Connect with us

Kozmik Anafor Arşivi

Çocuklar İçin Astronomi: Güneş Sistemi ve Gezegenler

Bu yazıyı yaklaşık 12 dakikada okuyabilirsiniz.

Yaşadığımız gezegen Dünya’nın da içinde bulunduğu Güneş Sistemimiz, Güneş ve etrafında dönen irili ufaklı sekiz gezegenden oluşur. Bunlardan bazıları diğerlerine göre daha küçük ve karasal, bazıları büyük ve gazlardan oluşan gezegenlerdir. Bazıları ateşten daha sıcak, bazıları ise buz gibi soğuktur.

Güneşe daha yakın olan dört karasal gezegen şunlardır:

Merkür

Güneş Sistemimizdeki en küçük gezegendir. Merkür’den Güneş’e bakıyor olsaydık, Güneş’i Dünya’dan gördüğümüzden üç kat daha büyük görürdük! En küçük gezegen olduğuna bakmayın. Merkür, Dünya’dan sonra ikinci en yüksek yoğunluğa sahip gezegendir. Çekim gücü Dünya’nın sahip olduğu çekim gücünün 1/3’ü kadardır. Yani, Dünya’da 60 kg olan bir insanın ağırlığını, Merkür’de yaklaşık 20 kg olarak ölçerdik. 57 milyon kilometre uzaklık ile Güneş Sistemi’ndeki diğer gezegenlere göre Güneş’e en yakın konumda yer almasına rağmen, sistemdeki en sıcak gezegen Merkür değildir. Çünkü, Merkür’ün bir atmosferi yoktur. Kütleçekimi kuvvetinin düşük olması nedeniyle kalın bir atmosferi olmasa da çok ince bir ekzosfer tabakası vardır. Bu ekzosfer tabakasını çoğunlukla oksijen, sodyum, hidrojen ve potasyum elementleri oluşturur.

Merkür’ün gerçek rengi (solda) ve renklendirilmiş (sağda) fotoğrafları.
(Telif: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington)

 

Merkür’ün aşırı karasal, taş ve metalle kaplı yapısı, jeolojik olarak uzun yıllardır aktif olmadığını gösterir. Yani, deprem gibi yer olaylarına bu gezegende rastlanmaz. Boyutları Türkiye’nin yüz ölçümünden biraz daha küçük olan “Caloris Basin” krateri de dahil olmak üzere birçok kratere ev sahipliği yapmaktadır. Bu açıdan Ay ile benzerlik göstermesine rağmen Merkür’ün kendi uydusu yoktur. Gündüzleri 450 °C’nin üzerine çıkabilirken, geceleri -170 °C ’ye kadar düşebilen yüzey sıcaklığı, canlı yaşamına pek de elverişli bir ortam sunmamaktadır.

Bu küçük gezegen, kendi etrafında Dünya’ya kıyasla daha yavaş dönmektedir. Merkür’ün bir tam dönüşünü tamamlaması Dünya zamanıyla tam 59 gün sürer. Bu da demek oluyor ki, Dünya’da bir gün, Merkür’de 59 güne karşılık gelir. Ancak, Güneş’e en yakın mesafede bulunması ve kat edecek daha az mesafeye sahip olması nedeniyle, bir yılını Dünya’ya kıyasla daha çabuk doldurur. Merkür’ün Güneş’in etrafında bir tam turunu tamamlaması, Dünya zamanı ile 88 gün sürer. Yani, eğer Merkür’de yaşasaydınız, her üç ayda bir doğum günü kutlama şansınız olabilirdi!

Venüs

108 milyon km ile Güneş’e en yakın ikinci gezegen olan Venüs, Güneş Sistemimizdeki en sıcak gezegendir. Burada sıcaklık 470 °C‘yi bulur ve aşar. Sera gazları, karbondioksit ve temas ettiği her şeyi eriten, aynı zamanda telefonların bataryalarında bulunan sülfürik asitten oluşan bulutlar Venüs’ün kalın atmosferini oluştururlar. Yani, Venüs’te nefes almayı düşünmek bile imkansız! Venüs’ün atmosferini oluşturan bu gazların neden olduğu “sera etkisi” sıcaklığı hapseder ve yakıcı sıcaklığın düşmesine engel olurlar. Sıcaklık o kadar yüksektir ki, kurşun gibi metaller Venüs’te sıvı halde bulunur.

Boyut ve yapı bakımından Dünya ile büyük benzerlik gösteren bu gezegenin merkezindeki kocaman demir çekirdeğin üzerinde lav benzeri sıcak kayalardan oluşan bir manto tabakası bulunur. Yüzeyinde dağlar, vadiler ve on binlerce volkana ev sahipliği yapar. Ancak bu volkanlardan hiçbiri aktif değildir. Yörüngesi eğimli olduğundan Venüs’te mevsimler yoktur. Kendi etrafındaki dönüşü çok yavaş olduğundan, manyetik çekim alanı da yok denecek kadar azdır. Yine aynı sebepten dolayı, Venüs’ün şekli diğer gezegenlere kıyasla daha küreseldir.

