Güneş Sistemi nerede biter?

Kanca

2013'te NASA dünyaya bir haber duyurdu: 1977'de fırlatılan Voyager 1, insan yapımı ilk cisim olarak yıldızlararası uzaya girmişti. Gazeteler manşetlerinde "Voyager Güneş Sistemi'nden çıktı" yazdı. Oysa aynı NASA başka bir sayfasında, Voyager 1'in Güneş Sistemi'nin en dış bölgesine ancak birkaç yüz yıl sonra varacağını söylüyor.

İki bilgi de doğru. Voyager 1 Güneş Sistemi'nden çıktı mı? Cevap, "Güneş Sistemi"nin sınırını nereye çizdiğine bağlı.

Merkezi soru

Güneş Sistemi'nin sınırı nerededir; gezegenlerin, buzlu cisimlerin, Güneş rüzgârının ve Güneş'in kütleçekiminin çizdiği farklı sınırlar birbirinden nasıl ayrılır?

Anlatım

Bir cetvel seçmek

Bu uzaklıkları kilometreyle anlatmak zordur; sayılar çok büyür. Gökbilimciler Güneş Sistemi içinde astronomik birim (astronomical unit) denen bir cetvel kullanır: Dünya ile Güneş arasındaki ortalama uzaklık, yaklaşık 150 milyon kilometre. Dünya bir astronomik birim uzaktadır. Jüpiter beş, en dıştaki gezegen Neptün ise otuz astronomik birim kadar uzakta dolanır.

Birçok kitap Güneş Sistemi'ni Neptün'le bitirir. Ama bu, sistemin yalnızca iç kısmıdır. Sınırı aramaya başladığımızda karşımıza dört ayrı çizgi çıkar.

Gezegenlerin bittiği yer

Neptün'ün yörüngesi, büyük gezegenlerin bittiği yerdir. Ondan sonrasında gezegen yoktur, ama boşluk da yoktur. Ders 3.8'de Plüton'un içinde dolandığı Kuiper Kuşağı'nı tanımıştık: Neptün'ün ötesinde, yaklaşık otuz ile elli astronomik birim arasında uzanan, küçük buz dünyalarıyla dolu disk biçimli bir bölge. Bu cisimler, Ders 10.1'de anlattığımız gezegen oluşumundan artakalan yapı taşlarıdır.

2019'un ilk gününde New Horizons sondası, Kuiper Kuşağı'ndaki Arrokoth adlı küçük bir cismin yanından geçti. Birbirine yumuşakça yapışmış iki parçadan oluşan bu kardan adam biçimli cisim, gezegenciklerin nasıl birleştiğine ilişkin eşsiz bir örnek sundu.

Güneş rüzgârının bittiği yer

Güneş, uzaya durmadan elektrik yüklü parçacıklar üfler. Bu Güneş rüzgârı, yıldızlar arasındaki seyrek gaza doğru ilerler ve Güneş Sistemi'nin çevresinde dev bir kabarcık şişirir. NASA bu kabarcığa heliosfer (heliosphere) der ve onu Güneş'in manyetik alanının ve dışarı akan Güneş rüzgârının oluşturduğu koruyucu bir kabarcık olarak tanımlar.

Güneş'ten uzaklaştıkça rüzgâr yavaşlar. Bir noktada, sesten hızlı akan rüzgâr aniden ses hızının altına düşer. Bu sınıra sonlanma şoku (termination shock) denir. Daha ötede, Güneş rüzgârının yıldızlararası gazla karşılaşıp durduğu dış sınır gelir: heliosfer sınırı (heliopause).

NASA'ya göre Voyager 1 bu sınırı 25 Ağustos 2012'de, Güneş'ten yaklaşık 122 astronomik birim uzakta geçti ve yıldızlararası uzaya girdi. Voyager 2 aynı sınırı 5 Kasım 2018'de geçti. İki sonda da bugün, Güneş'in rüzgârının değil, yıldızlararası ortamın parçacıklarının ve manyetik alanının hâkim olduğu bir bölgede yol alıyor. Kancadaki manşetin kastettiği sınır buydu.

Kuyruklu yıldızların yurdu

Heliosfer bittiğinde Güneş'in kütleçekimi bitmez. Güneş'in çekimi, çok daha uzaktaki buzlu cisimleri hâlâ yörüngede tutar. Hollandalı gökbilimci Jan Oort, 1950'de uzun dönemli kuyruklu yıldızların nereden geldiğini açıklamak için Güneş Sistemi'ni saran dev bir buz bulutu önerdi. Bu bölgeye bugün Oort Bulutu (Oort cloud) denir.

NASA'ya göre Oort Bulutu'nun iç kenarı 2.000 ile 5.000, dış kenarı ise 100.000 astronomik birime kadar uzanıyor olabilir. İçinde yüz milyarlarca, belki de trilyonlarca buzlu cisim bulunabilir. Güneş ışığı iç kenarına on ile yirmi sekiz günde ulaşır; dış kenarını geçmesi ise bir buçuk yıl kadar sürebilir.

