Plüton, en büyük cüce gezegen değildir. Hatta keşfettiğimiz ilk cüce gezegen de değil, ikinci cüce gezegendir. İlk bulduğumuz cüce gezegen ise, Dawn (Şafak) uzay aracının yörüngesinde dolanarak incelediği Ceres.

İlk kez 1801 yılında İtalyan astronom Giuseppe Piazzi tarafından keşfedilen Ceres (Siris şeklinde okunur), 1850’li yılların ortalarına kadar bir gezegen olarak kabul edilmiştir. Ceres’ı, bulunduğu günlerde Neptün henüz keşfedilmediği için sistemimizin 8 gezegeninden biri olarak görüyorduk. Ancak, 1846’da Neptün’ün keşfinden sonra Ceres’ın da gezegenlik günleri sona erdi ve Asteroid Kuşağı’ndaki cisimlerden biraz irice olanı olarak görülmeye başlandı. Kısacası geçtiğimiz yıllarda Plüton’un başına gelen şeyler, 150 yıl kadar önce Ceres’ın başına gelmişti.

CEres54872
Keşfettiğimiz ilk cüce gezegen olan Ceres’ın, Dawn (Şafak) Uzay Aracı ile alınmış olan yüksek çözünürlüklü görüntüsü.

 

Neptün’ün keşfi, Newton kanunlarının bir zaferi olarak ele alınır. Çünkü keşfedilmesine sebep olan şey, Uranüs gezegeninin yörüngesinde yarattığı tedirginliklerin farkedilmesi idi. Gökbilimciler Uranüs’ün Güneş çevresindeki yörüngesinde hesaplandığı hızda dönmediğini keşfettiğinde, buna bilinmeyen bir gezegenin neden olduğunu anladılar ve Neptün’ü aramaya başladılar. Bu arayışın sonunda ise Neptün gezegeni keşfedildi. Neptün’ün keşfi ile ilgili daha ayrıntılı bilgiyi şu yazımızda vermiştik.

KEŞFİ

Neptün’ü keşfeden astronomların hepsi tatmin olmamıştı. Neptün’ün de ötesinde bir gezegen daha olması gerektiğini düşünen astronomlardan Amerikalı Percival Lowell, Güneş Sistemi’nin 9. gezegenini bulmak için büyük bir gökyüzü taraması işine girişti. Ancak, uzun yıllar boyunca çabalamasına rağmen bulmayı umduğu gezegeni bir türlü göremedi. 1916’da Lowell’ın ölümü ile, Plüton’u arama serüveni de bir fetret dönemine girdi. Ta ki, 1926’da Clyde Tombaugh isimli genç bir astronom Plüton’u arama görevi ile Lowell’ın gözlemevinin başına getirilene kadar.

lovell45787
Ömrünü Neptün haricinde bir gezegeni, “gezegen x”i aramaya adamış olan Percival Lowell…

 

Clyde Tombaugh, hırslı ve çalışkan biri olarak tanınıyordu ve Plüton’u arama işinde de öyle oldu. Zaten o günlerde masabaşı bir iş bulan herkes son derece iyi çalışıyordu. Çünkü zamanın şartlarında masabaşı işin alternatifi ya madende, ya demiryolu işinde, veya bir çiftlikte; uzun mesai saatlerine ve tehlikeye son derece açık ağır işçilikti. Kısacası Tombaugh, yaşıtlarına göre son derece rahat, prestijli bir işe sahipti ve işin hakkını verecekti. Gözlemevinde çalışmaya başladıktan sonra hemen her gece gökyüzünün fotoğraflamaya ve bu fotoğraflar arasında gezegen olabilecek bir cismi aramaya koyuldu. Tam 4 yıl boyunca yılmadan bu işi sürdüren Tombaugh, 1930 yılının 18 Şubat gününde çektiği bazı fotoğraflarda gezegen olabilecek bir cisme rastladığını farketti.

Farkettiği cismi birkaç kez kontrol ettikten sonra, bir keşif yapan bütün astronomlar gibi bunu çevresindeki herkese duyurdu. Ve Nihayet 1930’un 13 Martında Güneş Sistemi’nin yeni bir üyesinin bulunduğu kabul edilerek bütün Dünya’ya ilan edildi.