Fotoğraf Kaynağı: Mariner 10 Uzay Aracı / JPL-Caltech

 

Dünya’nın ters istikametine, saat yönüne doğru hareket ettiği için Venüs’te Güneş batıdan doğar; doğudan batar. Kendi etrafında bir tam dönüşünü yaklaşık 245 günde tamamlar. Yani, Venüs’te bir gün, Dünya zamanıyla 245 güne eşittir. Venüs, Güneş etrafındaki dönüşünü ise yaklaşık 225 günde tamamlar. Bu da demek oluyor ki, Venüs’te bir gün, bir yıldan daha uzun sürer! Güneş’in etrafındaki yörüngesinden dolayı, Güneş doğmadan önce doğuda, Güneş battıktan sonra da batıda görünür. Bu nedenle Sabah Yıldızı, Akşam Yıldızı, Çoban Yıldızı isimlerini almıştır. Venüs’ün de Merkür gibi, uydusu yoktur.

Venüs asıl adını gökyüzünde bir mücevher gibi parladığı için, Roma mitolojisindeki Güzellik ve Aşk Tanrıçası Venüs’ten (Eski Yunan mitolojisinde Afrodit) almıştır. Venüs’ün Dünya’dan bu kadar parlak görünmesinin nedeni ise bulutların güneş ışığını yansıtmasıdır. Bunu, Dünya’da kar yağdığında etrafın çok parlak olmasına benzetebilirsiniz. Çünkü kar ya da bulut gibi açık renkli cisimler, ışığın büyük bir kısmını geri yansıtır.

Dünya

Güneş’e uzaklık bakımından üçüncü sırada yer alan gezegenimiz Dünya yaklaşık 4.5 milyar yıl yaşındadır. Hayatlarımızı borçlu olduğumuz bu gezegen, canlı yaşamı açısından oldukça elverişlidir. Öyle ki, bir çay kaşığı toprağın içinde bile milyarlarca organizma yaşar. Dünya atmosferinin %78’ini azot, %21’ini ise solunumumuzu gerçekleştirmede başrolü oynayan oksijen gazları oluşturmaktadır. Bu atmosfer, bizleri meteorlardan ve göktaşlarından korur. Dünya’ya yaklaşan göktaşları, Dünya yüzeyine ulaşamadan atmosferde parçalanır.

Japon uzay ajansı JAXA’nın meteoroloji uydusu Himawari 8 tarfından çekilmiş olan Dünya fotoğrafı.

 

Dünyamız kendi etrafında bir tam dönüşünü yaklaşık 24 saatte tamamlar. Bu dönüş sonucu gece ve gündüz oluşur. Güneş’in etrafındaki dönüşü ise yaklaşık 365 gün sürer. Yani, gezegenimizde 1 yıl 365 güne eşittir. Peki, neden dört farklı mevsimi yaşadığımızı ya da mevsimlerin neden oluştuğunu hiç merak ettiniz mi? Bunun sebebinin Güneş’in yakınlaşıp uzaklaşmasından kaynaklandığı sıklıkla düşülen bir yanılgı olsa da bu doğru değildir. Mevsimlerin oluşumuna eksen eğikliği sebep olur. Yani, Dünya’nın yaklaşık 23 derecelik eksen eğikliği Dünya’daki farklı noktaların, farklı açılarla Güneş ışığı almasını sağlar.

Büyüklüğü, Dünya’mızın çeyreği olan, tek doğal uydumuz Ay’ın yüzeyini, kraterler, sertleşmiş lavlar ve dağlar oluşturmaktadır.

Mars

Kızıl Gezegen olarak da bildiğimiz Mars, Güneş’e en yakın dördüncü gezegendir. Tozla kaplı, soğuk ve çöl benzeri bir iklime sahiptir. Bahsettiğimiz toz, gezegenin kızıla bürünmesine neden olan demir oksitlerinden (bildiğimiz pas) oluşur. İki doğal uydusu bulunan Mars, Everest Dağı’nın neredeyse üç katı büyüklüğünde olan, Güneş Sistemi’nin en büyük dağı Olympus Mons dağına ev sahipliği yapmaktadır.

(Fotoğraf: NASA)

 

Mars’ta zıplayabilseydiniz Dünya’dakinden tam üç kat daha yükseğe ulaşabilirdiniz! Çünkü Mars’taki yerçekimi, Dünya’daki yer çekimin yalnızca üçte biri kadar. Mars’ın ekvatoruna yaklaştıkça sıcaklık 20 °C‘ye ulaşırken, kutuplara doğru -140 °C’ye kadar düşebilmektedir. Bir diğer fark ise, Mars’ta bir gün yaklaşık 24 saat 37 dakika sürerken; bir yıl neredeyse Dünya’daki bir yılın iki katı kadar; yani, 687 gün sürüyor! Eh, Mars’ın Güneş yörüngesindeki yolu epey uzun ve yorucu gözüküyor.

Mars’ın uyduları Phobos ve Deimos.

 

Güneş sistemimizde çapları birkaç metreden yüzlerce kilometreye kadar değişen yüz binlerce göktaşı, Mars ve Jüpiter arasında yer alır. Asteroit olarak adlandırdığımız bu gök cisimlerinin bulunduğu bölge “Asteroit Kuşağı” olarak bilinir ve Güneş Sisteminde tüm asteroitlerin büyük kısmı bu kuşaktadır. Güneş yörüngesinde diğer gezegenlerle birlikte dönen bu gökcisimleri, gezegen olarak sınıflandırılabilmek için yeterli kütleçekimi ve boyuta sahip değillerdir.

