galle – gokyuzu.org

Hep birlikte Güneş Sistemi’nin en sonundaki mavi gaz devine doğru bir yolculuğa çıkalım! Plüton, 2006 senesinde Uluslararası Astronomi Birliği’nin aldığı kararla cüce gezegen olarak tanımlanmaya başlandı ve böylece Neptün, Güneş Sistemi’nin 8. ve son gezegeni haline geldi. Mavi rengini kırmızı ışığı absorbe eden metan gazından alan gezegenimiz, ismini de Roma deniz tanrısı olan Poseidon’dan alıyor. Güneş Sistemi’nde Dünya dışındaki tek mavi gezegen olmasıyla Dünya’ya görünüş olarak benziyor ancak -200 dereceleri bulan sıcaklığı ve gazdan oluşması nedeniyle yaşama elverişli bir gezegen değil. Kendi ekseni etrafındaki dönüşünü 18 saat gibi kısa bir sürede tamamlamasının sebebi ise az yoğunluklu hidrojen, helyum ve metan gazlarından oluşuyor olması. Neptün, Güneş Sistemi’nin 4.en büyük ama 3.en ağır gezegeni olarak biliniyor. Komşusu Uranüs’ten daha küçük ama daha ağır oluşunun sebebi ise çekirdeğinin ağır kayalardan ve metallerden oluşuyor olması. Neptün’ü Dünya’mızla karşılaştırarak büyüklüğünü daha iyi anlayabiliriz: Neptün’ün genişliği Dünya’nın 4 katıyken ağırlığı Dünya’nınkinin 17 katı, Güneş’e uzaklığı Dünya’nınkinin 30 katı (30 Astronomik Birim). Plüton’un eliptik yörüngesi yüzünden, Neptün’ün Güneş etrafındaki yörüngesi bazen Plüton’dan bile daha geniş olabiliyor! Neptün, Güneş etrafındaki bir turunu 165 senede tamamlıyor, kendi etrafında bir turunu ise sadece 18 saatte tamamlamasının sebebi katı bir kütleden oluşmuyor olması. Neptün’e şu ana kadar sadece 1 uzay aracı gönderildi, hem de gözlemlenmesinden 143 sene sonra!

Mavi gezegen”in Voyager 2 tarafından çekilen ilk fotoğrafı (1989).

Nasıl Keşfedildi?

Soldan sağa: Le Verrier, Adams, Galle.

1612 senesinde Galileo, Neptün’ü gözlemlemeyi başardı ancak uzaklığı ve Güneş çevresindeki dönüşünün çok uzun sürmesinden dolayı, gökyüzünde sabit bir nokta olduğunu düşünerek Neptün’ü yıldız sandı! Eğer gözlemlerine devam etseydi, Güneş etrafında hareket ettiğini fark edebilirdi, ancak Neptün’ü uzak, sönük bir yıldız olarak tanımladı ve üzerine fazla uğraşmadı.

1781 yılında Uranüs’ün keşfinden sonra birçok astronom, bulunması gereken teorik konumu hesapladı. 20’den fazla hesaplama, Uranüs’ün hareketinin Newton’ın hareket yasalarına uygun olmadığını gösterdi. Bazı bilim insanları, Uranüs’ün arkasında bir gezegenin daha olduğu ve Uranüs’ün hareketini etkilediği fikrini ortaya attılar. 1843 yılında İngiliz matematikçi John Couch Adams, Uranüs’ün ötesindeki bu gizemli gezegenin hareketini hesaplamak için kolları sıvadı.

1845 yılında ise Fransız astronom Urbain-Jean-Joseph Le Verrier, Adams’tan habersiz olarak aynı çalışmayı yapmaya başladı.

