Güneş Sistemindeki Gezegenler Ne Zaman ve Nasıl Keşfedildi?

Gökbilim en eski bilim dallarından biri. İnsanların çok eski çağlardan beri gökcisimlerini -yıldızları, gezegenleri, Ay’ı- zamanı ölçmek ve yön bulmak amacıyla kullandığı biliniyor. Başlangıçta gökyüzü gözlemleri çıplak gözle yapılıyordu. Teleskobun 17. yüzyılda Galileo Galilei tarafından keşfi insanlığın evreni anlama arayışında bir dönüm noktası oldu.

Güneş Sistemi’ndeki sekiz gezegenden Merkür, Venüs, Mars, Jüpiter ve Satürn antik dönemlerden beri biliniyor. Çıplak gözle fark edilebilen bu gökcisimleri yıldızlara benzemelerine rağmen, gökyüzündeki hareketleri yıldızlarınkinden farklıdır.

Fotoğraf: Tunç Tezel

Mars'ın gökyüzündeki hareketi

Gökcisimleri gece boyunca genellikle doğudan batıya doğru hareket eder. Ancak gezegenler bu duruma her zaman uymaz. Yani gezegenleri bir gece yıldızlarla aynı yönde, bir sonraki gece ise yıldızların tersi yönde hareket ederken görebilirsiniz. Bu nedenle gezegenlere Yunanca gezgin anlamına gelen planetes ismi verilmiş. Geçmişte gökbilimciler gezegenleri, hareketlerindeki bu farklılıktan yararlanarak yıldızlardan ayrı şekilde sınıflandırmış.

Teleskobun 1609’da Galileo Galilei tarafından keşfi gökcisimlerinin hareketlerinin izlenmesi ile sınırlı olan gökbilim araştırmalarında yeni bir çağın açılmasına neden oldu. Örneğin Galileo Galilei 1610’da Jüpiter’in en büyük dört uydusunu -Io, Europa, Ganymede ve Callisto- keşfetti. Bu keşif, o dönem yaygın olarak kabul edilen, evrendeki bütün gökcisimlerinin Dünya’nın etrafında döndüğü görüşünün doğru olmadığını gösteriyordu ve gökcisimlerinin hareket dinamiklerinin anlaşılmasına yardımcı oldu.

Galileo Galilei’nin teleskobuyla yaptığı gözlemlere dayanarak hazırladığı Ay’ın evrelerini gösteren çizimler

18. yüzyıla gelindiğinde Güneş Sistemi’nde halen altı gezegenin varlığı biliniyordu. Ancak Uranüs’ün keşfi 1781’de resmi olarak gerçekleşti. Uranüs’ün neden bu kadar geç keşfedildiği sorusu akla gelebilir. Aslında Uranüs daha önce birçok kez gökyüzünde sönük bir nokta şeklinde gözlemlenmişti. Ancak önceleri bir yıldız olduğu düşünülüyordu. Bir gezegen olduğu İngiliz gökbilimci Sir William Herschel tarafından keşfedildi.

Aslında Uranüs’ün rastlantı sonucu keşfedildiği söylenebilir. Herschel, parlaklığı düşük yıldızlar üzerine araştırmalar yapıyordu. 13 Mart 1781’de gözlemlediği gökcisminin bir yıldıza göre çok daha hızlı hareket ettiğini fark etti. Bu bir kuyrukluyıldız olabilirdi. Ancak bu parlaklıkta bir kuyrukluyıldızın Güneş’e hayli yakın hareket etmesi gerekirdi. Ancak bu gökcismi Güneş’e bu yakınlıkta hareket eden bir kuyrukluyıldızın olması gerektiğinden çok daha yavaştı. Herschel, aslında Güneş Sistemi’nin yedinci gezegeni Uranüs’ü keşfetmişti.

William Herschel ve Uranüs gözleminde kullandığı teleskobu

Uranüs teleskop yardımıyla keşfedilen ilk gezegendi. Onu varlığı doğrudan gözlemlerden önce matematiksel hesaplarla kanıtlanan ilk gezegen olan Neptün’ün keşfi izledi.

Uranüs’ün keşfinden sonra gökbilimciler gezegenin Güneş etrafındaki yörüngesini takip etti. Ancak Uranüs’ün yörüngesinde Newton’un kütleçekim yasasına dayanarak yaptığı tahminlere uymayan düzensizlikler vardı. Bazı gökbilimciler bu düzensizliklerin Güneş Sistemi’ndeki daha uzak başka bir gezegenin etkisi nedeniyle ortaya çıktığını düşünüyordu. 1845 yılında Fransız matematikçi ve gökbilimci Urbain Le Verrier ile İngiliz matematikçi ve gökbilimci John Couch Adams bu gökcisminin kütlesini ve konumunu belirlemeye yönelik hesaplamalar yapmaya başladı. Le Verrier’in hesaplamalarını kullanan Johann Gottfried Galle, Berlin Gözlemevi’nde 23 ve 24 Eylül 1846 tarihlerinde Neptün’ü teleskopla doğrudan gözlemlemeyi başardı. Aslında Adams’ın hesaplamaları üzerine çalışan İngiliz gökbilimci James Challis’in ağustos ve eylül aylarında yaptığı araştırmalarda gözlemlediği gökcisimleri arasında Neptün de vardı. Ancak Challis yaptığı gözlemleri başarılı bir şekilde analiz edemedi ve gözlemlediği bu gökcisimleri arasında Uranüs’ün yörüngesinde düzensizliğe neden olan bu yeni gezegeni fark etmeyi başaramadı.

