Güneş Sistemimizin ötesinde uzanan tuhaf uzay
Güneşlerarası uzayın gizemli karanlık boşluğu, Güneş Sistemimizi terk eden ilk insan yapımı nesneler haline gelen iki cesur uzay aracı sayesinde nihayet gün yüzüne çıkıyor.
Güneş'in koruyucu kucaklamasından uzak olan Güneş Sistemimizin kenarı, soğuk, boş ve karanlık bir yer gibi görünüyor. Bizimle en yakın yıldızlar arasındaki uçsuz bucaksız boşluk, uzun süre korkutucu derecede geniş bir hiçlik alanı olarak düşünülüyordu.
Yakın zamana kadar, burası insanlığın sadece uzaktan bakabildiği bir yerdi. Astronomlar buraya sadece geçici bir ilgi gösterir, bunun yerine teleskoplarını komşu yıldızlarımızın, galaksilerimizin ve nebulalarımızın parlayan kütlelerine odaklamayı tercih ederlerdi.
Ancak 1970'lerde inşa edilip fırlatılan iki uzay aracı, son birkaç yıldır yıldızlararası uzay olarak adlandırdığımız bu garip bölgeden ilk görüntüleri bize gönderiyor. Güneş Sistemimizi terk eden ilk insan yapımı nesneler olarak, evimizden milyarlarca mil uzakta, keşfedilmemiş topraklara doğru yol alıyorlar. Başka hiçbir uzay aracı bu kadar uzağa seyahat etmedi.
Ve araştırmacılar, güneş sistemimizin sınırlarının ötesinde kaotik ve köpüren bir faaliyetin hüküm sürdüğü görünmez bir bölge olduğunu ortaya çıkardılar.
“Elektromanyetik spektrumun farklı kısımlarına baktığınızda, uzayın o bölgesi gözlerimizle algıladığımız karanlıktan çok farklıdır,” diyor Yeni Zelanda’nın Christchurch kentindeki Canterbury Üniversitesi’nde Güneş Sistemi’nin dış sınırlarını inceleyen astronom Michele Bannister. “Manyetik alanlar birbirleriyle mücadele ediyor, itişip kakışıyor ve birbirlerine dolanıyor. Aklınızda canlandırmanız gereken görüntü, Niagara Şelalesi’nin altındaki dalma havuzu gibidir.”
Ancak bu türbülans, akan sudan ziyade, Güneş'ten her yöne yayılan sürekli ve güçlü bir yüklü parçacık akımı olan güneş rüzgârının, yıldız sistemleri arasında esen ve “yıldızlararası ortam” olarak bilinen gaz, toz ve kozmik ışınlardan oluşan bir karışımla çarpışması sonucu ortaya çıkar.
Bilim insanları, büyük ölçüde radyo ve X-ışını teleskoplarıyla yapılan gözlemler sayesinde, geçtiğimiz yüzyıl boyunca yıldızlararası ortamın neyden oluştuğuna dair bir tablo oluşturmuşlardır. Bu ortamın, yeni yıldızların doğduğu yer olduğu düşünülen yoğun moleküler gaz bulutları ile iç içe geçmiş, son derece seyrek iyonize hidrojen atomları, toz ve kozmik ışınlardan oluştuğunu ortaya koymuşlardır.
Ancak Güneş sistemimizin hemen dışındaki ortamın tam olarak ne olduğu büyük ölçüde bir gizem olarak kalmıştır. Bunun başlıca nedeni, Güneş, sekiz gezegenin tamamı ve Kuiper Kuşağı olarak bilinen uzak bir enkaz diskinin, Güneş rüzgârının oluşturduğu ve heliosfer olarak bilinen devasa bir koruyucu balonun içinde yer almasıdır. Güneş ve onu çevreleyen gezegenler galakside hızla ilerlerken, bu balon görünmez bir kalkan gibi yıldızlararası ortama çarparak zararlı kozmik ışınların ve diğer maddelerin çoğunu dışarıda tutar.
Ancak hayat kurtaran bu özelliği, balonun ötesinde ne olduğunu araştırmayı da zorlaştırıyor. İçeriden bakıldığında balonun boyutunu ve şeklini belirlemek bile zor.
Johns Hopkins Üniversitesi Uygulamalı Fizik Laboratuvarı'nda doktora sonrası araştırmacı olan Elena Provornikova, “Bu, evinizin içinde olup da evinizin nasıl göründüğünü bilmek istemenize benziyor. Gerçekten anlayabilmek için dışarı çıkıp bakmanız gerekir” diyor. “Bunu anlamanın tek yolu, Güneş'ten uzaklara seyahat etmek, geriye bakmak ve heliosferin dışından bir görüntü çekmektir.’’