Clyde-Tombaugh-4575
Plüton’u keşfettiği günlerde, Clyde Tombaugh…

 

Gezegene bir isim bulmak gerekiyordu ve Dünya’nın her yanından isim önerileri yağmaya başlamıştı. Tüm bu öneriler dikkate alındı. Öyle ki, Lowell gözlemevinin o günkü sahibi, kendi adı olan Constance’yi bile isim olarak önermişti. Neyse ki bu isim karmaşası kısa sürede çözüldü ve keşfi gerçekleştirdiği için isim seçme yetkisi kendisinde olan Lowell gözlemevi yetkililerine aralarından bir seçim yapmaları için; Minerva, Cronus ve Pluto isimleri önerildi. Bu üç isim arasından Pluto seçildi ve ismi öneren Oxford öğrencisi 11 yaşındaki Venetia Burney’ye 5 paund ödül verildi.

ÖZELLİKLERİ

Uzun yıllar boyunca Güneş Sistemi’nin son gezegeni olarak kabul edilen Plüton, oldukça küçük bir gökcismidir. Başlangıçta yaklaşık Dünya büyüklüğünde olduğu düşünülmesine rağmen, sonrasında yapılan hesaplamalar sonucu Ay’dan bile küçük olduğunun farkedilmesi büyük bir hayal kırıklığına sebep olmuştu. Ancak, yeni bir gezegenin keşfi ve Pluto gibi sevimli bir isme sahip olması nedeniyle bu küçük kusur üzerinde pek duran olmadı.

Venetia_Burney.0.0
Plüton’a ismini veren 11 yaşındaki Oxford ilköğretim öğrencisi Venetia Burney…

 

Plüton, yaklaşık 2.300 km’lik çapı ile 3.400 km çapa sahip uydumuz Ay’ın yarısından biraz büyüktür ve Güneş çevresinde 247.5 yıl süren uzun, epeyce eliptik bir yörüngede dolanır. Kütlesi (ağırlık olarak düşünebilirsiniz), uydumuz Ay’ın sadece %1,7’si, yüzeyindeki kütleçekimi ise Dünya’nın yaklaşık %0.6’sı kadardır. Bu da şu anlama gelir; yeryüzünde 70 kg ağırlığa sahip biri Plüton’da sadece 4.5 kg kadar gelecektir.

Yani, Plüton aşırı küçük bir gökcismidir. 2000’li yıllarda keşfedilen ve Ay’ın %2.3’ü kadar kütleye sahip diğer bir cüce gezegen olan Eris‘ten bile daha küçüktür. İşte bu nedenle Plüton’un gezegenlik payesi elinden alınmış ve cüce gezegenlerden biri olarak nitelenmeye başlamıştır. Sistemimizde diğer keşfedebildiğimiz cüce gezegenler için şu yazımıza bakabilirsiniz.

Pluton-kesif7
Plüton’un keşfedilmesini sağlayan iki fotoğraf. Clyde Tombaugh, bu iki fotoğraftaki yıldızlar arasında “yer değiştiren” tek cisim olan Plüton’u farkederek keşfini gerçekleştirdi.

 

Bu değerler, Plüton gibi çok küçük bir cismi uzaktan izleyerek elde ettiğimiz rakamlar. Şimdiye kadar yakından inceleme yapamadığımız için, gezegene ait fiziksel verilerde bir hata payımız mevcut. Kaldı ki, New Horizons aracından aldığımız veriler gezegenin fiziksel yapısının sandığımızdan biraz farklı olabileceğini gösteriyor. Ancak bu farklılıklardan emin olmamız için biraz zaman geçmesi gerekli. Plüton sandığımızdan daha “büyük” olabilir. Çünkü bu cüce gezegenin yoğunluğunu yakından ölçmemiz mümkün olamamıştı.

