Asteroit Kuşağı Nedir? Titius-Bode Yasası Asteroit Kuşağının Keşfinde Nasıl Kullanıldı?

Asteroit kuşağı, Mars ile Jüpiter gezegenlerinin arasında yer alan ve tıpkı sistemimizdeki diğer gök cisimleri gibi Güneş'in etrafında bir yörüngede dolanan bir asteroit sistemidir. Bu kuşakta birçok irili ufaklı asteroit ve cüce gezegen sayılabilecek gök cisimleri yer alır. Genellikle çakıl taşı boyutunda olan bu asteroitler, gezegenlerden farklı olarak biçimsizdirler. Çünkü düşük kütleleri, onların küresel bir yapıya ulaşmalarına imkân sağlamaz.

Asteroit kuşağı Güneş'ten yaklaşık 2.06 AB (astronomik birim) uzakta başlayıp, 3.27 AB uzakta son bulur. Yani genişliği yaklaşık 1.2 AB kadardır. Bir başka deyişle asteroit kuşağının genişliği, Dünya ile Güneş arası mesafeden biraz daha fazladır.

Asteroit kuşağının toplam kütlesi, Ay'ın kütlesinin yalnızca %4'ü kadardır. Bu kütlenin de yarısı büyük asteroitler olan Ceres, Vesta, Pallas ve Hygiea'ya aittir.

Çoğu bilimkurgu filminde yansıtılanın aksine, burası oldukça boş bir alandır ve buradan geçerken bir asteroitle karşılaşmak oldukça düşük bir olasılıktır.

Asteroit Kuşağının Özellikleri

Asteroit kuşağının temsili resimlerine bakıldığında, oldukça kalabalık bir bölge olduğu görülür. Fakat bu bölgenin "yoğun" olduğu düşüncesi hatalıdır. Eğer gerçek ölçekli bir görsel çizilecek olsaydı, asteroitlerin ufaklığı dolayısıyla bu noktalar o kadar ufak olurdu ki, görselde görünmezlerdi bile.

Ayrıca bu bölgede milyonlarca hatta belki milyarlarca cisim olmasına rağmen, iki asteroit arasındaki ortalama uzaklık yaklaşık 1 milyon kilometre kadardır. Bu mesafe fazlalığından dolayı eğer oradaki bir asteroitin üzerinde yaşıyor olsaydık büyük olasılıkla başka bir asteroiti göremiyor olacaktık. Bu noktada farkı yaratan olgunun, asteroitlerin küçüklüğüne kıyasla mesafelerin büyüklüğü olduğuna dikkat ediniz.

Asteroit kuşağındaki asteroitlerin boyutları hakkında şunlar söylenebilir:

• 200'den fazla asteroitin 100 kilometreden büyük olduğu bilinmektedir.
• 700 bin ila 1.7 milyon asteroitin ise 1 kilometreden büyük olduğu düşünülmektedir.
• Bilinenlerin çoğunun görünür parlaklık değeri 11 kadir ile 19 kadir arasında değişir.

Asteroit Kuşağının Keşfi

Bu kuşaktaki ilk asteroit, 1 Ocak 1801 tarihinde İtalyan astronom Giuseppe Piazzi tarafından keşfedilmiştir. Piazzi ilk başta bunun bir kuyruklu yıldız olduğunu düşünmüştür. Ancak daha sonra cismin yörüngesiyle ilgili hesaplamalar, cismin Mars ve Jüpiter arasında gezegene benzer bir yörüngeye sahip olduğunu göstermiş ve böylece kuyruklu yıldız olmadığı anlaşılmıştır.

O dönemde bilinen fizik yeterli olmadığından, herhangi bir gök cisminin kısa süre izlenmesi sonucu elde edilen verilerle cisim gökyüzünde gerilediğinde nerede bulunacağını hesaplamak mümkün değildi. Bu nedenle dönemin çoğu astronomu, Piazzi'nin keşfine inanmamıştı.