1846 yılının ortalarına doğru ise ünlü astronom William Herschel’in oğlu John Herschel, bu hesaplamalardan yola çıkarak gözlemler yapma isteğini James Challis isimli astronoma söyledi. Cambridge Gözlemevi’nde çalışan James Challis, gökyüzünü detaylıca tarayarak gizemli gezegeni gözlemleme çalışmasına başladı. Bu çalışma çok uzun ve zahmetliydi, çünkü elinde taradığı bölgedeki yıldızların haritası yoktu. Yani gökyüzündeki hareketi çok yavaş olan Neptün, rahatlıkla yıldızlarla karıştırılabilirdi. Bu yüzden Challis, taradığı bölgedeki tüm yıldızların haritasını çıkardı ve geceler boyunca gözlemleyerek hareket edip etmediklerini gözlemledi.

Bu sırada Fransız hükumeti, Le Verrier’in çalışmalarının zaman kaybı olduğunu iddia ederek ona kaynak yardımında bulunmadığından Le Verrier, Alman astronom Johann Gottfried Galle’ye çalışmalarından bahsetti. Yine 1846 yılında Galle ve asistanı d’Arrest, geceleri o bölgeyi izleyerek sonunda Neptün’ü gözlemlediler!

Güneş Sistemi’nde yeni bir gezegen bulunması dünyada şok etkisi yarattı. Neptün’ü Fransız vatandaşı Le Verrier ve İngiliz vatandaşı Adams’tan hangisinin bulduğu uzun süre tartışıldı, hatta o dönemde zaten gergin olan Fransız-İngiliz ilişkilerinde de sorunlar yarattı. Günümüzde ise iki bilim insanı da, gözlemi yapan Galle de keşiflerinden ötürü hak ettikleri taktiri kazandılar. Sonra anlaşıldı ki Le Verrier ve Adams çok şanslıydılar, çünkü Neptün’ün bu konumu bir daha ancak 165 sene sonra gözlemlenebilecek bir olaydı! Yani Neptün eğer 1846’da gözlemlenememiş olsaydı, Güneş Sistemi’mizdeki son gezegenin varlığını belki de ancak 2011’de öğrenebilecektik.

“Neptün” İsmi Nereden Çıktı?

Keşfedilmesinden sonra Neptün’e ilk önce “Uranüs’ün ötesindeki gezegen” ya da “Le Verrier’in Gezegeni” dendi. Fransa hükumeti, her ne kadar önce Le Verrier’in çalışmalarını desteklememiş olsa da, Neptün keşfedildikten sonra bu başarının Fransa’ya ait olduğu ve gezegenin isminin Le Verrier konması gerektiği konusunda ısrarcıydı. Güneş Sistemi’ndeki Dünya hariç tüm gezegenlerin ismi Yunan ve Roma mitolojisinden geldiği için, yeni gezegenin de isminin bu geleneğe uygun olarak isimlendirilmesi gerektiği düşünüldü.

Neptün’ü ilk gözlemleyen bilim insanı olan Galle, Roma mitolojisinde savaş ve barışı başlatma tanrısı olan Janus ismini önerdi. Neptün’ün mavi rengini de göz önünde bulundurarak Yunan mitolojisinde nehirlerin, ırmakların, denizlerin tanrısı olan Oceanus ismini öneren başka bilim insanları da oldu, ancak bu öneriler kabul edilmedi ve son söz hakkı Le Verrier’e verildi. Le Verrier ise Roma mitolojisinde denizlerin tanrısı olan Neptün ismini önerdi ve Neptün ismi kabul edildi. Uluslararası Astronomi Birliği’nin kurallarına göre, Neptün’ün yeni bulunan uydularına da Yunan ve Roma mitolojisinden isimler verilecekti.

Neptün’ün Yüzeyi ve İç Yapısı

Neptün’ün içten yüzeye doğru katmanları: çekirdek, buz katmanı, atmosfer, üst atmosfer.

Neptün’ün buz, metal ve kayalardan oluşan Dünya boyutlarındaki çekirdeğinin üzerindeki buz katmanı ise su, amonyak ve metandan oluşuyor. Buz katmanının kütlesi ise Dünya’nın 15 katı civarında ve bazı astronomlar tarafından “su-amonyak okyanusu” olarak da adlandırılıyor.