Jüpiter

Güneşe en yakın gazsal gezegen Jüpiter, Güneş Sistemi’ndeki gezegenlerin en büyüğüdür. Boyutu o kadar büyüktür ki içine tam 1.321 Dünya sığabilir! Kütlesi ise Güneş Sistemi’ndeki tüm gezegenlerin kütleleri toplamının 2 katıdır! Güneş’in etrafında bir tam dönüşü Dünya zamanıyla tam 12 yıl iken, kendi etrafında dönüşünü sadece 10 saatte tamamlar. Ortalama sıcaklığı ise -148°C’dir. Gaz devi Jüpiter’in bilinen 66 uydusu vardır. Bunlardan biri olan Ganymede, Merkür’den bile büyüktür! Bir diğer uydusu Europa‘da ise, buzlu yüzeyinin altındaki okyanus ile canlılar için bir yaşama ev sahipliği yapıyor olabileceği düşünülmektedir.

Fotoğraf Telif: Juno Uzay Aracı NASA/JPL

 

Jüpiter için Güneş Sistemi’nin elektrik süpürgesi diyebiliriz. Güçlü kütleçekimi nedeniyle Dünya’dan tam 200 kat daha fazla asteroit ve kuyruklu yıldız çarpması yaşar. Jüpiter’in bir diğer ilginç özelliği ise yüzeyinde bulunan “Büyük Kırmızı Leke”, yani yaklaşık 400 yıldır sürmekte olan bir fırtınadır. Günden güne küçüldüğü düşünülen bu fırtınanın bir gün bitip bitmeyeceğini tam olarak bilmiyoruz ancak yüzeyde oluşturduğu güzellik görülmeye değer.

Satürn

Bir diğer gaz devi olan Satürn, Güneş Sistemi’ndeki ikinci en büyük gezegendir. Güneş’e olan uzaklığı, Jüpiter’in Güneş’e olan uzaklığından 2 kat daha fazladır. Dünya’nın 2 katı boyutunda demir ve nikelden oluşan bir çekirdeğe sahip olduğu düşünülen Satürn’ün yüzeyinde, Jüpiter’inkilere benzer fırtınalar gerçekleşir. Bu fırtınalar daha küçük çaplıdırlar. Metan, amonyak ve hidrojenden oluşan sis tabakası nedeniyle gezegen dışarıdan sarı renkte görünür. Kendi etrafındaki dönüşünü yaklaşık 10 saatte tamamlayan Satürn’ün, Güneş etrafındaki bir tam dönüşünü tamamlaması ise 29,5 yılı bulur.

Cassini’nin gözünden Saturn’ün güney kutbundaki aurora oluşumu.

 

Satürn için “uydu kralı” diyebiliriz. Çünkü 83 uydu ile bilinen en çok uyduya sahip gezegendir. Gezegenin meşhur halkaları milyarlarca buz parçasından oluşur. Bu parçacıklar gezegenin çevresindeki yüksek dönüş hızları nedeniyle birbirlerine çarparak ufalanmışlardır; ufalanmaya da devam ederler…

Uranüs

Güneş’e en uzak ikinci gezegen olan bir diğer gaz devi Uranüs, Jüpiter ve Satürn’ün ardından sistemdeki en büyük üçüncü gezegendir. Öyle ki, Uranüs’ün içine Dünya boyutlarında 63 tane gezegen sığdırabilirsiniz! Dünya zamanıyla Güneş etrafındaki bir tam dönüşünü 84 yılda tamamlayan Uranüs, benzersiz yan dönüşü sebebiyle farklı mevsimleri karşılayabilir. Güney ve Kuzey Kutupları’nda yaz ve kış mevsimlerinin yaşanması tam 21 yıl sürer!

Fotoğraf: Voyager Uzay Aracı

 

Uranüs’ün mavi renkte görünmesinin sebebi sanılanın aksine su değil, üst atmosferinde bulunan amonyak ve metan buz kristalleridir. Uranüs’ün atmosferini ise hidrojen, helyum ve metan gazları oluşturur. Sistemin en soğuk gezegeni olan Uranüs’ün, ortalama sıcaklığı yaklaşık -220°C‘dir.

Uranüs’ün devasa eğik bir ekseni vardır. Bu eksen eğikliğinin sebebinin geçmişte yaklaşık Dünya büyüklüğünde bir gezegenin çarpması sonucu gerçekleştiği düşünülmektedir.

Neptün

Güneş’ten en uzak konumda yer alan dördüncü gaz devi Neptün, Uranüs ile atmosferi oluşturan gazlar ve renk bakımından benzerlik gösterir. Atmosferinde bulunan metan gazının kırmızı ışığı emmesi nedeniyle gezegen soluk mavi renkte görünmektedir. Uranüs’den boyut olarak daha küçük olmasına rağmen kütlesi yaklaşık 1.5 kat daha büyüktür. Kütle bakımından Dünya’dan 17 kat daha büyük olan bu gezegende bir gün ortalama 17 saattir.

Neptün ve Dünya’nın boyut karşılaştırması.