Yine de belirtelim ki, elde edeceğimiz kütle ve çap verileri bugünkü bilgilerimizden çok farklı olmayacaktır. Çünkü, Kepler ve Newton kanunları ile zaten gökcisimlerine ait bu özellikleri yanlarına gitmeden büyük oranda doğru hesaplayabiliyoruz. New Horizons’un keşifleri, yanıldığımız küçük farklılıkları görmemizi sağlayacak.

pluton-charon-ay-dunya
Plüton ile uydusu Charon’ın Ay ve Dünya ile büyüklük kıyaslaması…

 

Plüton, diğer gezegenlerden çok daha eliptik olan bu yörüngesi nedeniyle, dolanım süreci boyunca Güneş’e en yakın olduğu zaman 4.4 milyar, en uzak olduğu zamanda ise 7.2 milyar km uzakta yer alır. Bu rakamlardan anlayacağınız üzere, Plüton zaman zaman Güneş’e yörüngesine göre epeyce yakınlaşırken, kimi zaman da çok uzakta yer alıyor. Ancak, bu uzaklıklar o kadar büyüktür ki, Güneş’e yakınlaşmasının Plüton’a pek bir faydası olmuyor. En yakın olduğu dönemde yüzey sıcaklığı -215 santigrat derece civarına yükseliyor. Uzaklaştığında ise bu sıcaklık -240 santigrat derece civarına düşüyor. Gördüğünüz gibi, Plüton’da mevsim değişimleri “çok soğuk” ile, “çok daha soğuk” arasında gerçekleşiyor.

Yine de şu var ki, Güneş’e yaklaştığında Plüton’un çok ince dahi olsa bir atmosfer kazandığı düşünülüyor. Sıcaklık -215 santigrat derecenin üzerine çıkıp cüce gezegen ısındığında, yüzeyde buz halinde bulunan Azot gazı, buharlaşmaya başlıyor ve ince bir atmosfer meydana getiriyor. Ayrıca bu çok çok ince atmosferi metan ve karbonmonoksit gazları zenginleştiriyorlar. Sadece 0.3 paskallık basınca sahip Plüton atmosferini, gezegenimiz Dünya’nın 101.325 paskal basınçlı atmosferiyle kıyasladığımızda aslında yok saymamız gerekir ama, atmosfer atmosferdir deyip şimdilik geçelim.

pluton-neptun
Plüton ve buz devi Neptün’ün yörüngeleri birbirini kesiyorlar. Bu da Plüton’u biraz tehlikeye sokuyor.

 

Plüton’un önümüzdeki milyon yıllar içinde şu an olduğu yerdeki varlığını sürdürebilmesi biraz sıkıntılı görünüyor. Bu sıkıntının nedeni, yörüngesinin dev bir gezegen olan Neptün ile kesişiyor olması. Neptün ile Plüton’un yörüngeleri arasında kütleçekimsel bir rezonans vardır. Neptün’ün Güneş çevresindeki her 3 turunda, Plüton 2 tur atar. Ve bu turlar sırasında Neptün ile Plüton birbirlerinin kütleçekimlerini dengelerler. Dolayısıyla şu an için Plüton’un kendisinden çok daha muazzam kütleçekimine (Dünya’nın 17 katı) sahip olan Neptün tarafından yutulacağı yahut yörüngesinin bozulabileceği düşünülmüyor.

Ancak, Neptün ile oldukça hassas bir yörünge dansı gerçekleştiren Plüton’un bunu ne kadar daha sürdürebileceği hakkında bir fikir yürütmek mümkün değil. Gezegenlerin yörünge dinamikleri uzun süreler boyunca farklılık gösterir ve uzun dönemlerde hesaplanamayan birçok değişkenin etkisi altındadır. Hele ki, Neptün gibi dev bir gezegenle dans ediyorsanız, güvende olduğunuzu düşünmeniz için hiçbir sebep olamaz. Kaldı ki şu anki Plüton yörüngesi, tümüyle Neptün’ün kontrolü altındadır.

UYDULARI

Uzun yıllar boyunca Plüton tek bir gezegen olarak bilindi. Ancak, 1978 yılında ABD’li astronom James Christy, 1.5 metre çaplı bir teleskopla Plüton’u gözlemlerken bir uydusu olduğunun farkına vardı. Charon ismi verilen bu uydu, Plüton ile kıyaslandığında oldukça büyüktü ve aslında Plüton’un bir ikili gezegen sistemi olduğunun açık kanıtı idi.

Pluton-Charon_Sistemi
Plüton ve Charon, birbirlerinin ortak kütleçekim merkezi etrafında ve birbirlerine aynı yüzlerini göstererek dönerler.