Neptün’ün merkezindeki basıncın Dünya’dakinin 2 katı olduğu biliniyor. Neptün’ün yüzeyinden 7,000 kilometre derinlikte ise yüksek basıncın etkisiyle metanın elmasa dönüşüp dolu taneleri gibi Neptün’ün çekirdeğine doğru yağdığı tahmin ediliyor.

Buz katmanının üzerinde ise atmosfer ve bulut tabakası bulunuyor. Neptün’ün yüzeyi katı olmadığı için, kendi etrafındaki dönüşü de birbiriyle senkronize olmuş halde değil. Kutuplara yakın bölgeleri kendi çevresindeki bir turunu 12 saatte atarken, ekvator bölgesi kendi çevresindeki bir turunu 18 saatte tamamlıyor.

Neptün’ün Atmosferi

Neptün’ün “Büyük Kara Leke”si ve altındaki “Büyük Mavi Leke”

Neptün’ün atmosferi, toplam ağırlığının sadece %5 kadarını oluşturuyor ve buna rağmen basıncı, Dünya’nın atmosfer basıncının 100,000 katı! Atmosfer çoğunlukla hidrojen, helyum ve çok az da metan gazından oluşuyor. Metan gazı atmosferin sadece %2’sini oluşturmasına rağmen, Neptün’e parlak mavi rengini veriyor. 1989 yılında Neptün’de oluşan Büyük Kara Leke, Voyager 2 uzay sondası tarafından keşfedildi. Üst atmosferinde saatte 2,000 kilometre hızlara ulaşan rüzgarların oluşturduğu leke, Ay’ın sığabileceği büyüklükteydi. Büyük Kara Leke, 1989’da Voyager 2 tarafından gözlemlendikten 5 sene sonra Hubble Uzay Teleskobu Neptün’e çevrildiğinde ise ortada yoktu! Bu da bize Neptün’deki fırtınaların kısa ömürlü olduğunu gösterdi.

Neptün’deki fırtınalar, Güneş Sistemi’ndeki en hızlı fırtınalar olarak biliniyor. Karşılaştırma yapacak olursak, Dünya’daki en hızlı fırtınaların hızı saatte 400 kilometreye ulaşabiliyor. Peki neden en hızlı fırtınalar Neptün’ün yüzeyinde oluşuyor? Gaz devlerinin devasa kütleye sahip çekirdekleri oldukça sıcak, ve gaz yapılarından dolayı bu sıcaklık yüzeye doğru yayılıyor. Neptün’ün iç sıcaklığı atmosferine yayılıp bu hava olaylarını tetikliyor. Böylece Neptün, Güneş’ten Dünya’nın aldığının 900 katı daha az enerji almasına rağmen yüzeyinde aktif hava olayları gerçekleştirebiliyor. Neptün’ün stratosferinde karbon monoksit ve hidrojen siyanür bulunması ve sıcak çekirdeği nedeniyle Neptün’ün atmosferi, Uranüs’ten daha sıcak olarak ölçülüyor, hem de Neptün, Güneş’ten Uranüs’ün aldığının %40’ı kadar enerji almasına rağmen!

Neptün’de Sıcaklık

Neptün’ün eksen eğikliği, 28 derece ile Dünya’ya benzerlik gösteriyor (23 derece), bu da demek oluyor ki Neptün’de de mevsim geçişleri yaşanıyor! Ancak Güneş’ten uzaklığı sebebiyle bu mevsim geçişleri yaklaşık 40 sene içinde değişiyor. Eksen eğikliği, Neptün’ün güney kutbunun biraz daha sıcak olmasına yol açıyor (kuzey kutbu -214 dereceyken güney kutbu -212 derece). Çünkü güney kutup bölgesi şu sıralar Güneş’e doğru çevrilmiş durumda. Kuzey kutup bölgesi Güneş’e doğru döndüğünde ise kuzey kutbunda “yaz” yaşanacak.

Tüm gaz devlerinde olduğu gibi, Neptün’ün de çekirdeğine doğru sıcaklığı artıyor. Hatta çekirdeğinde sıcaklık 7,000 dereceye ulaşabiliyor (Dünya’nın çekirdeğinin sıcaklığının 6,000 derece, Güneş’in yüzey sıcaklığının ise 5,500 derece olduğunu düşünerek karşılaştırma yapabiliriz).