 

Neptün’ün Güneş’e olan uzaklığı yaklaşık 4.5 milyar kilometre olup, Güneş etrafındaki bir tam dönüşünü tamamlaması 164 Dünya yılını bulur. Bu sebeple mevsim değişimleri yaklaşık 40 yıl sürmektedir. Neptün’de yılbaşı eğlencelerini beklemek eziyet olabilirdi…

Neptün’ün bilinen 14 doğal uydusu bulunmaktadır. Bunlardan biri ve en büyüğü de diğer uyduların tersine dönen Triton’dur.

Güneş

Dünya’nın Güneş Sistemi’ndeki en önemli gezegen olduğunu düşünüyorsak, durup bir daha düşünmekte fayda var. Güneş Sistemi’nin merkezinde bulunan, en büyük ısı ve ışık kaynağımız Güneş, canlı yaşamının ve sistemin olmazsa olmazıdır. O kadar büyüktür ki içine bir milyondan fazla Dünya sığabilir! Gece gökyüzüne baktığımızda gördüğümüz nokta nokta yıldızlar gibi, Güneş de gündüzleri görebildiğimiz bir yıldızdır. Bu yıldızın akıl almaz çekim kuvveti sayesinde tüm gezegenler, asteroitler ve diğer gökcisimleri karanlık ve derin uzayda, yörüngelerinde dönmeye devam ederler. Sistemin toplam kütlesinin %99,8’ini oluşturur.

Fotoğraf Telif: Mehmet Ergün (Dünya gezegeni, boyutunu anlayabilmeniz için sonradan eklenmiştir).

 

Güneş her saniye yaklaşık 600 milyon ton hidrojeni helyuma dönüştürür. Nükleer Füzyon adı verilen bu süreç sayesinde her saniye 4 milyon ton kütleye eşit miktarda enerji açığa çıkar. İşte bu enerji, Güneş’in sahip olduğu ve bizlerle paylaşmaktan çekinmediği ısı ve ışığın kaynağını oluşturur.

Hazırlayan: Gizem Yıldız Çetin

Kaynaklar ve Referans:

  1. Solar System. (n.d.). Retrieved December 18, 2020, from https://spaceplace.nasa.gov/menu/solar-system/
  2. What Exists Within the Reaches of Our Solar System? (n.d.). Retrieved December 18, 2020, from https://www.nationalgeographic.com/science/space/our-solar-system/
  3. The Solar System and its planets. (n.d.). Retrieved December 18, 2020, from https://www.esa.int/kids/en/learn/Our_Universe/Planets_and_moons/The_Solar_System_and_its_planets
  4. The Planets for Kids: Solar System Facts for Kids. (2020, December 02). Retrieved December 18, 2020, from https://nineplanets.org/kids/

Kozmik Anafor Arşivi

Video: Gökalp Gönen İle Animasyon ve CGI

• İçerik Üreticisi:

Bu yazıyı yaklaşık 1 dakikada okuyabilirsiniz.

Kozmik Anafor ve Hypatia Bilim işbirliği içinde hazırladığımız “Meğer Hepsi Kurguymuş” isimli programımızda; Pentagram’ın Sur klibindeki kısa animasyon filmi ile geniş bir tanınırlığa kavuşan Gökalp Gönen konuğumuz oldu…

Gökalp Gönen, dünya çapında Avarya gibi başarılı animasyon filmlerine imza atan, çok sayıda uluslararası ödüle sahip başarılı bir yönetmen ve animasyon sanatçısıdır. Nurcan Seven ve Ümit Çakır moderatörlüğündeki programımızın Youtube videosunu, aşağıdan veya bu linke tıklayarak izleyebilirsiniz.

Hypatia Bilim ve Kozmik Anafor ortaklığında Youtube kanalımızda, yeni çalışmalarımızla sizlerle birlikte olmayı sürdüreceğiz. Kozmik Anafor Astronomi Platformu olarak, her zaman popüler bilim platformlarının işbirliği içinde olmasının, ülkemizde bilimin tüm halk tabanında yeterince değer görmesi açısından gerekliliğini dile getiriyoruz ve bildiğiniz gibi ülkemizin BilimfiliGerçek BilimAçık Bilim,  Gelecek Bilimde ve Feza Gezginleri gibi takdir edilesi popüler bilim platformlarıyla her zaman işbirliği içinde oluyoruz.

Unutmayın, popüler bilim platformları ve bilim insanları, birbirleriyle işbirliği içinde olmazlar, yalnız başlarına hareket etmeyi tercih ederlerse, ülkemizde bilim halk tabanında yeterince yaygınlaşamaz ve değer göremez!

Hypatia Bilim‘i Youtube üzerinden takip etmek için bu linke,
Kozmik Anafor‘u Youtube üzerinden takip etmek için ise bu linke tıklayıp abone olabilirsiniz.

Okumaya devam et

Güneş Sistemi

Maat Mons, Venüs’teki Dev Volkan

• İçerik Üreticisi:

Bu yazıyı yaklaşık 2 dakikada okuyabilirsiniz.

Maat Mons, Venüs’teki en yüksek ikinci dağdır. Onu Venüs’ün diğer yüksek dağlarından ayıran şey ise, gezegenin en yüksek yanardağı olmasıdır.

Venüs’ün atmosferi kalın bulutlarla kaplıdır. Bu nedenle yörüngeden yüzeyinin görüntülenebilmesi mümkün değildir. Ancak, 1990’lı yıllarda Magellan Uzay Aracı sayesinde, yüksek çözünürlüklü radar görüntüleri ile kalın Venüs bulutlarını yarıp geçerek gezegenin ilginç yüzey oluşumlarını inceleme fırsatını elde etmiş olduk.

