Güneş Sistemi Yapısı ve Oluşumu

Güneş Sistemi; Güneş’ten ve onun çekim etkisi altında kalan sekiz gezegen ve onların bilinen 166 uydusundan, üç cüce gezegenden (Ceres, Plüton, Eris ile onların bilinen dört uydusu), ve milyarlarca küçük gökcisminden oluşur. Küçük cisimler kategorisine asteroitler, Kuiper kuşağı nesneleri, kuyrukluyıldızlar, göktaşları ve gezegenlerarası toz girer.

Güneş Sistemi; Güneş, dört yerbenzeri iç gezegen, küçük taş asteroitlerden oluşan bir asteroit kuşağı, dört gaz devi dış gezegen, ve Kuiper kuşağı denen buzsu cisimlerden oluşan ikinci bir kuşaktan ibarettir. Kuiper kuşağının ötesinde ise seyrek disk, gündurgun (heliopause) ve en son olarak da varsayımsal Oort bulutu bulunur.

Güneş’ten olan uzaklıklarına göre gezegenler sırasıyla Merkür, Venüs, Dünya, Mars, Jüpiter, Satürn, Uranüs, ve Neptün’dür. Bu sekiz gezegenin altısının çevresinde doğal uydular döner. Ayrıca dış gezegenlerin her birinin toz ve diğer parçacıklardan oluşan bir gezegen kuşağı vardır. Dünya dışındaki tüm gezegenler adlarını Yunan-Roma mitolojisi tanrılarından alır. Üç cüce gezegen Kuiper kuşağında en büyük cisim olan Plüton, asteroit kuşağındaki en büyük cisim olan Ceres ve seyrek diskte yer alan ve diğer ikisinden daha büyük olan Eris’tir.

Yapısı

Güneş Sistemi’nin asıl bileşeni elbetteki sistemin bilinen kütlesinin % 99,86’sını oluşturan ve çekim kuvveti ile sistemi bir arada tutan ana dizide yeralan G2V tipi bir sarı cüce olan Güneş’tir. Sistemin kalan kütlesinin % 90′ından fazlasını da yalnızca Güneş’in çevresinde dönen en büyük iki gökcismi olan Jüpiter ve Satürn oluşturur.

Güneş’in çevresinde dönen büyük gökcisimlerinin çoğu Dünya’nın yörüngesinin tutulum adı verilen düzleminde bulunur. Gezegenler tutuluma çok yakın bulunurken kuyruklu yıldızlar ve Kuiper kuşağı gökcisimleri tutulum çemberi ile büyük açılar yapar.

Gezegenlerin hepsi ve diğer gökcisimlerinin çoğu, Güneş’in kuzey kutbunun üzerindeki bir noktasından bakıldığında, Güneş’in çevresindeki yörüngede saat yönünün tersine dönmektedir. Ancak Halley kuyruklu yıldızı gibi istisnalar bulunur.

Gökcisimleri Güneş’in çevresinde Kepler yasalarına uygun olarak devinirler. Her gökcismi, odak noktalarından birinde Güneş’in bulunduğu yaklaşık bir elips yörünge üzerinde hareket eder. Güneş’e daha yakın olan gökcisimleri daha hızlı hareket eder. Gezegenlerin yörüngeleri hemen hemen daireseldir ama birçok kuyruklu yıldız, asteroit ve Kuiper kuşağı gökcisimleri oldukça dar eliptik yörüngeler izler.

Güneş Sistemi gösterimlerinde çok büyük uzaklıkları tasvir etme zorluğuna karşı, yörüngeler genellikle eşit uzaklıkta gösterilir. Gerçekte, birkaç istisna dışında bir gezegen ya da kuşağın Güneş’e olan uzaklığı arttıkça bir önceki yörünge ile olan uzaklığı da büyür. Örneğin Venüs, Merkür’den 0,33 GB daha dışarıdadır, Satürn ise Jüpiter’den 4,3 GB daha uzaktadır. Neptün de Uranüs’ten 10,5 GB daha uzaktadır. Bu yörünge uzaklıkları arasında bağıntı kurmaya çalışan Titius-Bode yasası gibi bazı girişimler olmuş ama kabul gören bir teori çıkmamıştır.

Güneş Sistemi’nin Oluşumu ve Evrimi

Güneş Sistemi’nin ilk olarak Emanuel Swedenborg tarafından 1734 yılında öne sürülen, daha sonra Immanuel Kant tarafından 1755 yılında genişletilen bulutsu varsayıma uygun olarak oluştuğuna inanılmaktadır. Benzer bir teori Pierre-Simon Laplace tarafından bağımsız olarak 1796′da üretilmiştir. Bu teoriye göre Güneş Sistemi 4,6 milyar yıl önce dev bir moleküler bulutun çökmesi sonucu oluşmuştur. Bu ilk bulutun birkaç ışık yılı genişliğinde olduğu ve birkaç yıldızın doğumuna sebep olduğu sanılmaktadır. Çok eski göktaşlarının incelenmesi sonucunda, ancak çok büyük patlayan yıldızların merkezinde oluşabilecek kimyasal elementlere rastlanması Güneş’in bir yıldız kümesi içinde ve birkaç süpernova patlamasının yakınında oluştuğuna işaret eder. Bu süpernovalardan gelen şok dalgası çevrede bulunan bulutun içinde yüksek yoğunluk bölgeleri oluşturarak iç gaz basıncını yenecek ve içe çöküşe neden olacak kütleçekimsel kuvvetlerin oluşmasına izin vererek Güneş’in oluşmasını tetiklemiş olabilir.