Titius-Bode Yasası

Titius-Bode yasası olarak bilinen ve gezegenlerin Güneş'ten yaklaşık uzaklıklarını belirlemede kullanılan yasa, 1766 yılında Johann D. Titius tarafından ileri sürülmüş ve Johann E. Bode ile popülerleşmiştir. 1781 yılında William Herschel'in Uranüs'ü keşfetmesi ve Uranüs'ün Güneş'e olan uzaklığının Titius-Bode yasası ile de oldukça yakın bir değerde hesaplanmış olması bu yasanın doğruluğunu güçlendirmiştir.

Titius-Bode yasasına göre her gezegenin Güneş'e olan uzaklığı, bir önceki gezegenin Güneş'e uzaklığının yaklaşık iki katı olmalıdır. Örneğin Jüpiter, Güneş'ten 5.2 AB uzaklıkta yer alır ve ondan bir sonraki gezegen olan Satürn ise Güneş'ten 10 AB uzaklıktadır. Bu hesaba göre Mars ile Jüpiter arasında bir boşluk bulunmaktaydı, dolayısıyla bu boşluk oradaki asteroit kuşağının olası varlığına işaret etmiştir.

Wikimedia

1800 yılında yapılan bir konferansa katılan astronomlar, bu yasanın doğruluğuna inanıp, her biri Zodyak kuşağının 15 derecesini inceleyecek biçimde 25 kişilik bir ekip oluşturdular. Bu olay, 1801 yılında Alman matematikçi Carl Friedrich Gauss'un yalnızca birkaç gözlem ile küçük gezegenlerin yörüngelerini hesaplamaya yarayan bir teknik geliştirmesine neden oldu. Bu teknik, o zamandan beri yanlışlanmadı.

Astronom Franz von Zach, Gauss'un tekniğini kullanarak 7 Aralık 1801'de Piazzi'nin keşfettiği cismi yeniden keşfetti. Bunun üzerine Piazzi, keşfettiği bu cisme "Ceres" adını verdi. Bunu takip eden altı yıl içerisinde Pallas, Juno ve Vesta adında diğer asteroitler de keşfedildi. Günümüzdeyse asteroit kuşağında yer aldığı bilinen cisim sayısı 750,000'in üzerindedir.

Asteroit Kuşağının Oluşumu

Güneş sistemi yaklaşık 4.6 milyar yıl önce oluşmaya başlamıştır. İlk başta yalnızca bir gaz ve toz bulutu olan bu sistemin zamanla kendi kütleçekimi altında çökmesi ve sıkışmasıyla Güneş oluşmuştur. Geri kalan materyaller bir disk oluşturmuş ve bu disk üzerinde de zamanla gezegenler oluşmuştur. Böyle bir oluşum teorisinde, neden bir asteroit kuşağı gördüğümüz sorusu ortaya çıkmaktadır.

Bu soruya verilen cevaplardan biri, daha önce burada bulunan bir gezegenin bir çarpışma geçirerek parçalanmış olmasıdır. Ancak, yazının başında da belirttiğimiz gibi, buradaki asteroitlerin toplam kütlesi Ay'dan bile azdır. Yani bir gezegen oluşturamayacak kadar küçüktür. Bu fikri destekleyen bir başka açıklama, asteroitlerin tek bir gezegen kalıntısından değil birçok antik gezegenin kalıntısından oluşmuş olabileceğidir.

Bunun yanında asteroitlerin farklı bileşenlerden oluşabildiği gözlenmiştir. Eğer tek bir orijine sahip olsalardı, bunların kimyasal bileşenlerinin çok farklılık göstermemesi gerekirdi.

