Jüpiter bir 'başarısız yıldız' mı?

Kanca

Jüpiter'i içi boş bir kutu gibi düşün ve içine Dünyalar doldurmaya başla. Hacimleri karşılaştırırsak, Jüpiter'in içine 1.300'den fazla Dünya sığar. Güneş Sistemi'nin geri kalan bütün gezegenlerini bir kefeye, Jüpiter'i öbür kefeye koysan, terazi Jüpiter'den yana ağır basar.

Üstelik Jüpiter, Güneş ile neredeyse aynı malzemeden yapılmış. Bu yüzden ona bazen "başarısız yıldız" denir: sanki biraz daha büyüseydi, gökyüzünde ikinci bir Güneş yanacaktı. Bu benzetme ne kadar doğru?

Merkezi soru

Jüpiter nasıl bir yapıya sahip, ve bir yıldız olmaya gerçekten ne kadar yakındı?

Anlatım

Güneş'e benzeyen bir dev

NASA'ya göre Jüpiter'in bileşimi Güneş'inkine benzer: çoğunlukla hidrojen ve helyum. Güneş oluştuktan sonra geride kalan malzemenin büyük kısmını Jüpiter topladı. Sonuçta kütlesi, öbür bütün gezegenlerin toplamının iki katından fazla oldu.

Bu yüzden Jüpiter'e gaz devi denir. Dünya, Mars ve Venüs gibi kayalık gezegenlerden bambaşka bir türdür. Satürn, Uranüs ve Neptün de Güneş Sistemi'nin öteki dev gezegenleridir, ama hiçbiri Jüpiter kadar büyük değildir.

Kaç Dünya sığar?

Burada küçük bir sayı oyunu var. Jüpiter'in hacmini Dünya'nın hacmine bölersen bin üç yüzü aşan bir sayı bulursun. NASA ise aynı soruya "içi boş bir kabuk olsaydı yaklaşık bin Dünya sığardı" diye cevap verir.

İkisi de doğru, çünkü farklı soruları cevaplıyorlar. Bir kavanozu misketlerle doldurduğunda misketlerin arasında boşluklar kalır; kavanozun hacmi misketlerin toplam hacminden büyüktür. Katı Dünyaları Jüpiter'in içine dizersen aralarda boşluk kalır, bu yüzden sayı düşer. Bir sayıyı duyduğunda hangi soruya cevap olduğunu sormak, bilimin küçük ama önemli bir alışkanlığıdır.

Yüzeyi olmayan bir gezegen

Jüpiter'e bir uzay aracıyla inmeye kalksan, ayağını basacak bir yer bulamazsın. Gerçek bir yüzeyi yoktur; dönen gazlar ve sıvılardan oluşur. Dışta, renkli şeritler hâlinde dizilmiş bulut katmanları vardır.

Derine indikçe basınç korkunç biçimde artar. Bir noktadan sonra hidrojen gaz olmaktan çıkar ve sıvılaşır. Daha da derinde basınç o kadar büyür ki elektronlar hidrojen atomlarından koparılır ve sıvı, bir metal gibi elektriği iletmeye başlar. Jüpiter'in dev manyetik alanını bu metalik hidrojen okyanusunun ürettiği düşünülüyor.

Merkezde ne olduğu uzun süre bilinmiyordu. NASA'nın Juno aracının ölçümleri, Jüpiter'in çekirdeğinin beklenenden çok daha büyük olduğunu ve katı bir top gibi değil, çevresindeki katmanlara kısmen karışmış, sınırları belirsiz bir bölge olduğunu gösterdi.

Hızlı bir topaç

Jüpiter bu kadar büyük olmasına rağmen Güneş Sistemi'nin en hızlı dönen gezegenidir. Bir günü yalnızca 9,9 saat sürer. Bu hızlı dönüş, gezegeni ekvatorundan hafifçe şişirir ve bulutları o bildik şeritlere çeker.

Şeritlerin arasında Büyük Kırmızı Leke denen dev bir fırtına döner. NASA'ya göre bu fırtına Dünya'nın iki katı genişliğindedir ve üç yüz yılı aşkın süredir gözleniyor. Dünya'da birkaç günde dağılan bir kasırgayı düşün; Jüpiter'de benzeri yüzyıllardır sürüyor.

Yıldız olmak için ne gerekir?