Oort Bulutu'nun en şaşırtıcı yanı, hiç doğrudan görülmemiş olmasıdır. Buradaki cisimler o kadar küçük, karanlık ve uzaktır ki hiçbir teleskop onları yerlerinde seçemez. Varlığını, oradan kopup iç bölgelere düşen kuyruklu yıldızların yörüngelerinden çıkarıyoruz. Bu cisimlerin, gezegenler oluştuktan sonra dev gezegenlerin, özellikle Jüpiter'in, kütleçekimiyle dışarı savrulmuş gezegencikler olduğu düşünülüyor.

Çekimin el değiştirdiği yer

Oort Bulutu'nun dış kenarı, Güneş'in kütleçekiminin artık komşu yıldızların ve galaksinin çekimiyle yarıştığı bölgedir. Yüz bin astronomik birim, bir buçuk ışık yılından biraz fazladır; bu da bize en yakın yıldız sistemine olan yolun üçte biri kadardır. Güneş Sistemi'nin kütleçekimsel sınırı, burada bir yerde, net bir çizgi olmadan silikleşir.

NASA'nın hesabına göre Voyager 1, bugünkü hızıyla Oort Bulutu'na yaklaşık 300 yıl sonra girecek ve dış kenarından ancak 30.000 yıl kadar sonra çıkacak. Yani insanlığın en uzağa giden aracı, Güneş'in rüzgârından çıkmış ama hâlâ Güneş'in ailesinin içinde yol alıyor.

Aslında…

Hangi sınırı kastettiğini söylemeden "Güneş Sistemi'nden çıktı" demek, iki doğru cümleyi çatıştırır. Bilimde tanım, cevabın yarısıdır.

Büyük resim

Güneş Sistemi, keskin bir çitle çevrili bir bahçe değil, kenarlarına doğru gittikçe seyrelen bir mahalledir. Gezegenler, Kuiper Kuşağı, heliosfer ve Oort Bulutu, iç içe geçmiş ve her biri başka bir fiziksel etkiyle çizilmiş sınırlardır. Neptün'ün yörüngesine kadar olan bölge, bu mahallenin yalnızca merkezidir.

Bu uzaklıklar, yıldızlar arasındaki boşluğun ne kadar büyük olduğunu da gösterir. Güneş Sistemi'nin en dış kenarı bile en yakın yıldıza giden yolun ancak bir kısmını kapsar. Kırk yılı aşkın süredir yol alan Voyager sondaları, bu yolculuğun henüz en başındadır.

Özet

1. Gezegenler Neptün'de, yani yaklaşık 30 astronomik birimde biter; ötesinde küçük buz dünyalarıyla dolu Kuiper Kuşağı uzanır.
2. Güneş rüzgârının şişirdiği heliosfer, yaklaşık 122 astronomik birimdeki heliosfer sınırında biter; Voyager 1 bu sınırı 2012'de, Voyager 2 ise 2018'de geçerek yıldızlararası uzaya girdi.
3. Güneş'in kütleçekiminin tuttuğu Oort Bulutu ise binlerce astronomik birimden 100.000 astronomik birime kadar uzanır; hiç doğrudan görülmemiştir ve Voyager 1 ona ancak yaklaşık 300 yıl sonra girecek.

Görev

Quiz

1. Astronomik birim nedir?
2. Kuiper Kuşağı nerededir ve neyden oluşur?
3. Heliosfer ve heliosfer sınırı nedir?
4. Oort Bulutu'nun varlığını nereden biliyoruz?
5. Voyager 1 hangi anlamda Güneş Sistemi'nden çıktı, hangi anlamda hâlâ içinde?

Cevaplar

1. Dünya ile Güneş arasındaki ortalama uzaklık, yaklaşık 150 milyon kilometre; Güneş Sistemi içindeki uzaklıkları ölçmek için kullanılan birim.
2. Neptün'ün ötesinde, yaklaşık 30 ile 50 astronomik birim arasında uzanan, gezegen oluşumundan kalan küçük buz dünyalarıyla dolu disk biçimli bir bölge.
3. Heliosfer, Güneş rüzgârının ve Güneş'in manyetik alanının şişirdiği dev kabarcıktır; heliosfer sınırı, Güneş rüzgârının yıldızlararası gazla karşılaşıp durduğu dış kenarıdır.
4. Doğrudan görülmedi; varlığını, oradan kopup iç bölgelere gelen uzun dönemli kuyruklu yıldızların yörüngelerinden çıkarıyoruz.
5. 2012'de heliosferden çıkarak yıldızlararası uzaya girdi; ama Güneş'in kütleçekimiyle bağlı Oort Bulutu'na henüz ulaşmadı, bu yüzden kütleçekimi açısından hâlâ Güneş Sistemi'nin içinde.

Kaynaklar

Sonraki derse köprü

Kuiper Kuşağı'ndan ve Oort Bulutu'ndan kopan cisimler bazen iç Güneş Sistemi'ne düşer ve gezegenlerin yollarını keser. Dünya'nın tarihinde bu kesişmelerin bazıları, canlıların kaderini değiştirdi. 66 milyon yıl önce Meksika kıyısına düşen bir kaya ne kadar büyüktü ve dinozorların sonunu nasıl getirdi?