için Güneş’ten dışarıya doğru filament şeklinde madde akışı başlar. Bu filament kütleçekimsel olarak pek de stabil olmayacağı için parçalara bölünerek gezegenimsileri meydana getirir. Geçiş yapan yıldızın etkisiyle de açısal momentumları artar. Güneş’in gelgit etkisi bu gezegenimsilerin ilk perihelion geçişlerinde önceki işlemin daha ufak ölçeklisini gerçekleştirerek uyduları oluşur.

gelgit-teorisi

Teoriye göre geçiş yapan yıldız ile Güneş arasındaki madde akıntısında gezegenler meydana gelmiştir.

Teoriye gelen eleştirilerden birini önceleri teorinin ciddi destekçilerinden olan hatta adı Jeans ile yanyana anılan Harold Jeffreys yapar. Jeffreys’e göre güneş’in yakınından büyük kütleli bir yıldızın geçme olasılığının çok düşük olması bir sorundur. Fakat bu yanlışlayıcı bir argüman değildir.

Bir diğer eleştiri ise 1935 yılında astronom Henry Norris Russell‘dan gelir. Bu çok daha ciddi bir eleştiridir. Russell Güneş’ten dışarıya doğru çekilen maddenin perihelion uzaklığının Güneş’in yarıçapı kadar uzaklıktan daha öteye gidemeyeceğini matematiksel olarak gösterir. Ayrıca bu sonuç açısal momentuma dair önemli açıklamalar da içerir. Monistik nebula modellerinin açısal momentum problemine karşın ortaya atılan dualist modeller bu açıklamayla birlikte ciddi darbe alırlar. Çünkü Russell Güneş’in yakınından geçecek olan bir yıldızın gelgit etkisinin gezegenimsilere gerekli olan açısal momentumu vermekten yoksun olacağını ve gezegenlerin olması gereken yörüngelere konumlanamayacağını, bunun imkansız olduğunu göstermiştir.

1939’da ise Lyman Spitzer Jüpiter’i oluşturan maddenin Güneş’in ortalama yoğunluğuna yakın bir bölgeden kopması gerektiğini ve bunun 106K sıcaklığında olacağını belirtmiş, yaptığı hesaplama ortaya 2×1029kg kütle çıkmıştır ki bu Jüpiter’in kütlesinin yüz katı kadardır. Jüpiter’in bu şekilde oluşamayacağı kesindir. James Jeans teorisini düzenlemeye çalışmış fakat bunlar sonuç vermeyince kendisi de modelin tatminkar olmaktan uzak olduğunu belirtmiştir.

Taylan Kasar

Hep daha fazla okumak gerekir...

Yorum

Yazar Hakkında

Zafer Emecan

Bir astronomi işçisi. Kozmik Anafor'un kurucusu, her şeyi ve hiçbir şeyi. Alakasız üniversiteler bitirmiş olmasına rağmen, içinden atamadığı gökbilim sevgisini kaleme, klavyeye, araştırmalara dökmeye çalışan, haddini bilen, ama bazen aşan amatör bir bilimci.