Venüs yüzeyinde bilinen en belirgin oluşumlar, hiç kuşkusuz ki volkanlardır. Gezegen üzerinde 1.100 den fazla volkan oluşumu olduğunu biliyoruz. Henüz onların hala etkin birer yanardağ olup olmadıkları ile ilgili kesin bir kanıya sahip olmasak da, bu oluşumların Venüs yüzey şekillerini son 300 ile 500 Milyon yıl öncesine kadar önemli ölçüde değiştirdiklerinden eminiz.

Üstteki fotoğrafta yer alan bu üç boyutlu görüntü, Venüs’ün bilinen en büyük volkanı olan Maat Mons yanardağına ait. Macellan Sondasından alınan radar görüntülerini ve Venüs yükseklik verilerini birleştiren gökbilimciler, sonuçta bu üç boyutlu Venüs volkan yapısı görüntüsünü oluşturmayı başardılar.

İsmini Eski Mısır’ın adalet ve doğruluk tanrısı Maat’dan alan bu volkan oluşumu, yaklaşık 395 km çapa ve yüzeyden yaklaşık 8 km yüksekliğe sahip. Görselde Maat Mons’u, zirvesinden 560 km uzakta ve yerden yaklaşık 1,6 km yukarıdaki bir bakış noktasından görüyoruz. Ön tarafta görmüş olduğumuz oluşumlar, katılaşmış lav akıntılarıyla kısmen kapalı duruma gelmiş ve ciddi oranda parçalanmış ovalardır.

Araştırmalar, Maat Mons’un zirvesinden lav akış izleri olduğunu gösteriyor. Bu da volkanın nispeten yeni bir tarihte patladığının, hala aktif bir volkan olduğunun işareti olarak niteleniyor. Yine de, radar verileri ile bu görüşü doğrulamak mümkün değil. Dünya’ya yakın büyüklük ve kütlesiyle Venüs’ün jeolojik olarak hala aktif bir gezegen olduğuna eminiz ancak, tüm atmosferini kaplayan bulutların görünür ışık dalga boyunda gözleme izin vermemesi nedeniyle kesin bir kanıta şimdilik ulaşamıyoruz.

Hazırlayan: Sinan DUYGULU

https://www.lpi.usra.edu/meetings/lpsc1994/pdf/1475.pdf
https://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA00106

Okumaya devam et

Fizik / Astrofizik

Negatif Enerji ve Negatif Kütleli Madde Nedir?

• İçerik Üreticisi:

Bu yazıyı yaklaşık 3 dakikada okuyabilirsiniz.

Negatif enerji ve negatif kütle, özellikle “warp sürüşü” veya “solucan deliği” gibi kavramların konuşulduğu ortamlarda sıklıkla dile getiriliyor.

Bu kavramların gerçekliği her ne kadar tartışmalı olsa ve bilim insanlarının büyük kısmı tarafından spekülasyon olarak görülse de, ne olup olmadıklarını açıklamak gerektiğini düşündük.

Negatif Kütleli Madde

Negatif kütleli madde denildiğinde çoğumuzun aklına Antimadde ya da Karanlık Madde geliyor. Ancak, bunlarla karıştırmayınız. Teorik fizikte, negatif kütle sahibi madde, 0 ağırlıktan daha düşük kütleye sahip, “hiçbir şeyden daha hafif” diye tabir edebileceğimiz ve kütle çekimi tarafından çekilmeyen tersine itilen spekülatif bir egzotik maddedir.

Bir ya da daha fazla enerji durumunu ihlal eder. Bir tartı üzerine koyarsanız tartıya ters basınç uygular ve -10 kg gibi bir sonuç görürsünüz. Eğer evrende negatif kütleli egzotik madde çeşitleri varsa, gezegenlerin, yıldızların hatta galaksilerin kütle çekimleri tarafından çok uzaklara itilmiş ve belki de hiçbir zaman ulaşamayacağımız galaksiler arası derin uzayda bulunuyor olabilirler.

Peki fizik kanunlarını ihlal ediyorsa nasıl gerçek olabilecekmiş gibi konuşabiliyoruz? Böyle bir şeyin bizim evrenimizde bulunmaması gerekmez mi? Katı haldeki negatif kütleli madde, ancak “mükemmel sıvı” diye tabir edilen bir halde negatif kütle sahibi maddede bulunabilir.

Kanada, Montreal Üniversitesi’ndeki kozmologlar Saoussen Mbarek ve Manu Paranjape mükemmel sıvı haldeki negatif kütle sahibi bir maddenin hiçbir enerji durumunu ihlal etmediğini açığa çıkardı. Gereken tek şey, bu maddeyi Big Bang esnasında üretmiş olabilecek bir mekanizma. Kısacası şu anda böyle bir maddenin gerçekliğini ne inkar edip imkansız diyebilecek ne de onaylayabilecek bir durumdayız.

Negatif enerji

Negatif enerji, adından da anlaşılacağı üzere eksi değerleri olan enerji seviyelerine denir. Karanlık Enerji ile karıştırmayınız. Tamamen kuramsal olan negatif kütleli madde, aksine negatif enerji çeşitli kuantum durumlarında stabil olmayan şekilde mümkün olabiliyor.