 

Yaklaşık 1.200 km çapında olan Charon, Plüton’un kütlesinin onda birinden biraz daha büyük kütleye sahiptir. Bu büyük kütlesi nedeniyle Plüton’un çevresinde dönmez: Plüton ve Charon, ortak bir kütle merkezi etrafında; yaklaşık 19 bin km uzaklıkta birbirlerine kütle çekim kilidine kapılmış halde 6.3 Dünya günü süren bir yörüngede dolanırlar. Yani, ister Plüton’dan, ister Charon’dan bakın, karşınızdaki gökcisminin hep aynı yüzünü görürsünüz. Tıpkı bizim Ay’ın hep aynı yüzünü görmemiz gibi. Buradaki fark, kütleçekim kilidinin iki gökcismini birden kilitlemiş olmasıdır. Sebebi de yukarıda belirttiğimiz gibi, Plüton ve Charon’un kütleleri arasındaki farkın bir uydu-gezegen sistemine göre küçük olmasıdır.

Plüton’un küçük bir gezegencik olmasına rağmen, Charon haricinde 4 tane daha uydusu bulunuyor. Bu diğer uydular, Plüton-Charon ikilisinin ortak kütleçekim merkezi etrafından bir yörüngeye sahipler. Hydra, Nix, Styx ve Kerberos adları verilmiş olan bu uydular, aslında çok küçük kaya parçalarından ibarettir. Aralarındaki en büyük uydu olan Hydra’nın boyutları bile 58×34 km civarındadır. En küçük uydu olan Styx’in ise 15 km’den daha küçük bir çapa sahip olduğu düşünülüyor.

Plutonun-uydulari
Hubble teleskobunun gözünden Plüton ve bilinen uyduları.

 

Dünya’nın bile sadece 1 uydusu bulunurken, Plüton’un bu kadar çok sayıda uyduya sahip olmasının asıl nedeni, Güneş’ten çok uzak oluşu nedeniyle Güneş’in kütleçe kiminin uyduları Plüton’dan ayıracak kadar güçlü olmayışı. Bu nedenle küçücük cüssesine aldırmayan Plüton, neredeyse kendi çapında bir gezegen sistemi oluşturabilmiş halde. Gezegenlerin uyduları üzerinde uyguladıkları çekim ile ilgili şu yazımızı okursanız daha sağlıklı bir fikir kafanızda oluşabilir.

Plüton’un uyduları, ana bileşen olan Plüton ve Charon’un görece küçük kütlesi nedeniyle oldukça yakın yörüngelerde dolanırlar. En yakın uydu olan Styx, Plüton’a 42 bin km, Nix yaklaşık 48 bin, Kerberos 58 bin, Hydra ise 65 bin km uzaklıkta yörüngelere sahiptirler.

Gördüğünüz gibi Charon’u saymazsak (çünkü diğer uydular Charon ve Plüton’un ortak yörüngesinde döner), en yakın uydu Styx ile en uzak uydu Hydra arasındaki yörünge mesafesi sadece 23 bin km’dir. Bu uzaklık, Paris ile Yeni Zelanda’nın başkenti Wellington arasındaki mesafeden biraz daha fazladır. Yani, günde 10 saatlik yürüyüş ile yaklaşık 1.5 yılda bir insanın katedebileceği mesafeye eşittir.

Bulunduğu yerde, Plüton-Charon ikilisinin toplam kütleçekimi, 100-150 bin km kadar uzağında uyduların varlığına izin verebilecek kadar güçlüdür. Şimdiye kadar bu uzaklıkta başka uydulara rastlamamış olsak da, Yeni Ufuklar (New Horizons) uzay aracının göndereceği veriler sonucunda başka küçük uydulara rastlama olasılığımız mevcut.

NEW HORİZONS (Yeni Ufuklar)

Yeni Ufuklar aracı 19 Ocak 2006 yılında fırlatılmış olsa da, proje ve geliştirme süreci çok daha önceye dayanıyor. Voyager ve Pioneer araçlarının başarısından sonra Plüton ve Kuiper kuşağını incelemeyi amaçlayan birçok proje ortaya atılmıştı. Bu projelerin büyük çoğunluğu rafa kaldırılsa da, 2001 yılında NASA tarafından Yeni Ufuklar projesi uygulamaya değer bulundu ve çalışmalar başlatıldı.

