Hormonlu Satürn ve 200 Kat Büyük Halkaları
Astronomlar 420 ışık yılı uzaktaki sıra dışı bir gezegenin yörüngesinde dev halkalar keşfettiler. Gaz devi veya kahverengi cüce olduğu düşünülen gökcisminin halkaları Satürn halkalarından tam 200 kat büyük ve bize Satürn kadar yakın olsa gökte Ay’dan büyük görünürdü. Satürn halkaları nasıl oluştu?
Dev halkaların sırrı
Doğrusu kimse J1407b kod adlı gökcisminin ne olduğunu bilmiyor. Bu bir gaz devi veya yıldız olmayı kıl payı başaramamış kahverengi cüce olabilir. Her durumda 120 milyon km çapındaki halkaları Satürn’den 200 kat büyük.
Bilim insanları da şaşkınlık içerisindeler; çünkü bilinen teoriler bu kadar büyük halkaların nasıl oluştuğunu açıklayamıyor. Bunun sebebi gezegenin yıldızına çok yakın dönmesi. Bu yüzden ya bir sıcak Jüpiter ya da sıcak bir kahverengi cüce. Üstelik yıldızın yerçekiminin bütün halkaları parçalaması gerekiyor.
Ancak, Steven Rieder ve Matthew Kenworthy geliştirdikleri bir teoriyle işin sırrını çözdüklerini söyledi. Buna göre gezegen ve yıldız saat yönünde dönerken halkalar saatin ters yönünde dönüyorsa dev halkaların parçalanmadan dengede duruyor olmalıydı.1
Güneş Sistemi’nde Dünyamız dahil gezegenler ve uyduların çoğu saatin ters yönünde dönüyor; ama tüm güneş sistemleri sarmallar çizerek dönen gaz ve toz bulutlarından oluştuğu için içlerinde saatin ters yönünde dönenler de olabilir. Peki Satürn’ün halkaları nasıl ortaya çıktı?
İlgili yazı: Hiperküp: Evren Neden Üç Boyutlu?
Uydular çarpıştı
Satürn’ün 60’tan fazla uydusu var ve bilim insanları bunları birkaç yüz milyonda bir büyük çarpışmalar yaşayarak halkaları yenilediğini düşünüyor. Ancak, bu hikaye sandığınız kadar basit değil ve çok daha heyecanlı. Örneğin, Satürn’ün en yeni halkasının gezegenden daha genç olduğunu biliyor musunuz?
NASA’nın Spitzer Uzay Teleskopu Satürn’ün en dış ve en geniş halkası olan Phoebe halkasını 2009 yılında keşfetti. Phoebe halkası buzlu, parlak bir yüzeyi olan Iapetus uydusunun zift gibi kara olan Phoebe ile çarpışmasıyla ortaya çıktı.
İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Router Modem
Uzay kazası
İki uydu çarpıştıktan sonra Phoebe Satürn’ün dışına savrularak uzak bir yörüngeye oturdu. Iapetus ise iç yörüngede daha yakın bir mesafede dönmeye devam etti. NASA’nın WISE uzay teleskopu Phoebe halkasının büyüklüğünü yeniden ölçerek dış çapının 32,4 milyon km olduğunu buldu.2
Bu durumda dev halkanın dış kenarı Satürn’e Ay-Dünya mesafesinden 42 kat uzak. Astronomlara göre, Satürn sahip olduğu halkaları 60’dan fazla uydusunun son 4 milyar yılda birbiriyle ve asteroitlerle çarpışmasına borçlu.
Phoebe de aslında Satürn’ün çekimine yakalanan ve gezegenin çevresinde yörüngeye giren bir asteroit.
İlgili yazı: Cassını Enceladus gayzerlerinden su örneği aldı
Ehliyeti manavdan mı aldın?
Bu tür çarpışmalar sonucunda kaya, toz ve buz parçaları uzaya saçılarak merkezkaç kuvvetinin etkisiyle Satürn’ün ekvator düzlemine paralel halkalar oluşturuyor. Ayrıca Satürn’ün güçlü yerçekimi alanının yarattığı gelgit etkisi bazı talihsiz uyduları parçalayarak sisteme yeni halkalar ekliyor veya mevcutları tazeliyor.