Bununla birlikte karakteristik olarak negatif enerjiye oldukça benzeyen ancak negatif enerji sayılmayan ve çok küçük ölçeklerde gerçekleşen Casimir etkisinden de bahsedelim. 1933’te Hendrik Casimir, Kuantum Teorisi’nin kanunlarını kullanarak garip bir öngörüde bulundu. Casimire göre; (alttaki resimde görülen) vakum içerisindeki iki adet paralel, yüksüz metal plaka birbirlerini itecekti.

Normalde yüksüz olan bu plakaların sabit durması gerekmekteydi ancak bu iki plaka arasındaki vakum boş değildi, gerçekliğe giriş, çıkış yapan sanal parçacıklar ile doluydu. Bu noktada sanal parçacıklarla ilgili yazımıza göz atmanız faydalı olacaktır. (Bkz. Belirsizlik ve Kuantum Dalgalanmaları)

Bu vakum, çok kısa ömürlü elektronların ve pozitronların ortaya çıkıp birbirlerini imha ederek yok olduğu kuantum aktiviteleri ile doludur. Normalde bu yoktan var olan ufak madde-antimadde olayları Enerjinin Korunumu Kanunu’nu ihlal ediyor gibi görünse de; belirsizlik ilkesi sebebiyle bu küçük patlamalar inanılmaz ölçüde kısa ömürlü olup, net enerjide değişikliğe sebep olmamaktadır. Böylece Casimir bu kısa ömürlü olayların plakalar arası vakumda bir basınç yaratacağını ve bu basıncın plakaları iteceğini keşfetti. Normalde bu plakalar birbirinden uzakken bu etki gerçekleşmezken, plakalar yaklaştırıldıkça aralarında bu enerji açığa çıkmaya başlar.

Bu enerji 1948’de laboratuvarda, Casimir’in öngördüğü gibi gözlemlendi. Bu enerjiyi ölçmek için inanılmaz hassas ve sanat eseri sayılabilecek ekipman gerektiğinden, 1996’da ilk hassas ölçüm yapıldığında bu etkiden kaynaklanan basıncın bir karıncanın ağırlığının 30 binde 1’i kadar olduğu bulundu. Tahmin ettiğiniz gibi uzay-zamanı bükmek için çok yeterli değil.

Negatif enerjiye başka bir örnek de, kara deliklerin buharlaşma sürecinde açığa çıkan ve Hawking radyasyonu mekanizması sırasında oluşan kısa ömürlü sanal parçacıklar verilebilir.

Hazırlayan: Berkan Alptekin

Okumaya devam et

Kozmik Anafor Arşivi

Fantastik Uzay Projeleri: Yıldız Motoru

• İçerik Üreticisi:

Bu yazıyı yaklaşık 8 dakikada okuyabilirsiniz.

Görünen o ki insanlık Ay’dan sonra Mars’ı da gözüne kestirdi. Önümüzdeki 10 yıllık süreç, bu konuda çok ciddi gelişmeler gösterecek gibi duruyor. Tabii Mars ile de kalınmayacak, eğer kendi türümüzü yok etmezsek, 21. Yüzyıl sona ermeden Güneş Sistemi’nin pek çok noktası muhtemelen insan oğlunun ulaştığı yerler haline gelecek. Peki ya bunun da sonrası? Bir yıldız motoru yapıp yıldızımızla birlikte yolculuğa çıkmak mı?

Başka yıldızlara gitmeye çalışacak uzak gelecekteki torunlarımız. Ama bu huzur dolu yuvamızı, biricik Güneş’imizi terk etmek istemezsek ne olacak? Başımızı alıp gitmektense, Güneş’imizi de yanımızda götürsek, olmaz mı? Hmm… Bunun da bir yolu var, tek ihtiyacımız ise bir Yıldız Motoru. Kemerlerinizi bağlayın, Güneş Sistemi’ni devasa bir uzay mekiğine dönüştürüyoruz.

İlk bakışta ütopik gibi gelmiş olabilir. Ancak unutmayın; “Fantastik Uzay Projeleri” yazı serisindeyiz. Hem hatırlatmak isteriz ki önceki yazılarımızda “Gök Kancaları” yapıp, Dünya’mızın yörüngesine yerleştirmiştik. Bununla kalmadık, başka gezegenlere, onların uydularına ve hatta gök taşlarına bile gök kancaları kurarak Güneş Sistemi’nin dört köşesini su yolu yaptık. Ender bulunan madenleri ve füzyon için gerekli elementleri Dünya’mıza getirip, füzyona hükmederek enerji sorunumuzu büyük oranda çözdük.

Füzyon da kesmedi, Güneş’in ürettiği her 1 kalori enerjiyi kontrol altına almaya karar verdik. Merkür’ü feda edip bir Dyson küresi yaptık. Bu sayede Kardashev ölçeğinde 2. seviye medeniyet seviyesine yükseldik.

Teknolojide ulaştığımız bu noktayla, hedeflerimizi çok daha ileriye taşıyabileceğiz. Güneş Sistemi artık bizden sorulduğuna göre yeni hedef Güneş Sistemi’nin dışı olmalı. Ancak, uzay boşluğu; karanlık, soğuk ve sıkıcı… Üstelik yakınlarda da ilgi çekici pek fazla şey yok. Örnek verecek olursak, bize en yakın yıldızları içeren Alfa Centauri yıldız sistemi Güneş Sistemi’mizden 4.3 ışık yılı mesafede.