Bu hiç de kolay bir iş değil. Samanyolu’nun tamamıyla karşılaştırıldığında, Güneş Sistemimiz Pasifik’in ortasında yüzen bir pirinç tanesinden bile daha küçük görünüyor. Yine de, heliosferin dış kenarı o kadar uzak ki, Voyager 1 ve Voyager 2 uzay araçlarının Dünya’dan yola çıkarak oraya ulaşması 40 yıldan fazla sürdü.
Güneş Sistemi'nde daha doğrudan bir rota izleyen Voyager 1, 2012 yılında yıldızlararası uzaya çıktı; Voyager 2 ise 2018'de ona katıldı. Şu anda sırasıyla Dünya'dan yaklaşık 13 milyar ve 11 milyar mil uzaklıkta bulunan bu sondalar, Güneş Sistemimizin ötesindeki uzaya doğru giderek daha da uzaklaşırken, bu süreçte daha fazla veri göndermeye devam ediyorlar.
Bu iki yaşlı uzay sondasının, heliosfer ile yıldızlararası ortam arasındaki sınır hakkında ortaya koydukları bilgiler, Güneş Sistemimizin nasıl oluştuğu ve Dünya’da yaşamın nasıl mümkün olduğu konusunda yeni ipuçları sağlamıştır. Kesin bir sınır olmaktan uzak olan Güneş Sistemimizin en uç noktası, aslında çalkantılı manyetik alanlar, çarpışan yıldız rüzgâr fırtınaları, yüksek enerjili parçacık fırtınaları ve dönen radyasyonla doludur.
Helyosfer kabarcığının boyutu ve şekli, Güneş'in çıkış gücü değiştikçe ve yıldızlararası ortamın farklı bölgelerinden geçerken değişir. Güneş rüzgarı arttığında veya azaldığında, kabarcığın dış basıncı da değişir.
2014 yılında Güneş'in aktivitesi aniden yükseldi ve uzaya doğru süpüren, adeta bir güneş rüzgarı kasırgası niteliğinde bir olay meydana geldi. Bu patlama, saniyede 800 km'ye (saniyede 497 mil) yakın bir hızla Merkür ve Venüs'ü hızla sardı. İki gün ve 150 milyon km (93,2 milyon mil) sonra, Dünya'yı da sardı. Neyse ki, gezegenimizin manyetik alanı bizi bu güçlü ve zararlı radyasyondan korudu.
Rüzgâr bir gün sonra Mars'ı geçerek asteroit kuşağından geçip uzak gaz devlerine doğru ilerledi – Jüpiter, Satürn, Uranüs ve iki aydan fazla bir süre sonra Güneş'ten yaklaşık 4,5 milyar km (2,8 milyar mil) uzaklıkta yörüngede dönen Neptün.
Altı aydan fazla bir sürenin ardından, rüzgâr nihayet Güneş’ten 13 milyar km’den (8,1 milyar mil) fazla uzaklıkta bulunan ve “sonlandırma şoku” olarak bilinen bir noktaya ulaştı. Burada, güneş rüzgârını iten Güneş’in manyetik alanı, yıldızlararası ortamın ona karşı itme uygulayabileceği kadar zayıflar.
Güneş rüzgarı, son şoktan önceki hızının yarısından daha az bir hızla çıktı – kasırga, tropikal fırtınaya dönüştü. Ardından 2015'in sonlarında, küçük bir araba büyüklüğündeki Voyager 2'nin düzensiz şeklini geçti. Plazma dalgası, yavaşça zayıflayan bir plütonyum pil ile çalışan Voyager'ın 40 yıllık algılama teknolojileri tarafından tespit edildi.
Sonda, verileri Dünya'ya geri gönderdi; bu verilerin bize ulaşması, ışık hızında bile 18 saat sürdü. Astronomlar, Voyager'ın bilgilerini ancak 70 metrelik devasa bir uydu çanakları dizisi ve sonda 1977'de Dünya'dan ayrıldığında hayal bile edilemeyen, bırakın icat edilmesini, gelişmiş teknoloji sayesinde alabildiler.
Güneş rüzgârındaki ani dalgalanma, Voyager 2 henüz Güneş Sistemimizin sınırları içindeyken ona ulaştı. Bundan biraz daha bir yıl sonra, sönmekte olan rüzgârın son nefesleri, 2012 yılında yıldızlararası uzaya geçmiş olan Voyager 1’e ulaştı.
İki sondanın izlediği farklı rotalar, birinin Güneş düzleminin yaklaşık 30 derece üzerinde, diğerinin ise aynı derecede altında kalmasına neden oldu. Güneş rüzgarı patlaması, farklı bölgelerde farklı zamanlarda bu sondalara ulaştı; bu da heliopauzun doğası hakkında yararlı ipuçları sağladı.