Bir yıldız, merkezinde hidrojeni helyuma çevirerek ışık üretir. Önceki derste gördüğümüz gibi, bunun için çekirdekte çok yüksek bir sıcaklık ve basınç gerekir. Bu koşulları yaratan şey ise cismin kendi ağırlığıdır: kütle ne kadar büyükse merkezi o kadar sıkışır ve ısınır.

Jüpiter bu eşiğe hiç yaklaşmadı. Gökbilimcilere göre sıradan hidrojeni kaynaştırıp gerçek bir yıldız olabilmesi için kütlesinin seksen üç ile seksen beş kat artması gerekirdi. Bilinen en küçük yıldızlardan biri, Jüpiter'in yaklaşık seksen beş katı kütleye sahiptir.

Arada, kahverengi cüce denen ara bir sınıf var. Jüpiter'in yaklaşık on üç katı kütleye ulaşan cisimler, döteryum denen ağır bir hidrojen türünü kısa bir süre kaynaştırabilir, ama sıradan hidrojeni yakamaz. Bunlar ne tam gezegen, ne tam yıldızdır. Jüpiter ise bu sınıfın bile çok altında kalır.

Aslında…

"Başarısız yıldız" sözü, kahverengi cüceler için daha çok kullanılır. Jüpiter için ise "başarılı bir gezegen" demek daha doğru: Güneş'in çevresindeki malzemeden oluştu ve gezegenlerin en irisi oldu.

Büyük resim

Jüpiter, gezegenler ile yıldızlar arasındaki sınırın nerede olduğunu düşünmek için harika bir örnektir. Bileşim bakımından Güneş'e yakın, ama kütle bakımından ondan çok uzaktır. Doğa bu iki grubu keskin bir çizgiyle ayırmaz; arada kahverengi cüceler gibi geçiş sınıfları bulunur.

Başka yıldızların çevresinde bulunan gezegenlerin önemli bir kısmı da Jüpiter gibi gaz devleridir. Güneş Sistemi'ndeki bu dev, onları anlamak için elimizdeki en yakın laboratuvardır.

Özet

1. Jüpiter, Güneş'e benzer biçimde çoğunlukla hidrojen ve helyumdan oluşan, katı yüzeyi olmayan bir gaz devidir; kütlesi öbür gezegenlerin toplamının iki katından fazladır.
2. İçine hacim olarak 1.300'den fazla Dünya sığar; derinlerinde hidrojen metal gibi davranır ve çekirdeği kısmen çevresine karışmış bir bölgedir.
3. Jüpiter'in yıldız olabilmesi için kütlesinin yaklaşık seksen kat artması gerekirdi; o bir başarısız yıldız değil, bir gezegen olarak doğdu.

Görev

Quiz

1. Jüpiter'in bileşimi hangi gök cisminkine benzer?
2. Jüpiter'e neden bir uzay aracıyla "iniş" yapılamaz?
3. Jüpiter'in içine kaç Dünya sığdığı konusunda neden iki farklı sayı duyabiliriz?
4. Jüpiter'in yıldız olabilmesi için kütlesinin yaklaşık kaç kat artması gerekirdi?
5. Kahverengi cüce nedir?

Cevaplar

1. Güneş'inkine; çoğunlukla hidrojen ve helyumdan oluşur.
2. Gerçek bir yüzeyi yoktur; derinlere inildikçe gazlar sıvılaşır ve basınç çok yükselir.
3. Hacimleri karşılaştırmak 1.300'ü aşan bir sayı verir; katı Dünyaları içine dizince aralarda boşluk kalacağı için yaklaşık bin sayısı çıkar.
4. Yaklaşık seksen üç ile seksen beş kat.
5. Jüpiter'in yaklaşık on üç katından seksen katına kadar kütleli, döteryumu kısa süre kaynaştırabilen ama sıradan hidrojeni yakamayan, gezegen ile yıldız arasındaki cisimdir.

Kaynaklar

Sonraki derse köprü

Jüpiter'in komşusu Satürn de bir gaz devi, ama onun tuhaf bir özelliği var. Kütlesi Dünya'nınkinin yüzlerce katı olduğu hâlde, ortalama yoğunluğu sudan düşük. Yeterince büyük bir havuz bulsaydık, Satürn gerçekten suyun üstünde yüzer miydi? Bir cismi yüzdüren ya da batıran şey nedir?