Araç, içerdiği yakıt ile birlikte 478 kg fırlatılış ağırlığına sahiptir ve ortalama 6 kişilik bir yemek masası büyüklüğündedir. Çok uzakta çalışacağı için enerjisini Güneş’ten sağlaması mümkün olmadığından, o da Voyager ve Pioneer araçları gibi güç kaynağı olarak “Radyoizotop Termoelektik Jeneratör (RTG) kullanıyor. Bu güç kaynağı, içerisindeki yaklaşık 11 kg’lık plütonyumun doğal bozunumu sırasında ürettiği ısıyı elektriğe çeviren bir düzenektir ve 1960’lardan beri hem ABD, hem de Rusya tarafından birçok uyduda kullanılmıştır. 228 Watt civarında güç üreten jeneratörün en az 20 yıl boyunca New Horizons’u işler halde tutacağı hesaplanıyor.

yeniufuklar-atlasV
Yeni Ufuklar uzay aracının Atlas V roketi ile gezegenimizden fırlatış anı. Araç, 3462 günlük yolculuğundan sonra, 14 Temmuz 2015 yılında Plüton’a ulaştı.

 

Yeni Ufuklar arasının bilgisayar sistemi, MIPS tarafından geliştirilmiş olan ve radyasyona karşı özel olarak korumalı biçimde inşa edilmiş 15-17 mhz arasında hıza sahip 32 bitlik bir R3000 mikroişlemcisi kullanıyor. Bu sizlere çok yavaş bir bilgisayar gibi görünüyor olabilir (ki öyle zaten) ama, Yeni Ufuklar aracının yapacağı tüm görevler için fazlasıyla yeterlidir.

Bu bilgisayar sayesinde araç Plüton keşfi sırasında gerçekleştirmesi gereken tüm görevleri otomatik biçimde yerine getirebilecek. Zaten, şu anki uzaklığında (yaklaşık 4.8 milyar km) aracı Dünya’dan kontrol etmemizin de imkanı bulunmuyor. Çünkü, araca göndereceğimiz sinyallerin ulaşması 4.5 saat civarında sürüyor. Dolayısıyla New Horizons, tüm işi kendi başına yapmak zorunda.

Yeni-Ufuklar-Anten
Yeni Ufuklar’ın, Dünya ile iletişimi sağlayan uzun menzilli radyo anteni.

 

Aracın elde ettiği verileri Dünya’ya göndermesi, üzerindeki x bandında çalışan güçlü bir çanak anten sayesinde gerçekleşiyor. Bu anten, aynı zamanda Dünya’dan gönderilecek olan komutları almak için de kullanılıyor. Yeni Ufuklar’ın veri gönderim hızı aradaki muazzam mesafeyi hesaba katarsanız, düşündüğünüz kadar yüksek değildir. Araç, saniyede sadece 1 bit veri gönderim hızına sahip.

Yani, tek bir fotoğrafın dahi Dünya’ya gönderimi oldukça uzun bir süre alıyor. Bu nedenle araç çektiği fotoğrafları ve bilimsel verileri dahili hafızasında depolayıp bir sıraya koyuyor ve yavaş yavaş gezegenimize gönderiyor. Veri gönderim hızının yavaşlığından ötürü, Plüton hakkındaki bilgilerin, özellikle fotoğrafların tümünün bize ulaşması 1 yıldan uzun sürecek. Yani, araç 14 Temmuz 2015’teki yakın geçişinin ardından Plüton’dan çok uzaklara gidecek olmasına rağmen, daha aylar boyunca bu yakın geçişe ait fotoğraflar göndermeyi sürdürecek. Aynı durum, Voyager uzay araçları için de benzer şekilde gerçekleşmişti.

yeniufuklar-pluton
Yeni Ufuklar (New Horizons) uzay aracı, 19 Ocak 2006’da başladığı uzun yolculuğunun ardından 14 Temmuz 2015 tarihinde Plüton’a en yakın konumuna (12 bin km) ulaştı. Bu görev, en ünlü cüce gezegene ve bugüne kadar sistemimizdeki en uzak gezegene yapılan ilk yolculuktur. Büyük ihtimalle de, 1970’lerdeki Voyager ve Pioneer görevlerinden sonra, ömrümüz boyunca Güneş Sistemi’nde görebileceğimiz en uzak yolculuk olarak kişisel tarihimize geçecek.