Veriler, bu türbülanslı sınırın milyonlarca kilometre kalınlığında olduğunu ortaya koydu. Bu sınır, heliosferin yüzeyinin çevresinde milyarlarca kilometrekarelik bir alanı kaplıyor.
Heliosfer de beklenmedik derecede büyüktür, bu da galaksinin bu bölümündeki yıldızlararası ortamın, insanların düşündüğünden daha az yoğun olduğunu düşündürmektedir. Güneş, suda ilerleyen bir tekne gibi yıldızlararası uzayda bir yol açar, bir “pruva dalgası” oluşturur ve arkasında bir iz bırakır; bu izin kuyruğu (veya kuyrukları) kuyruklu yıldızlarınkine benzer şekillerde olabilir. Her iki Voyager da heliosferin “burnundan” çıktı ve bu nedenle kuyruk hakkında hiçbir bilgi sağlamadı.
Provornikova, “Voyager'lardan elde edilen tahminlere göre, heliopozun kalınlığı yaklaşık bir astronomik birimdir (93 milyon mil, yani Dünya ile Güneş arasındaki ortalama mesafe),” diyor. “Bu aslında bir yüzey değil. Karmaşık süreçlerin yaşandığı bir bölge. Ve orada neler olup bittiğini bilmiyoruz.”
Güneş rüzgarı ve yıldızlararası rüzgarlar, sınır bölgesinde sadece çalkantılı bir çekişme yaratmakla kalmıyor, aynı zamanda parçacıkların yük ve momentumlarını değiştirdiği de görülüyor. Sonuç olarak, yıldızlararası ortamın bir kısmı güneş rüzgarına dönüşüyor ve bu da kabarcığın dışa doğru itilmesini fiilen artırıyor.
Güneş rüzgarındaki ani artışlar ilginç veriler sağlayabilse de, kabarcığın genel boyutu ve şekli üzerinde şaşırtıcı derecede küçük bir etkiye sahip gibi görünüyor. Görünüşe göre, heliosferin dışında olanlar, içinde olanlardan çok daha önemli. Güneş rüzgarı, kabarcığı önemli ölçüde etkilemeden zamanla artabilir veya azalabilir. Ancak bu kabarcık, galaksinin yıldızlararası rüzgarın daha yoğun veya daha seyrek olduğu bir bölgeye girerse, küçülür veya büyür.
Ancak, koruyucu güneş rüzgarı kabarcığımızın ne kadar tipik olduğu gibi birçok soru hala cevapsız kalıyor.
Provornikova, kendi heliosferimizi daha iyi anlamanın, evrende yalnız olup olmadığımız konusunda bize daha fazla bilgi verebileceğini söylüyor.
“Kendi sistemimizde yaptığımız araştırmalar, diğer yıldız sistemlerinde yaşamın gelişmesi için gerekli koşullar hakkında bize bilgi verecektir,” diyor.
Bunun başlıca nedeni, güneş rüzgârının yıldızlararası ortamı uzak tutarak, derin uzaydan gelen ve yaşamı tehdit eden radyasyon bombardımanını ve kozmik ışınlar gibi ölümcül yüksek enerjili parçacıkları da uzak tutmasıdır. Kozmik ışınlar, uzayda neredeyse ışık hızında akan protonlar ve atom çekirdekleridir. Yıldızların patlaması, galaksilerin kara deliklere dönüşmesi ve diğer felaket niteliğindeki kozmik olaylar sırasında oluşabilirler. Güneş Sistemimizin dışındaki bölge, bu yüksek hızlı atom altı parçacıkların sürekli yağmuruyla doludur ve bu parçacıklar, daha az korunan bir gezegende ölümcül radyasyon zehirlenmesine neden olacak kadar güçlüdür.
Princeton Üniversitesi’nde güneş fizikçisi olan ve Voyager sondalarının yıldızlararası verilerini temel alan ilk doktora tezini yazan Jamie Rankin, “Voyager, bu radyasyonun %90’ının Güneş tarafından filtrelendiğini kesin olarak ortaya koydu” diyor. “Güneş rüzgârı bizi korumuyor olsaydı, hayatta kalabilir miydik, bilmiyorum.”
İki tanesinin gücü tükenip veri göndermeyi durdurmuş olsa da, üç NASA sondası daha yakında Voyager'lara yıldızlararası uzayda katılacak. Devasa sınırdaki bu birkaç minik iğne ucu, tek başlarına yalnızca sınırlı bilgi sağlayabilir. Neyse ki, daha kapsamlı gözlemler evimize daha yakın yerlerde yapılabilir.