Sonradan Güneş Sistemi olacak olan ve güneş öncesi bulutsu olarak bilinen bölge 7.000 ile 20.000 GB çapında ve Güneş’in kütlesinden biraz daha fazla bir kütleye sahipti (0,1 ile 0,001 güneş kütlesi kadar). Bulutsu içe doğru çöktükçe açısal momentumun korunması nedeniyle daha da hızlı dönmeye başladı. Bulutsunun içindeki maddeler yoğunlaştıkça içindeki atomlar artan frekanslarla çarpışmaya başladı. Hemen hemen kütlenin tamamının toplandığı merkezin sıcaklığı etrafındaki diske göre giderek daha da arttı. Kütleçekimi, gaz basıncı, manyetik alanlar ve dönüş küçülen bulutsuyu etkiledikçe kabaca 200 GB çapında, kendi etrafında dönen gezegen öncesi bir diske dönüştü ve merkezde sıcak ve yoğun bir önyıldız oluştu.

Güneş’in evriminin bu dönemine benzeyen, genç, birleşme öncesi güneş kütlesine sahip T Tauri yıldızları üzerine yapılan incelemeler sıklıkla gezegen oluşumu öncesi disklerin bu tür yıldızlarla bir arada bulunduğunu gösterir. Bu diskler birkaç yüz gök birimi genişliğe ve en sıcak oldukları noktada ancak bin kelvin sıcaklığa ulaşırlar.

Yaklaşık 100 milyon yıl sonra içeri çöken bulutsunun merkezinde bulunan hidrojenin yoğunluğu ve basıncı önyıldızın nükleer füzyona başlamasına yetecek miktara gelmişti. Termal enerjinin kütleçekimsel daralmaya karşı durabildiği hidrostatik dengeye ulaşana kadar bu artış devam etti. İşte bu noktada güneş artık tam bir yıldız olmuştu.

Geride kalan gaz ve tozdan ibaret güneş bulutsusundan çeşitli gezegenler oluşmuştur. Bu oluşumun kaynaşma süreciyle olduğuna inanılmaktadır. Kaynaşma; gezegenlerin merkezde yeralan önyıldız çevresinde dönen toz taneleri olarak başlamaları, yavaş yavaş bir ile on metre çapında topaklar hâline gelmeleri, daha sonra çarpışarak 5 km çapında gezegenciklere dönüşmeleri, ve sonraki birkaç milyon yıl boyunca çarpışmalara devam ederek her yıl kabaca 15 cm kadar büyümeleri sürecidir.

İç Güneş Sistemi, su ve metan gibi uçucu moleküllerin yoğunlaşmasına izin vermeyecek kadar çok sıcaktı, dolayısıyla oluşan gezegencikler gezegen öncesi diskin yalnızca 0,6% kütlesinden ibaretti ve genel olarak silikatlar ve metaller gibi yüksek erime noktasına sahip olan kimyasal bileşiklerden oluşmuşlardı. Bu kayasal gökcisimleri sonunda yerbenzeri gezegenler oldu. Daha ötelerde Jüpiter’in kütleçekimsel etkisi gezegen öncesi gökcisimlerinin biraraya gelmesini engelledi ve geride asteroit kuşağı kaldı.

Daha da ötede, donma hattının gerisinde, daha uçucu olan buzlu bileşiklerin katı kalabileceği yerde, Jüpiter ve Satürn gaz devi hâline geldi. Uranüs ve Neptün daha az madde yakalayabildi ve çekirdeklerinin hidrojen bileşiklerinden oluşan buzdan meydana geldiğine inanıldığı için buz devi olarak bilinirler.

Genç Güneş enerji üretmeye başladıktan sonra güneş rüzgârı gezegen öncesi diskte bulunan gaz ve tozu yıldızlararası uzaya doğru gönderdi ve böylece gezegenlerin oluşumunu durdurdu. T Tauri yıldızları daha kararlı ve eski yıldızlara nazaran daha güçlü yıldız rüzgârlarına sahiptir.

Gökbilimciler Güneş Sisteminin güneş ana diziden uzaklaşmaya başlayıncaya kadar bugünkü hâliyle kalacağını tahmin etmektedir. Güneş hidrojen yakıtını yaktıkça geride kalan yakıtı yakabilmek için giderek ısınır, dolayısıyla da daha hızlı yakmaya devam eder. Sonuç olarak kabaca her 1,1 milyar yılda bir yüzde on oranında parlaklığı artmaktadır.

Tahminlere göre bugünden yaklaşık 6,4 milyar yıl sonra Güneş’in çekirdeği o kadar sıcak olacak ki daha az yoğun olan üst katmanlarda da hidrojen kaynaşması oluşmaya başlayacak. Bunun sonunda Güneş şu anki çapının kabaca 100 katı kadar genişleyecek ve bir kızıl dev olacaktır. Sonra da oldukça artmış olan yüzey alanı nedeniyle soğumaya başlayacak ve parlaklığını yitirecektir.

En sonunda Güneş’in dış katmanları ayrılacak ve geride olağanüstü derecede yoğun bir gökcismi olan beyaz cüce kalacaktır. Bu beyaz cüce Güneş’in ilk kütlesinin yarısına sahip olacak ancak büyüklüğü dünya kadar olacaktır.

Güneşe yakınlıklarına göre gezegenler ve özellikleri aşağıdaki gibi sıralanmaktadır:
Merkür
Venüs
Dünya
Mars
Jüpiter
Satürn
Uranüs
Neptün
Pluton