Bu sebeplerden dolayı asteroitlerin, bir gezegenin parçalanmasıyla oluşmuş olması ihtimali pek mümkün görünmemektedir. Alternatif bir açıklama Jüpiter'in büyük kütlesi dolayısıyla sebep olduğu çekimsel etkilerin, o bölgede bulunan yapıların birleşerek bir gezegen oluşturmasını engellediğidir.

Asteroit Kuşağının Yapısı

Önceleri asteroit kuşağının homojen bir yapıya sahip olduğu düşünülmekteydi, şimdilerde ise bundan biraz daha karmaşık olduğu bilinmektedir. Bu kuşak içerisinde birbirinden farklılık gösteren bölgeler yer alır. Örneğin Hungaria asteroit grubu bunlardan biridir ve asteroit kuşağının iç kenarında yer alır.

Hungaria asteroitlerinin yörüngelerinin basıklığı oldukça düşüktür (0.08), yani neredeyse çembersel bir yörüngeye sahiptirler. Ayrıca periyotları (Güneş'in etrafında bir tam tur atmaları için gereken süre), Jüpiter'in periyodunun dörtte biri kadardır.

Buna ek olarak kuşağın dış kenarında yer alan asteroit grupları da bulunur. Periyodu, Jüpiter'inkinin yarısından fazla olan asteroit grupları dış kenar asteroitleri olarak adlandırılırlar. Kibeleler, Hildalar ve Thuleler, kuşağın dış kenarında yer alan asteroit gruplarına örnek olarak gösterilebilir.

Kirkwood Boşlukları

Günümüzde bilinen asteroitlerin yaklaşık %95'i asteroit kuşağı içinde yer almaktadır. Gruplar halinde bulunan bu yapının oluşması aynı zamanda aralarında boşluklar oluşmasına da doğal olarak yol açar. Bu boşluklar Kirkwood boşlukları olarak adlandırılmaktadır. Kirkwood boşluklarının oluşumu Jüpiter'in yörünge periyoduyla asteroitin periyodu arasındaki rezonanstan kaynaklanmaktadır.

Asteroit ile Jüpiter'in periyodu arasındaki oran 2:1 olduğu durumda, Jüpiter Güneş'in etrafında her bir tam tur attığında asteroit 2 tur atmış olacaktır. Bunun sonucu olarak da Jüpiter ve asteroit her iki turda bir görece aynı konuma gelecek ve asteroit belirli bir yönde kuvvetle karşılaşacaktır.

Bu kuvvetin sürekli tekrarlanması, asteroitin yörüngesinin yarı büyük eksenini değiştirecek ve burada bir boşluk oluşmasına yol açacaktır. Bu boşluklar rezonans değerleri 4:1, 7:2, 3:1, 5:2, 7:3, ve 2:1 olduğu durumlarda meydana gelir. Benzer şekilde rezonans değerleri 3:2 (Hilda), 4:3 (Thule) ve 1:1 (Truva) olduğunda ise asteroit gruplaşmaları oluşmaktadır.

Asteroit Kuşağının Benzerleri

Asteroit kuşağı, Güneş sistemindeki tek asteroit grubu değildir. Bunun yanında Truva grubu olarak bilinen ve gezegenlerin etrafındaki bir yörüngede dolanan daha küçük asteroit grupları ile Kuiper kuşağı adını verdiğimiz tüm Güneş sistemini çevreleyen bir asteroit kuşağı da mevcuttur. Bu nedenle bu yazıda ele aldığımız asteroit kuşağı aynı zamanda ana asteroit kuşağı (veya ana kuşak) olarak da bilinir.

Kuiper kuşağı bahsettiğimiz ana asteroit kuşağına benzer olarak tıpkı bir disk gibidir ve Güneş'in etrafında dolanan irili ufaklı asteroitlerden oluşur. Truva asteroitlerine ve Kuiper kuşağına ek olarak Oort bulutu diye adlandırılan ve tüm Güneş sistemini bir küre gibi sardığına inanılan çok daha büyük bir asteroit topluluğu da mevcuttur.