Yani ışık hızıyla gitsek, ulaşmamız 4.3 yıl sürecek. Işık hızının yaklaşık %0.1’i ile yolculuk etsek, 4300 yıllık bir yolculuktan bahsediyoruz. Kaldı ki, şu ana kadar insan yapımı bir aracın ulaşacağı en yüksek hız olarak, Nasa’nın Parker Güneş Sondası’nın 193km/sn’lik hızı öngörülüyor ki bu da ışık hızının sadece %0.064’üne tekabül ediyor. Elbette Dyson küresi teknolojisine ulaşmış bir medeniyet için çok daha hızlı yolculuklar öngörmek yanlış olmasa da uzay boşluğundaki mesafelerin büyüklüğünü de göz ardı etmemek gerekir. Üstelik hedef noktamıza vardığımızda bulacaklarımızın da bu çileli yolculuğa değer olması gerekir.

 

Bu bağlamda bir yıldız motoruna sahip olmak beraberinde çok farklı avantajlar getirebilir. Yıldız motoru, Güneş’i (ya da genel manada bir yıldızı) mevcut yörüngesinden oynatmak ve farklı yönlere doğru hareket ettirmek için tasarlanmış, olası farklı varyasyonları bilimsel olarak kanıtlanmış, hipotetik mega yapıya verilen addır. Güneş’i yerinden oynatacağız deyince tabii, “Eee, Dünya’dakiler ne yapacak? Dünya Güneş’siz mi kalacak?” endişesine kapılabilir insan. Telaşa hiç gerek yok. Dünya ve Güneş Sistemi’nin diğer tüm üyeleri kütle çekim kuvveti ile Güneş’e sabitlenmiştir. Güneş nereye, herkes oraya.

İşte yıldız motorunu güzel kılan en temel özellik de bu diyebiliriz. Yazımızın başında “Güneş Sistemi’ni devasa bir uzay mekiğine dönüştürüyoruz” derken kast ettiğimiz buydu. Hayata geçirilen bir yıldız motoru ile kolonize edilmiş halde Güneş Sistemi’ni toptan hareket ettirebiliriz.

Peki bunu neden yapmak istiyoruz?

  • Samanyolu Gökadası’nda bulunan diğer sistemleri kolonize etmek için, onlara doğru tüm Güneş Sistemi olarak gitmek isteyebiliriz. Yeteri kadar yaklaştığımızda görev araçları gönderip, ihtiyacımız olan kaynakları elde edebiliriz. Ya da yakınlarında bir yere park edip, sürekli yeni komşumuzdan faydalanabiliriz.
  • Dünya’mızı hatta Güneş Sistemi’ni topyekûn yok edecek bir süpernova patlamasının etkilerinden kaçmak zorunda kalabiliriz. Tip 2 seviyesine ulaşmış bir medeniyet, çevresindeki pek çok yıldızın yapısını ve ne kadar ömrünün kaldığını çok detaylı şekilde hesaplayabilmiş olacaktır. Bu da onlara olası süpernova patlamalarını milyonlarca yıl önceden tespit etme kabiliyeti verecektir. Bu medeniyet, kendisini tehdit edecek bir patlamayı ön görmüş ve ondan kaçma mücadelesine girmek zorunda kalabilir.

(Burada bir ayrıntıyı belirtelim, böyle bir olayı gözlemleyerek önceden bilemeyiz. Süpernova patlaması yaşamış bir yıldızı tespit ettiğimizde, o yıldız aslında çoktan patlamış ve ışığı bize ancak ulaşmıştır. O nedenle, önlem alabilmek için yıldızın formasyonunu çok iyi bilip, ne kadar ömrü kaldığını hesaplamak gerekecektir. Bugün, Dünya’mıza zarar vereceği düşünülen süpernova adayı yıldız yoktur.

Betelgeuse isimli büyük kütleli yıldızın her an patlayacağı düşünülse de çok uzak olması nedeniyle, gökyüzünde haftalar sürecek bir ışık şöleninden öteye gitmeyecektir. Bu olay, siz bu satırlar okurken de gerçekleşebilir, milyonlarca yıl sonra da. Dünya’yı tehlikeye atabilecek süpernova patlamalarının 15 milyon yılda bir gerçekleştiği düşünülmektedir.)

  • Bir başka yıldızın yakınlarına sokulmak ve Dünya’mızı onun yörüngesine sokarak Güneş Sistemi’ni terk etmek.

Shkadov İticisi

Aynı Dyson küresinde olduğu gibi, 1937 yılında Olaf Stapledon tarafından yazılan Star Maker romanında yıldız motoru konusu da işlenmiştir. Ancak bilimsel literatüre girmesi, ilk olarak Leonid Mikhailovich Shkadov tarafından 1987 yılında tanıttığı makalesi ile olmuştur. Shkadov, Güneş’in etrafına kurulacak devasa ama çok ince bir ayna tasarlamıştır.