Neptün, Güneş’ten Uranüs’ün aldığı enerjinin %40 kadarını almasına ragmen, yüzeyleri hemen hemen aynı sıcaklıkta. Bunun nedeninin Neptün’ün sıcak çekirdeği ve stratosferindeki karbon monoksit ve hidrojen siyanür bulunması olduğu biliniyor. Çünkü Neptün, Güneş’ten aldığı enerjinin 2.6 katını çevresine yayıyor!

Triton ve Diğer Küçük Uydular

Bu fotoğrafta Triton’un yörüngesinin, diğer küçük uydulardan ne kadar geniş olduğunu görebiliyoruz.

Neptün’ün 14 uydusunun olduğu biliniyor. Uydularının hepsi, isimlerini Yunan mitolojisinde Poseidon veya su ile ilgili tanrılardan alıyorlar. En büyükleri olan Triton’un, Güneş Sistemi’nin en soğuk yeri olduğu tahmin ediliyor. Kuiper Kuşağı’nda dolanan bir gezegenken Neptün’ün çekimine kapılarak yörüngesine girdiği düşünülen bu uydu, Güneş Sistemi’ndeki kendi gezegeninin yörüngesinin tersine doğru dönen tek büyük uydu. Bu, Triton’un uzaklardan gelerek Neptün’ün yörüngesine girmiş bir cüce gezegen olduğu iddiasını güçlendiriyor. Çünkü ters yörüngesi olan uyduların, başka bir yerlerden gezegenlerin çekim gücüne kapılmış ya da bir çarpışma yoluyla ters yöne dönmeye başlamış oldukları düşünülüyor. Triton, Güneş Sistemi’nde atmosferi olan 4 uydudan biri, ancak Güneş’ten çok uzak olması nedeniyle sıcaklığı -230 derece civarı; yani yaşama elverişli bir uydu değil. Triton, Neptün’ün uydularının toplam kütlesinin %99.5’ini oluşturuyor. Triton öyle kolay gözlemlenmişti ki, Neptün’ün keşfinden sadece 17 gün sonra bulundu! Plüton’un gezegenlikten çıkarılmasında da Triton’un payı var. Triton ve Plüton’un neredeyse aynı boyutta olmaları bunda rol oynamış bir keşif olarak biliniyor.

Neptün’ün ikinci en büyük uydusu ise Voyager 2 uzay aracı tarafından keşfedilen Nereid. Nereid, Güneş Sistemi’ndeki en eliptik yörüngeye sahip uydu olarak tanınıyor. Örnek vermek gerekirse, eccentricity (dışmerkezlik) oranı Triton’da 0.0003 iken Nereid’te 0.7507 olarak hesaplanıyor. Nereid’in yörüngesi öyle eliptik ki, Neptün’e en uzak konumundayken Neptün’e uzaklığı, en yakın konumundan 7 kat daha fazla oluyor.

Neptün’ün Triton dışındaki uyduları çok küçük, hatta küresel bir şekle sahip olacak kadar bile büyük olmayan, yani eğri büğrü şekillerde uyduları mevcut. Bazı uyduları ise, hem boyutları hem de Dünya’dan uzaklıkları sebebiyle uzun süre gözlemlenemedi. Mesela sadece 17 kilometre çapındaki Hippocamp uydusu ancak 2013 yılında keşfedilebildi! Hippocamp’ın ilginç bir özelliği var. İlk keşfedildiğinde NASA tarafından “orada olmaması gereken uydu” olarak tanımlandı! Çünkü yörüngesi, kendisinden kat kat büyük olan Proteus uydusuna çok yakındı, yani Hippocamp’ın Proteus’un yörüngesine kapılması gerekirdi. Bu yüzden Kuiper Kuşağı’ndan gelen asteroid yağmurlarıyla birlikte, Proteus’un parçalanıp Hippocamp’ı oluşturduğu tahmin ediliyor. Aslında Neptün’ün uydularının kaderini değiştiren şey, Triton uydusunun Kuiper Kuşağı’nda dolanırken Neptün’ün yörüngesine girmesi olarak biliniyor, çünkü diğer küçük uyduların Neptün yörüngesine girmesini sağlayan büyük bir etkenin de Triton’un varlığı olduğu düşünülüyor.