 

Yeni Ufuklar, Plüton ve sonrasında Kuiper Kuşağı içinde sürdüreceği görevinin gereklerini yerine getirebilme amacıyla çok sayıda bilimsel cihaz taşıyor. Bu cihazlardan en önemlisi, bize Plüton görüntülerini gönderecek olan uzun menzilli kamera (LORRI). Bu kamera, tasarlandığı tarihe göre (2005) oldukça yüksek çözünürlüklü (1024×1024) piksel çekim yapabiliyor.

Araç aynı zamanda Alice isimli bir ultraviyole spektrografı ile, Ralph ismi verilmiş olan 6 cm açıklığa sahip güçlü bir teleskopa da sahip. Ralph teleskobu kızılötesi dalga boyunda çekim yapabilme özelliğine sahip olduğu için, hem Plüton’u hem de uydularını bu dalga aralığında görüntüleyerek daha detaylı bilgiler elde edebilmemizi sağlayacak.

Yeni-Ufuklar_LORRI
Yeni Ufuklar uzay aracının uzun menzilli kamerasının (LORRI) montaj aşaması.

 

Kuiper Kuşağı yöresindeki Güneş rüzgarlarını manyetik etkileşimleri ve yüklü parçacıkların miktarını belirleyebilmek için araçta çeşitli ölçüm cihazları da yer alıyor. Ayrıca, bölgede bulunan tozu ölçümleyebilmek için Yeni Ufuklar’a bir adet de “toz sayacı” entegre edilmiş durumda. Tüm bu cihazlar kullanılarak Plüton’un ve uydularının yüzey yapıları, element yapıları ve atmosfer bileşenleri detaylı biçimde incelenebilecek.

GÖREV

Her ne kadar yakın geçiş yapacağı gün (14 Temmuz) bekleniyor olsa da, Yeni Ufuklar aracı son 2 gündür Plüton’a detaylı çekimler yapabileceği kadar yakında yer alıyor ve çok detaylı fotoğraflar çekiyor. Ancak belirttiğimiz gibi, iletim hızının düşüklüğü nedeniyle bunların bize ulaşması çok uzun sürecek. Astronomlar şu anda fotoğraflardan çok, diğer bilimsel cihazların elde ettiği verilerin aktarımıyla meşguller. Tabi arada, kamuoyunun merakını gidermek amacıyla birkaç fotoğraf paylaşmayı da ihmal etmiyorlar.

pluton-yakingecis
Yeni Ufuklar aracının Plüton’a yapacağı yakın geçişte izleyeceği yörünge.

 

Plüton’a en yakın geçişi sırasında 12 bin km kadar yaklaşacak olan Yeni Ufuklar, 90 saniye civarında sürecek olan bu geçiş sırasında elinden geldiği kadar yüksek çözünürlüklü yüzey fotoğrafları çekerek Plüton’un görebildiği yüzünün bir haritasını çıkarmaya çalışacak. Bu arada spektrograflarını kullanarak Plüton’un yüzeyinin kimyasal yapısını ve atmosfer bileşimini ölçümleyecek.

Yakın geçişin ardından yine 2 gün boyunca Plüton ve Charon’a ait net görüntüler elde edebileceği için, fotoğraf çekimine devam edilecek. Bu sürecin ardından aracın Plüton görevi sona erecek.

pluton-charon487
New Horizons tarafından gönderilen Plüton ve Uydusu Charon’a ait bir fotoğraf.

 

Fakat, Yeni Ufuklar aracı onlarca yıl daha işlevsel kalacağı için, bilim insanları kendisine yeni görevler bulmayı planlıyorlar. Bu görevler arasında, yolu üzerinde bulunan iki kuiper kuşağı cismini görüntülemek ve Voyager araçlarının yaptığı gibi Dış Güneş Sistemi hakkında bilgi toplamak var. Yani, bundan 15-20 yıl sonra eğer beklenmedik bir arıza yaşamamışsa; “New Horizons nerede?”, “New Horizons Güneş Sistemini Terkediyor” şeklinde haberler duyacaksınız; tıpkı Voyager’lar hakkında bugün duyduğunuz gibi.

Zafer Emecan