Doğrusu bilim adamları Satürn’ün bu kadar büyük bir halkası olabileceğini tahmin etmiyordu, ama halkanın 1 milyar yaşında olduğunu düşünüyorlar. 1 milyar yıl halkayı oluşturan büyük parçaların birbiriyle çarpışıp ufalanarak toz taneciklerine dönüşmesi için yeterli bir süre.
İlgili yazı: Her Kara Delikte Başka Evren Var
Güneş’ten 10 kat büyük
Maryland Üniversitesi, College Park’tan Douglas Hamilton konuyla ilgili açıklamasında şunları söylüyor:
“En büyük halka olduğunu biliyorduk, ama halkanın çapını WISE uzay teleskopuyla yeniden ölçünce sandığımızdan da büyük olduğu ortaya çıktı. İç kenarı Satürn’e 6 milyon km ve dış kenarı da 12 milyon km uzaklıkta olan dev halka Güneş’ten 10 kat büyük.” Yine de hormonlu Satürn halkasının yanında cüce kalırdı.
İlgili yazı: Nemesis: Dünya’ya Göktaşı Savuran Ölüm Yıldızı
Iapetus’un siyah lekesi
Satürn’ün gizemli halkası daha küçük iç halkaların tersine, ışığı yansıtmayan koyu toz taneciklerinden oluşuyor. Bundan yola çıkan bilim insanları Iapetus ile Phoebe’nin birbiriyle çarpıştığı sonucuna vardı:
Iapetus’un parlak ve beyaz bir kabuğu var, ama küçük uydunun Satürn’e dönük yüzünde koyu bir leke bulunuyor. Bu da uydunun koyu renkli başka bir gökcismiyle çarpıştığını gösteriyor. Bu gökcismi Satürn’e uzak bir yörüngede dönen Phoebe uydusu.
Satürn’ün çekimine sonradan kapılarak yörüngeye giren bu uydu (aslında bir asteroit), buzlu Iapetus’un tersine koyu renkli kayalardan oluşuyor. İki uydu çarpıştığı zaman beyaz Iapetus’un bir yüzü lekelendi ve Phoebe Satürn’e uzak bir yörüngeye savruldu. Uzaya saçılan döküntüler Satürn’ü saran en dıştaki dev karanlık halkayı oluşturdu.
İlgili yazı: İnternette teknik takip ve gözetimi önleme rehberi
Karanlık halka
Hamilton, “Bu halkanın varlığı çok şaşırtıcı” diyor. “Gezegen bilimlerinde öğrencilere halkalar küçük ve gezegene yakın olur diye öğretiyoruz; çünkü gezegenin gelgit etkisinden uzak halkaları oluşturan parçacıklar zamanla birleşip yeni uydular meydana getiriyor. Ancak 2009’da keşfettiğimiz dev halka teorilerimizi alt üst etti.”
Hamilton yeni keşfedilen karanlık halkanın nasıl oluştuğunu şöyle açıklıyor: “Tıpkı uydumuz Ay’da olduğu gibi Iapetus’un bir yüzü hep Satürn’e dönük (gelgit kuvvetleri uydunun kendi çevresinde dönüşünü yavaşlatarak gezegenin çevresindeki dönüş süresine eşitliyor). Bu nedenle Iapetus’un bir yüzü sürekli olarak gezegen çevresindeki dönme yönüne bakıyor.”
“Öte yandan, büyük ölçüde buzdan oluşan bir dünya olan Iapetus’un parlak ve beyaz bir yüzeyi var. Ancak, Satürn’e dönük olan yüzü koyu kahverengi ve siyah. Biz de bunu açıklamak için yeni bir teori geliştirdik: Iapetus dönme yönünde önüne çıkan koyu renkli Phoebe ile çarpışınca lekelenmiş olmalı.”
İlgili yazı: Stephen Hawking ve Sandalyesi Nasıl Çalışıyor?
İki kere ölçtüler
NASA’nın kızılötesi Spitzer uzay teleskopu (ışığı değil, ısıyı gören bir termal kamera taşıyor) Phoebe halkasını ölçtüğü zaman halkanın iç ve dış kenar çapını Satürn’ün çapının 256 ila 414 katı olarak verdi.