Aslında, Shkadov Thruster (Shkadov İticisi/Roketi) olarak adlandırılan bu yapı, Dyson küresi ebatlarında bir roket motoru olarak düşünülebilir. Prensipte bir roket gibi çalışan motorumuz, birbirlerine ters vektörler olan Güneş’in kütle çekim kuvveti ve radyasyon basıncı sayesinde sabit konumda kalacak, Güneş’ten gelen ışığı, yani fotonları yansıtarak itki kuvveti oluşturacak ve hareket sağlayabilecektir. Ancak Shkadov İticisi’nin bazı dezavantajları vardır:

  • Bu yöntem ile elde edilecek hız muhtemelen tatmin edici olmayacaktır. Galaktik ölçekte kayda değer mesafeler almak yüz milyonlarca yıl sürebilir.
  • Shkadov İticisini, yani aynamızı; gezegenleri ve tabii Dünya’mızı yakma riskini karşı sadece Güneş’in kutuplarının üzerine koyabiliriz. Bu da istediğimiz her yöne gidemeyeceğimiz anlamına gelir.

Kedi olmadan fare yakalama meraklısı insanlık, madem Shkadov İticisi ciddi dezavantajlar barındırıyor, öyleyse daha iyisini tasarlayalım demiş ve de Illinois Üniversitesi’nden Fizik profesörü Matthew Caplan yeni bir tasarım yapmıştır. Shkadov İticisi gibi yıldız motorlarına “Pasif iticiler” tanımlaması yapan Caplan, bir yıldız motoru inşa edecek olan medeniyetin Dyson küresi sahibi olduğu varsayımından hareketle, bu Dyson küresi yardımıyla, termonükleer enerji kullanan ve “Aktif itici” olarak tanımladığı yeni bir yıldız motorunu ortaya çıkarmıştır. En azından kâğıt üzerinde.

Görsel Telif: Getty/Cokada

Caplan İticisi

Caplan iticisinin/roketinin, gerekli kuvveti elde edebilmesi için ihtiyaç duyulan yakıt, Dyson küresinin Güneş üzerinde küçük bir noktaya odaklanması ile oluyor. Aşırı derecede ısınan bölgeden Güneş için küçük ama bizim için büyük kütleler kopması bekleniyor. Bu malzeme, aktif iticimizce yakalanıp, motor üzerinde bulunan füzyon reaktörlerinde enerjiye çevriliyor ve aşırı yüksek ısıdaki nükleer atık, motorumuzun Güneş’e uzak ucundan dışarı atılarak çok büyük bir itki kuvveti elde ediliyor.

Elbette, motorun Güneş’e saplanmaması ve Güneş’i itebilmesi için de motorun Güneş’e bakan ucundan yine motor üzerinde bulunan parçacık hızlandırıcılarda hızlandırılmış hidrojen Güneş’e doğru ateşleniyor. Böylece, Caplan iticisi hem kendini dengelemiş hem de elde ettiği itkiyi Güneş’e yönlendirmiş oluyor.

Caplan, yaptığı çalışmada, iticinin gücünü maksimuma çıkardığımızda, Güneş’in, yıldız motoruna 100 milyon yıl yetecek kadar enerji vereceğini gösteriyor. Ancak, aktif itki yöntemi ile varılacak hızlar sayesinde, bunun çok daha altında bir zaman diliminde yukarıda belirttiğimiz amaçlarımıza ulaşabiliriz.

Güneş’in kütlesini yakıt olarak milyonlarca yıl boyunca harcadığımızda, Güneş’in ömrünü kısalttığımız düşünülmemelidir. Bilakis, bir yıldızın ömrü kütlesi ile ters orantılıdır. Güneş, kütlesinden kaybettikçe, kendi yakıtını daha yavaş harcayacak ve ömrünün kısalması şurada dursun, bilakis uzayacaktır.

Elimizde, böyle bir yıldız motorunun var olduğunu düşünsenize… Kim bilir, belki Samanyolu’ndan sıkılır ve “neden başka gökadaları da kontrol altına almayalım ki?” bile diyebiliriz.

Bekle Andromeda, biz geliyoruz!

Hazırlayan: Uğur Çontu
Düzenleyen: Kemal Cihat Toprakçı

Kaynaklar ve Referanslar: 

1. Mosher, D. (2018, Kasım 05). NASA just smashed the record for the fastest human-made object – Its $1.5 billion solar probe is flying past the Sun at up to 213,200 mph. Erişim Tarihi: Şubat 24, 2021, Erişim Adresi: https://www.businessinsider.com/nasa-parker-solar-probe-fastest-human-object-2018-11

2. Hadhazy, A. (2018, Şubat 15). How to move an entire solar system. Erişim Tarihi: Şubat 24, 2021, Erişim Adresi: https://www.popularmechanics.com/space/deep-space/a10885/the-shkadov-thruster-or-how-to-move-an-entire-solar-system-17000392/

3. Badescu, V., & Catchcart, R. B. STELLAR ENGINES AND THE CONTROLLED MOVEMENT OF THE SUN. Erişim Adresi: https://www.dynamical-systems.org/zwicky/stellarengines.pdf

4. Caplana, M. E. Stellar Engines: Design Considerations for Maximizing Acceleration. Erişim Tarihi: Şubat 24, 2021, Erişim Adresi: https://drive.google.com/file/d/1ZpjAWcPhbCMTFYqPI5HnqtlHGWqzL45S/view

Okumaya devam et

Çok Okunanlar