Tüm Gezegenler, Güneş Etrafında ve Kendi Etraflarında Neden (Neredeyse Hep) Aynı Yönde Dönüyorlar?

Her 23 saat 56 dakika ve 4.1 saniyede bir Dünya kendi ekseni etrafında 1 tam tur atar. Buna biz "gün" deriz ve genellikle, basitçe 24 saate yuvarlarız. Ancak Dünya, Evren içerisinde kendi etrafında dönen tek cisim değildir. Bildiğimiz neredeyse bütün gök cisimleri (özellikle de gezegenler ve yıldızlar) kendi etraflarında dönmektedirler. Ancak bundan daha ilginci, bizim Güneş Sistemi'miz içerisindeki (detaylarına az sonra yer vereceğimiz 2 çıkıntı hariç) gezegenler de dahil bütün yıldız sistemleri etrafında dönen cisimlerin, kendi sistemleri içerisindeki diğer cisimlerle aynı yönde dönüyor olduğu gerçeğidir. Gezegenlerin bu tek bir koreografiden çıkma gibi gözüken dansının sebebi nedir?

Sorunun cevabı, başlangıçta yatmaktadır. Güneş Sistemi'nin (veya genel olarak yıldız sistemlerinin) doğumunda... Gezegenler ve yıldızların oluştukları bölgelerde, bu gök cisimleri oluşmadan önce küçük molekül yığınlarından oluşan düzensiz gaz ve toz bulutları bulunur. Bu bulutlara "Moleküler bulut" ya da "yıldız doğumadı" adı verilir. Hubble Uzay Teleskobu sayesinde gözleyebildiğimiz meşhur yıldız doğumevleri arasında Kartal ve Orion nebulaları bulunur.

Bu bulutlar genellikle çoğunlukla moleküler hidrojenden oluşurlar. Bu tip hidrojen normalde yoğun kütleli bulutlar haricinde birikebilen bir element değildir. Bu bulutlar herhangi bir boyutta olabilirler; illa Orion Nebulası gibi devasa boyutlarda olmak zorunda değillerdir. Zaman geçtikçe moleküllerin bulutu içeriden dışarıya doğru itme kuvveti, daha iç bölgelerde birbiri içerisine çökerek irileşen daha yavaş moleküllerin hızına yenilmeye başlar. Moleküler bulut içerisinde yeterince kütle olduğu takdirde, merkezdeki yığılma ve içe çökme hızlanarak artar. İşte bu yığışan kütle, kritik bir noktayı geçtiği zaman hidrojen birbirine kaynar ve yıldız oluşumu gözlenir.

İşte günümüzde yıldızların kendi etraflarında dönüyor olma sebebi, bu içe çökmenin bir sonucudur. Başlangıçta var olan bulut aşırı, aşırı büyüktür ve içerisinde çok fazla sayıda ve çok ufak moleküller, yer yerse ufak tefek madde yığınları bulunur. Bu ölçekte düşünecek olursanız, bulut içerisindeki rastgelelikten kaynaklı olarak bulut kendi içerisinde yavaş da olsa dönmektedir. Bu dönmeye neden olan şey, cisimlerin kütleçekim kuvveti olabileceği gibi, bulut içerisindeki kütle dağılımındaki düzensizlik ve hatta dışarıda yaşanmış bir süpernova patlamasının yarattığı etki bile olabilir. Ancak ne olursa olsun, anlaşılması gereken nokta, yıldızları ve gezegenleri oluşturan bulutların halihazırda belli bir dönme kuvveti olduğudur.

Ancak işler, yıldız oluşumu sırasında bulutun içeriye doğru çökmesi sırasında ilginçleşir. Bulutun dönüyor olması, bulutun fizikçilerin açısal momentum dedikleri bir özelliğe sahip olması demektir. Bu, belli bir merkez etrafında dönen cisimlerin sahip oldukları hareketi tanımlamakta kullanılan bir niteliktir. Moleküler bulutlar gibi devasa sistemlerde, her bir parçacığın kendine özgü bir açısal momentumu vardır ve geniş bir alan içerisindeki tüm parçacıklar, toplam bir açısal momentum yaratır. Bu toplam momentum sayısal olarak aşırı büyük olabilse de, çok geniş bir alana yayıldığı için dışarıdan bakan biri için pek de hızlı bir dönmeye sebep oluyormuş gibi gözükmeyecektir.

Ne var ki fizik yasaları gereği, momentumun etki ettiği bölge değişse bile, toplam momentumun korunması gerekir. Bu, tıpkı enerjinin korunumu yasası gibidir. Momentum da korunur! Yıldız oluşumu sırasında bulut kendi içerisine doğru çöktükçe, azalan alana rağmen toplam momentumun korunması şarttır. İşte bunun tek yolu, hacimce (ya da daha basit düşünecek olursanız alanca) küçülen yapının, dönme hızını arttırarak toplam momentumu sabit tutmasıdır. Tam olarak bu sebeple yıldızlar ve gezegenler, kendilerini oluşturan bulutlara nazaran çok daha hızlı dönerler!