Ancak, yeni model WISE teleskopu Phoebe halkasına bakınca ilk ölçümlerin yanlış olduğu anlaşıldı. WISE, halkanın iç ve dış kenar çapını Satürn’ün çapının 200 ila 540 katı olarak verdi. Kısacası dev halkanın dış kenarı Satürn’e 16,2 milyon km uzaktaydı!
İlgili yazı: 10 Adımda kara deliğe düşen astronota ne olur?
Neden yanlış ölçtüler?
Satürn’ün E halkasından bile uzakta olan bu dev halka güneşte parlamayan kara toz taneciklerinden oluşuyor. Bu yüzden yeni halkayı uzayın karanlığında görmek için kızılötesi teleskoplar kullanıyoruz: Sonuçta karanlık halka güneş enerjisiyle ısınıyor. WISE’ın termal kamerası da karanlıkta kızılötesi dalga boyunda parlayan halkayı kolayca görüyor.
Buna rağmen halkanın çapını kızılötesi dalga boyunda ölçmek zor. Nitekim bazı astrofizikçiler karanlık halkanın WISE’ın ölçtüğünden çok daha büyük olabileceğini düşünüyor. Karanlık halkanın genişliği Satürn’ün çapından 100 ila 540 kat daha geniş olabilir (63 milyon km). Bu da Merkür’ün Güneş’e uzaklığını aşıyor (58 milyon km)!
İlgili yazı: Mobil İnternette Video İzleme Rehberi
Toz toprak
Phoebe halkasını oluşturan toz parçacıkları 10 ila 20 mikron boyunda (metrenin 50 ila 100 binde biri). Halkanın yüzde 90’ı insan saçından 5 kat ince olan toz taneciklerinden oluşuyor. Çapı 20 cm’den büyük olan parçacıklar ise karanlık halkanın sadece yüzde 10’unu oluşturuyor.
Hamilton halkanın ne zaman oluştuğunu kesin bilmediklerini söylüyor: “Karanlık halka 1 milyon veya 1 milyar yıl önce oluşmuş olabilir. Belki de bu yüzden çok sayıda toz taneciği var. Halka o kadar yaşlı ki büyük parçalar zamanla çarpışarak parçalandı, öğütüldü ve geriye sadece toz tanecikleri kaldı. Toz tanecikleri başka uydulara çarpıp zarar veremez.”
İlgili yazı: Sansüre Karşı TOR ve Orbot Rehberi
Süper seyrek
“Phoebe halkası o kadar seyrek ki 1 km3 hacimde sadece 40-50 toz taneciği bulunuyor. Maksimum yoğunluk da kilometreküpte 100 tanecik olmalı. Yine de yaşını bilsek iyi olurdu. Böylece Satürn’ün halkalarının uydu çarpışmalarıyla ne hızda yenilendiğini tahmin edebilirdik.”
Bu buluş 3 tür Satürn halkası olduğunu gösteriyor: 1) Ana halkalar sürekli değişim geçiriyor ve yörüngede hızla dönen ev büyüklüğündeki buz parçaları her saat birbiriyle çarpışarak parçalanıyor, ardından kütleçekim etkisiyle birleşerek yeniden oluşuyor. İç halkalar varlığını böyle koruyor.
2) İç halkalara ek olarak E halkası var: E halkası Satürn’ün uydusu Enceladus’un buz volkanlarının püskürttüğü donmuş su damlacıklarından oluşuyor. Enceladus uzaya sürekli su püskürtmesiydi bu halkanın ömrü kısa olacaktı. Donmuş su damlacıkları Satürn yörüngesinden çıkıp uzaya savrulmadan veya başka bir uyduya kar olarak yağmadan önce sadece 100 yıl dayanabilirdi.
3) Dev Phoebe halkasına gelince: Phoebe halkası az sayıdaki büyük parçaya ek olarak 1 milyon ila 1 milyar yıl yaşındaki zararsız toz taneciklerinden oluşuyor.