Güneş Sistemi’nin dokuzuncu gezegenini aramaya yönelik çalışmalar Neptün’ün keşfinin hemen ardından başladı. Gökbilimcileri yeni bir gezegen aramaya iten neden ise Uranüs ve Neptün’ün yörüngesindeki tam olarak açıklanamayan düzensizliklerdi. Güneş Sistemi’ndeki daha uzak bir gezegenin kütleçekim etkisinin bu düzensizliklere neden olduğu düşünülüyordu. Bu amaca yönelik ilk araştırmalar 1900’lü yılların başında Percival Lowell tarafından gerçekleştirildi. Percival Lowell ömrünün son 11 yılını dokuzuncu gezegeni bulmaya adadı, ancak bu keşfi gerçekleştiremeden öldü. Ancak çalışmaları Plüton’un keşfine öncülük etti. Plüton, 1930 yılında Lowell Gözlemevi için çalışan amatör gökbilimci Clyde Tombaugh tarafından keşfedildi.

Araştırmaları kapsamında Tombaugh birkaç gün aralıklarla gökyüzünün aynı bölgesinin fotoğraflarını çekiyordu. Fotoğraf plakalarını, arka plandaki yıldızları tam olarak üst üste getiren bir alet kullanarak karşılaştırdığında, sabit yıldızların önünde yavaşça hareket eden küçük bir nokta fark etti. Tombaugh, aradığı gezegeni bulmuştu. Plüton uzun yıllar Güneş Sistemi’nin dokuzuncu gezegeni olarak kabul edildi. Ancak 2006’da Uluslararası Astronomi Birliği’nin yaptığı gezegen tanımına tam olarak uymadığı ve yörüngesini “temizleyemediği” için artık cüce gezegen olarak sınıflandırılıyor.

1990’lı yılların başında ise Voyager 2 uzay aracından elde edilen verilerden Uranüs’ün yörüngesindeki düzensizliklerin Neptün’ün kütlesiyle ilgili hesaplamalardaki hatalardan kaynaklanabileceği bulundu. Yani Güneş Sistemi’nde dokuzuncu bir gezegen olmayabilirdi.

Caltech

Dokuzuncu gezegene dair araştırmalar son yıllarda tekrar gündeme geldi. Bu araştırmalarda Güneş Sistemi’nin en dış kısımlarında keşfedilen gökcisimlerinin bazı ortak özelliklere sahip oldukları anlaşıldı. Sonuçları Astronomical Journal dergisinde yayımlanan araştırmaya göre bu gökcisimlerinin sahip oldukları ortak yörünge özelliklerinin nedeni, Güneş’e uzaklığı 200 AU olan bir gezegen olabilir. AU (astronomik birim), Güneş ile Dünya arasındaki ortalama mesafedir ve yaklaşık 150 milyon km’dir. Bu sonuçlar Güneş Sistemi’nin dokuzuncu gezegeninin varlığının kuramsal kanıtları olarak görülüyor. Ancak bilim insanları dokuzuncu gezegeni gökyüzünde aramaya devam ediyor.

Güneş Sistemi’ndeki Mesafeler

Yapılan gözlemler Güneş Sistemi’nin üç bölümden oluştuğunu gösteriyor. Kayaç gezegenler Güneş’e 0,39-4,2 AU mesafede bulunuyor. Gaz devleri olarak sınıflandırılan gezegenlerin (Jüpiter, Satürn, Uranüs ve Neptün) Güneş’e uzaklıkları 5 AU-30 AU arasında değişiyor. Plüton’u da içine alan ve Kuiper Kuşağı olarak isimlendirilen bölge Güneş’e 30-50 AU uzaklıkta bulunuyor.

Güneş Sistemi’nin en dışında yer alan ve Güneş Sistemi’ni kalın bir baloncuk gibi çevrelediği düşünülen Ourt Bulutu’nun Güneş’e uzaklığının ise 5000 AU-100.000 AU arasında değiştiği tahmin ediliyor.

Daha ayrıntılı bilgi için aşağıdaki kaynakları inceleyebilirsiniz.

· http://solarsystem.nasa.gov

· https://airandspace.si.edu/exhibitions/exploring-the-planets/online/discovery/

· http://www.nature.com/news/evidence-grows-for-giant-planet-on-fringes-of-solar-system-1.19182

· http://www.sciencemag.org/news/2016/01/feature-astronomers-say-neptune-sized-planet-lurks-unseen-solar-system

· https://lowell.edu/in-depth/pluto/the-discovery-of-pluto/

· Lequeux, J., “Le Verrier—Magnificent and Detestable Astronomer”, Astrophysics and Space Science Library, 2013.

· Trujillo, C. A., Sheppard, S. S., “A Sedna-like body with a perihelion of 80 astronomical units”, Nature, Cilt 507, Sayı 7493, s. 435-436, 2014.

· Batygin, K., Brown, M. E., “Evidence for a Distant Giant Planet in the Solar System”,  Astronomical Journal, Cilt 151, Sayı 2, 2016.

· Mullaney, J. “The Herschel Objects and How to Observe Them”, Springer, s. 10-14, 2007.