Bunu, fizik derslerinde de öğretildiği gibi, buz üzerinde kayan birinin kolları açıkken dönme hızının, kolları vücuduna bitişikken dönme hızından çok daha düşük olmasına benzetebilirsiniz. Aslında patenci, kolları açık bir şekilde dönerken, kollarını vücuduna birleştirdiğinde dönüşü üzerine herhangi bir ek kuvvet uygulamamaktadır (hava sürtünmesi gibi ufak tefek faktörler göz ardı edilirse). Buna rağmen dönme hızı, sadece kollarını vücuduna bitiştirmesine bağlı olarak dikkate değer miktarda artacaktır! İşte bunun tek sebebi, açısal momentumun korunmasıdır.

Eğer ki bu olayı büyük ölçekte düşünecek olursanız, yıldız ve gezegenleri oluşturan bulutların da benzer bir durumla karşı karşıya olduklarını görürsünüz... Sadece çok ama çok daha büyük bir ölçekte... Normalde bir moleküler bulut birkaç ışık yılı genişlikte olabilir! Yıldıza veya bir yıldız sistemine dönüştüğünde ise, onun sadece ufacık bir yüzdesi kadar bir alanı (veya hacmi) kaplamaktadır. Bu da, başlangıçta (az önce sözünü ettiğimiz) çeşitli faktörler dolayısıyla var olan çok ufak dönme hareketleri bile, yıldız ve gezegen oluşumu sonrasında devasa dönme hızlarına karşılık gelmektedir.

Elbette ki, bu cisimlerin her biri aynı yönde dönmek zorundadır; çünkü açısal momentum ancak bu şekilde korunabilir. Dışarıdan bir kuvvet uygulanmadığı müddetçe, kollarını kendine doğru çekip vücuduyla birleştiren bir patencinin başlangıçtaki yavaş dönüş hızının gerçekleştiği yönün aksine dönmeye başlaması imkansızdır! Aynı şekilde, tek bir moleküler buluttan oluşan tüm gezegenler ve yıldızlar da, neredeyse istisnasız olarak aynı yönde dönecektir.

Güneş Sistemi'nin Çıkıntıları

Lakin Güneş Sistemi içerisinde 2 adet "çıkıntı" bulunmaktadır: Uranüs ve Venüs. Bunların ikisi de yörüngesel yön olarak diğer tüm gezegenlerle aynı yöne dönerler dönmesine ama; Uranüs, adeta "yana yatmış" gibidir. 90 derecelik bir açıyla yana yatmış biçimde kendi etrafında döner. Venüs ise tamı tamına ters yönde döner! Yani Venüs'te Güneş "batıdan doğar, doğudan batar"! Bunun sebebi de, çok büyük ihtimalle, daha önceden sözünü ettiğimiz konudur: dışarıdan kuvvet.

Muhtemelen tarihleri sırasında kendilerine çarpan yeterince iri meteorlar, bu gezegenlerin yörüngesini değiştirebilecek kadar şiddetli bir etkiye neden olmuştur. Bu meteor çarpmalarının sonucunda Uranüs 90 derece, Venüs ise 180 derece ekseni etrafında dönmüştür. Yani her ikisi de aslında "doğru yönde" dönmektedir; ancak döndükleri merkezin yönelimi değişmiştir. Uranüs için bu değişim 90 derece olmuşken, Venüs için 180 derece olmuştur (yani gezegen adeta ters yüz olmuştur).

Bir diğer deyişle Venüs muhtemelen "doğru" yönde dönerken, bir noktada "durup", sonra "yanlış yönde" dönmeye başlamamıştır. Halen doğru yönde dönmektedir; ancak baş aşağı dönmesine neden olacak kadar şiddetli (ve isabetli) bir meteor çarpması sonucunda döndüğü yön "değişmiş gibi olmuştur". Her ne kadar "Hayır, Venüs durup, tersine dönecek kadar şiddetli ve ters yönde etkilere maruz kalmıştır." diyen Alexandre Correira ve Jacques Laskar gibi araştırmacılar olsa da, genel kanı bu yöndedir.

Şunu belirtmekte fayda var: Hiçbir gezegen başlangıçtaki eksenini korumamıştır. Coğrafya derslerinde öğrendiğiniz, Dünya'nın 23.5 derecelik eğik eksenini hatırladınız mı? Hah, işte o eksen, bu eksen... Eğer ki onu 90 derece yaparsanız Uranüs-benzeri bir durum, 180 derece yaparsanız Venüs-benzeri bir durum elde edersiniz.

Uzun lafın kısası... Gezegenler belli bir yörüngede ve belli bir eksen etrafında aynı yöne dönerler; çünkü başlangıçta onları yaratan moleküler bulutun dönüş yönü budur ve açısal momentumun korunumu yasası, bu yeni oluşan gök cisimlerinin de onları oluşturan bulut ile aynı yönde ama çok daha hızlı dönmesini dikte etmektedir.