İlgili yazı: Güneş Sistemi’ndeki Kayıp 9. Gezegen
Satürn uydu mezarlığı
Hamilton, “Satürn’ün halkaları ünlü fil mezarlığına benziyor” diyor. “Bu durumda E halkasını oluşturan parçaları modern çağa ait genç ve küçük memeli kemiklerine benzetebiliriz. Çoğunlukla toz taneciklerinden oluşan Phoebe halkası ise aralarındaki birkaç büyük kemik parçasıyla birlikte eski bir dinozor mezarlığına benziyor.”
Bilim insanları Satürn’ün halkalarının birbiriyle çarpışan eski uyduların kalıntıları olduğunu düşünüyor. Elbette her çarpışma bir uydunun yok olmasıyla sonuçlanmıyor. Bazen uydular birbirini sıyırarak geçiyor ve çarpışma sırasında sadece küçük parçalar koparıyor. Parçalanan uyduların tekrar birleşerek yeni uydular meydana getirmesi de mümkün.
Satürn’ün 60 kadar uydusu bulunuyor ve bu kalabalık sistemdeki uyduların bir kısmı 100 milyon yıllık bir süre içinde mutlaka çarpışıyor. Ancak, büyük uydular az sayıda ve bu yüzden kendileri kadar büyük bir uyduyla çarpışarak parçalanma ihtimalleri düşük. Bu uydular Güneş Sistemi kadar yaşlı olmalı (4,6 milyar yıl). Hatta Satürn’ün uydusu Titan, Satürn’den önce oluşmuş olabilir.
İlgili yazı: VPN engellemeyi aşmak için Stunnel kullanın
Bilardo topu gibi çarpışıyorlar
Elbette Satürn sisteminde küçük uydular çoğunlukta ve bunlar birbiriyle daha sık çarpışarak daha kolay parçalanıyor. Bu yüzden astronomlar orta boy uyduların en fazla 1 milyar yaşında olduğunu düşünüyor (genellikle uydular uzaya moloz saçıyor ama tümüyle parçalanmıyor).
Asteroit boyundaki küçük uyduların ise son 100 milyon yılda defalarca çarpışarak halkaları yeni döküntülerle beslediği tahmin ediliyor. Ayrıca, kalabalık ve hareketli Satürn sisteminde bazı uydular dönerken karşılıklı olarak yörünge değiştiriyor ve bu sırada birbirine çok yaklaşıyor. Bu da çarpışma olasılığını artırıyor.
İlgili yazı: NASA Titan Uydusuna Denizaltı Gönderiyor
Halkalar ne zaman oluştu?
Kimse Satürn’ün halkalarının tam olarak ne zaman ve nasıl oluştuğunu bilmiyor. Ancak iç halkaların, dıştaki E halkasının ve en dışta yer alan karanlık halkanın farklı yapısı, bu halkaların farklı zamanlarda farklı sebeplerle oluştuğunu gösteriyor.
İç halkalar Güneş Sistemi’nin ilk yıllarında uyduların çarpışmasıyla meydana gelmiş olabilir. Bunun dışında Satürn’e çok yaklaşan ve Roche limitini aşan uydular da dev gezegenin güçlü gelgit etkisiyle parçalanmış olabilir. Sonuçta gelgit etkisi uyduları bir ucundan çekip uzatıyor, bu da gezegene çok yaklaşan uyduları parçalara ayırıyor.
İlgili yazı: NASA Keşif Balonlarıyla Titan’da Hayat Arayacak
Roche limiti nedir?
Bir uydu gezegene çok yaklaşırsa ana gezegen önce uyduyu bir ucundan çekip uzatıyor (yuvarlak uydu yumurta şeklini alıyor) ve ardından uyduyu daha güçlü çekip ekmek koparır gibi parçalamaya başlıyor.
Uydu yavaşça parçalanırken uzaya savrulan döküntüler gezegenin çevresinde bir halka meydana getiriyor. Bu bağlamda küçük buzlu dünyalar, büyük kayalık dünyalardan daha kolay parçalanıyor. Mars’ın asteroitten bozma uydusu Phobos da 30-50 milyon içinde parçalanacak ve kızıl gezegenin de halkaları olacak.