NASA’nın 2008 yılından beri Dünya yörüngesinde dönen küçük uydusu Uluslararası Sınır Keşif Uydusu (Ibex), yıldızlararası sınırdan geçen “yüksek enerjili nötr atomlar” adı verilen parçacıkları tespit ediyor. Ibex, heliosferin sınırında meydana gelen etkileşimlerin üç boyutlu haritalarını oluşturuyor.
Rankin, “Ibex haritalarını bir nevi ‘Doppler radarı’, Voyager uzay araçlarını ise yerdeki hava istasyonları olarak düşünebilirsiniz” diyor. Rankin, güneş rüzgârındaki daha küçük dalgalanmaları analiz etmek için Voyager, Ibex ve diğer kaynaklardan elde edilen verileri kullandı ve şu anda 2014’te başlayan çok daha büyük bir patlamayı temel alan bir makale üzerinde çalışıyor. Kanıtlar, Voyager 1 sınırı geçtiğinde heliosferin küçüldüğünü, ancak Voyager 2 sınırı geçtiğinde tekrar genişlediğini gösteriyor.
“Oldukça dinamik bir sınır,” diyor. “Bu keşfin Ibex’in 3D haritalarında yakalanmış olması oldukça şaşırtıcı; bu sayede Voyager’lardan gelen yerel tepkileri aynı anda izleyebildik.”
Ibex, sınırın ne kadar dinamik olabileceğini ortaya çıkardı. İlk yılında, sınır boyunca kıvrılan ve zamanla değişen devasa bir enerjik atom şeridi tespit etti; bu şeridin özellikleri altı ay gibi kısa bir sürede ortaya çıkıp kayboluyordu. Şeridin, güneş rüzgarı parçacıklarının galaktik manyetik alandan sekip Güneş Sistemi'ne geri yansıdığı, heliosferin burnundaki bir bölge olduğu ortaya çıktı.
Ancak Voyager’ın hikâyesinde bir sürpriz var. Her ne kadar heliosferi terk etmiş olsalar da, Güneş’in diğer birçok etkisinin hâlâ menzilindeler. Örneğin, Güneş’in ışığı diğer yıldızlardan çıplak gözle görülebilir. Güneş’in yerçekimi de heliosferin çok ötesine uzanıyor ve Oort Bulutu olarak bilinen, buz, toz ve uzay enkazından oluşan uzak ve seyrek bir küreyi yerinde tutuyor.
Oort nesneleri, yıldızlararası uzayda çok uzakta yüzdükleri halde hala Güneş'in yörüngesinde dönüyorlar. Bazı kuyruklu yıldızların yörüngeleri Oort Bulutu'na kadar uzansa da, 186-930 milyar mil (300-1.500 milyar km) uzaklıktaki bu bölge, genellikle kendi sondalarımızı göndermemiz için çok uzak kabul edilir.
Bu uzak nesneler, Güneş Sistemi'nin oluşumundan bu yana neredeyse hiç değişmemiştir ve gezegenlerin nasıl oluştuğundan evrenimizde yaşamın ortaya çıkma olasılığına kadar her şeyin anahtarını elinde tutuyor olabilir. Ve her yeni veri dalgasıyla birlikte yeni gizemler ve sorular da ortaya çıkmaktadır.
Provornikova, heliosferin bir kısmını veya tamamını kaplayan ve etkileri henüz tam olarak anlaşılamamış bir hidrojen tabakası olabileceğini söylüyor. Ayrıca, heliosfer, eski kozmik olaylardan geriye kalan parçacık ve tozdan oluşan bir yıldızlararası buluta doğru hızla ilerliyor gibi görünüyor; bunun sınır üzerindeki etkileri – ve içinde yaşayan bizler üzerindeki etkileri – henüz öngörülememiştir.
Provornikova, “Bu, heliosferin boyutlarını ve şeklini değiştirebilir” diyor. “Farklı sıcaklıklar, farklı manyetik alanlar, farklı iyonizasyon ve tüm bu farklı parametreler ortaya çıkabilir. Bu çok heyecan verici çünkü keşiflerin bol olduğu bir alan ve yıldızımız ile yerel galaksimiz arasındaki bu etkileşim hakkında çok az şey biliyoruz.”
Ne olursa olsun, küçük parabolik çanaklara cıvatalanmış iki araba büyüklüğündeki metal yığın – cesur Voyager sondaları – Güneş Sistemimizin öncüsü olacak ve biz uzayda ilerlerken bu garip ve keşfedilmemiş bölge hakkında daha da fazlasını ortaya çıkaracak.
(BBC)