Neptün’ün de Halkaları Var!

Adams halkasının üç belirgin yayı: Liberty, Equality, Fraternity.

Neptün hakkında fazla bilinmeyenlerden biri de Neptün’ün buzlardan oluşan halkaları! Halkaların varlığı ancak 1989 yılında Neptün’ü ziyarete giden Voyager 2 uzay aracı sayesinde keşfedildi. Halkalarının isimleri Neptün gezegeni üzerinde çalışmış bilim insanlarının anısına (en içten dışa doğru) Galle, Le Verrier, Lassell, Arago ve Adams halkaları olarak adlandırılıyor. Yani sonunda Neptün üzerine çalışma yapan tüm bilim insanları hak ettikleri taktiri elde ettiler diyebiliriz!

Halkaların en az %20’si tozdan oluşuyor. Geri kalanı ise küçük kaya parçacıklarından oluşan bu halkaları ayırt etmek çok zor; çünkü hem yoğunlukları az, hem de çok karanlıklar. Bazı astronomlar, halkaların Neptün’e göre çok genç olduğunu ve bir uydusunun parçalanmasıyla oluştuğunu düşünüyor.

En dışarıdaki halka olan Adams halkası, en az genişliğe sahip (35 kilometre) olmasına rağmen en dikkat çekici halka olarak biliniyor. Nedeni ise halkanın normal kısımlarından daha parlak görünen “yay”lar! Bu yayların, Neptün’ün Galatea uydusunun çekimiyle oluşan toz yığınları olduğu biliniyor. Adams halkasının beş tane yayı var ve bu yayların üç tanesi Liberty, Equality, Fraternity (Özgürlük, Eşitlik, Kardeşlik) olarak isimlendiriliyor.

Voyager 2’nin Ziyareti

1977’de çekilen bu fotoğrafta NASA’da çalışan mühendisler, Voyager 2 uzay aracının kontrollerini yapıyor.

Dünya’dan yapılan gözlemler, en iyi koşullarda bile hem Neptün’ün Dünya’dan ve Güneş’en uzaklığı nedeniyle, hem de Dünya’nın atmosferi nedeniyle çok zor oldu. Neptün’ün Güneş’e uzaklığı Dünya’nınkinin 30 katı olduğundan, yüzeyindeki aydınlanma Dünya’dakinden 1,000 kat daha azdı ve gezegen çok soluk görünüyordu. 1977 yılında aslında Satürn ve Jüpiter’i gözlemleme göreviyle fırlatılan Voyager 2 uzay aracı, Uranüs ve Neptün’e doğru da yol aldı ve Neptün’le etkileşime geçen ilk ve tek uzay aracı oldu. Voyager 2, 1989 yılında Neptün’ün yarıçapını, manyetik alanını hesaplamakla kalmayıp aynı zamanda Neptün’ün halkaları olduğunu doğruladı, Güneş Sistemi’ndeki en hızlı rüzgarları saptadı ve 6 tane yeni uydusunu keşfetti.

Neptün, Voyager 2 uzay aracının son durağı olduğundan, bilim insanları risk almaktan çekinmediler ve Voyager 2’yi Neptün’e hiçbir gezegenin yüzeyine yaklaştırmadıkları kadar yaklaştırdılar. Voyager 2, Neptün’ün kuzey kutbuna 5,000 kilometre kadar yaklaştı, birkaç saat sonra ise en büyük uydusu Triton’un 40,000 kilometre yakınından geçerek bize Triton’un ilk fotoğraflarını getirdi.

Neptün hakkında daha detaylı fotoğraflara yakın gelecekte ulaşamayacağız gibi görünüyor. Çünkü maalesef şimdilik Neptün’e başka bir uzay aracı gönderme planımız yok. Belki bir gün…

Kaynakça

http://hubblesite.org/news_release/news/2019-04/69-neptune