Roche limiti gezegenin kütlesine, uydunun kütlesine ve içyapısına göre değişiyor (kayalık uydular buzdan oluşan uydulardan daha dayanıklı oluyor). Örneğin, Ay Dünya’ya sadece 18 bin 470 km uzakta olsaydı yavaş yavaş parçalanacak ve gezegenimizin çevresinde dar bir halka oluşturacaktı.
İlgili yazı: Satürn’ün En Büyük Uydusu Titan’da Mini Nil Nehri
Neden Dünya’nın halkaları yok?
Dünya’nın halkasız olması iyi bir şey: Yoksa parçalanan Ay’ın döküntüleri gezegenimize çarparak hayatı yok edebilirdi. Sorunun cevabına gelecek olursak: Dünya’nın sadece bir uydusu var ve bu uydu bize güvenli bir uzaklıkta dönüyor (ortalama 384 bin km).
Asteroit ve kuyrukluyıldızlara gelince: Bunlar genellikle çok hızlı gidiyor ve Dünya yörüngesine girmeden uzayda kayboluyor. İçlerinden bazıları bize parçalanacak kadar yaklaşsa bile bir şey değişmiyor.
Sonuçta hızla hareket eden parçaların büyük kısmı ince bir halka oluşturmak yerine uzaya savrularak kayboluyor. Geri kalan parçalar da atmosfere girip dağılıyor ve gece göğünde muhteşem meteor yağmurları oluşturuyor.
İlgili yazı: Paradoxal Süpersonik Jetle Londra 40 dk
Oysa Satürn’ün halkaları var
Satürn Dünya’dan çok daha büyük ve kütleli bir gezegen (Dünya kütlesinin 95 katı). Bu sebeple Güneş Sistemi’nin gençliğinde Satürn’ün çevresinde çok sayıda uydu oluştu. Bunların bir kısmı zamanla çarpışarak yok oldu ve yeni uydular ortaya çıktı.
Günümüzde bu süreç yavaşlayarak devam ediyor ve Satürn’ün halkaları yeni parçacıklarla tazelenerek varlığını sürdürüyor. Satürn aynı zamanda çok sayıda asteroit ve kuyrukluyıldızı yörüngesine çekiyor. Bunlar da çarpışarak veya parçalanarak halkaları besliyor.
İlgili yazı: VPN Engelleme Türkiye’de Nasıl Aşılır?
Uzay çöpçüleri
Çarpışmaların zamanla neden azaldığını soracak olursak, Jüpiter ile Satürn’ün Güneş Sistemi’nde temizlik yaptığını ve sistemi elektrikli süpürge gibi süpürdüğünü söyleyebiliriz:
Güneş Sistemi’nde dolaşan serseri kuyrukluyıldız ve asteroitlerin büyük kısmı son 4 milyar yılda ya bu gezegenlere çarptı, ya gezegenlerin yörüngesine girdi ya da çarpışıp parçalanarak Satürn, Jüpiter ve Uranüs’ün halkalarını oluşturdu.
Geriye kalan döküntülerin büyük kısmı uydulara dönüştü ve son 500 milyon yılda çarpışma sıklığı gittikçe azalıyor. Geriye kalan ev büyüklüğündeki parçalar da çarpıştıkça ufalıyor ve tıpkı Satürn’ün karanlık halkasında olduğu gibi etkisiz toz taneciklerine dönüşüyor.
İlgili yazı: Satürn’ün Uydusu Mimas’ın İçinde Ne Var?
Ebediyete kadar
Satürn’ün halkaları bu süreçlerle kendini sürekli yeniliyor ve 5 milyar yıl sonra Güneşimiz ömrünü tamamlayıp beyaz cüceye dönüşene kadar da varlığını sürdürecek. Kendi arasında sürekli çarpışarak yeniden oluşan buz parçaları iç halkaların devamlılığı için bitmez tükenmez bir kaynak oluşturuyor.
Ayrıca Güneş Sistemi’nde halkaları besleyecek kadar döküntü var. Örneğin Satürn daha geçenlerde doğurdu. Bir gezegen nasıl doğurur diye merak ediyorsanız hemen okuyun derim. 🙂
Satürn’ün yeni halkası
Hormonlu Satürn’ün dev halkaları
1Constraints on the size and dynamics of the J1407b ring system
2Small particles dominate Saturn’s Phoebe ring to surprisingly large distances
