Güneşin Galaktik Çevresi

--------------------------------------------------------------------------------
Araş. Gör. Selçuk Bilir
Yard. Doç. Dr. Yüksel Karataş
İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesi Astronomi ve Uzay Bilimleri Bölümü
Kaynak: Popüler Bilim (2001) 92, 38-43

Yıldızlararası ortama ait bir kısım parçalar güneş sisteminin içerisinden geçmektedir. Atomik parçalardan ve az miktarda tozdan oluşan bu galaktik ziyaretçiler, gezegenlerarası ortamda dolaşabilecekleri gibi güneş sistemindeki büyük cisimler ile de çarpışabilir. Her bir parçacık mikroskobik ölçülerde olmasına rağmen, güneş sistemindeki toplam kütleleri inanılamayacak kadar büyüktür. Gerçekten, helyosferdeki gazın yaklaşık %98 lik kısmı -güneş rüzgârının doldurduğu uzay hacmi- yıldızlararası maddeden ibarettir. Bu parçacıklar bir gezegenin çevresi ile nasıl etkileşir? Gezegenin atmosferine önemli etkileri var mıdır? Şimdilik bu soruların cevaplarını kimse bilememektedir

Bu soruların cevapları ancak, güneşin galaksi çevresindeki yıldızlararası ortamın daha iyi anlaşılması ile verilebilir. Astronomlar yıldızlararası maddenin filament, düğüm, ilmik ve kabuklara benzeyen gaz ve toz bulutları içinde oluştuğunu keşfetmişlerdir. Uzayın çok küçük bir parçasında, birkaç bin ışık yılı genişliğindeki yıldızlararası maddede büyük bir sıcaklık ve yoğunluk farklılığı gözlenir. Astronomlar geçen on yıl içerisinde yıldızlararası ortamın fiziğini ve yapısal doğasını yeni yeni anlayabilmişlerdir. Bununla birlikte, astronomların güneşin 5 milyar yıllık ömrü boyunca geniş bir galaktik çevre ile etkileştiğine dair ellerinde deliller vardır.

Güneş sistemi değişen galaktik ortama karşı nasıl bir tepki verir? Cevabın bir parçası, güneşten kaynaklanan rüzgârda aranmalıdır. Güneş rüzgârı, güneşin yüzeyinde meydana gelen patlamalar sonucu gezegenlerarası ortama saçılan yüklü, iyonize olmuş parçacıkların bir bileşimidir. Burada, astrofizikçilerin son zamanlarda güneşin galaktik çevresi ve bu çevrenin güneş sistemi ile etkileşimi hakkında elde ettikleri bilgilerden bahsedilecektir.

Güneş Civarı

Burada güneş civarının Samanyolu galaksisinde hareketsiz olduğu düşüncesi varsayılacaktır: Milyarlarca yıl önce meydana gelen süpernova patlamaları yıldızlararası ortamı harekete geçirdiğinde, yıldızlararası bulutlar oluşmuş ve dağılıma uğramıştır. Yeni yıldızların doğduğu molekül bulutlarında, yıldız oluşumu boyunca kuvvetli yıldız rüzgârları oluşmuş ve molekül bulutlarının içerilerinde boşluklar meydana gelmiştir. Bu boşluklarda birbiri ardı sıra meydana gelen süpernova patlamalarının sonucu oluşan şokun, civardaki maddeye çarparak sürüklemesi "süperkabuk" adı verilen yapıların oluşmasına neden olmuştur. Süperkabuk içinde bulunan madde zaman içinde molekül bulutundan ayrılarak uzayın düşük yoğunluklu bölgelerine doğru yayılmıştır. Bu bulutlar içerisindeki atomlar yıldızların ışınımından ve atomların birbirleriyle çarpışmalarından dolayı kısmen iyonize olmuşlardır. Bazı süperkabuklar manyetik alandan dolayı "iplikimsi" bir yapıda bulunabilir ve çevrelerindeki iyonları kendi üzerilerine çekebilirler. Bugünkü gözlem ve teorik bilgiler dahilinde yıldız oluşum bölgelerinde bu tip olaylar meydana gelmektedir.

Güneşimiz de hareket eder. Çoğu yakın yıldızın ortalama hareketine göre güneş, yaklaşık olarak saniyede 16.5 km bir hızla, veya başka bir deyişle, 50 ışık yılı mesafeyi bir milyon yılda kat eder. Güneşin yörüngesi galaksi düzlemine göre 25 derece eğiktir. Güneş yaklaşık 230 ışık yılı bir genlikle her 33 milyon yılda bir, galaksi düzlemi içinden geçerek salınım yapar. Güneşin yerel yıldız çevresine göre hareketiyle, galaksi merkezi etrafındaki hareketini birbiriyle karıştırmamak gerekir. Çünkü güneş te dahil tüm güneş civarı galaksi çevresinde bir turunu 250 milyon yılda tamamlar.

Yerel Yıldızlararası Bulut (YYB) olarak bilinen ve Güneş sistemini çevreleyen ortam, ılık ve kısmen iyonize olmuştur. YYB yi oluşturan madde, gaz ve tozdan oluşmuş olup tozun YYB ye kütlesel katkısı yaklaşık %1 tir. Yıldızlararası bulutların temel bileşimi güneşinkine çok benzer; bu bileşimin yaklaşık %90 hidrojen ve %9.99 da helyumdan ibarettir. Ağır elementlerin bu bulutlara katkısı %0.01 tir.

Yakın galaktik çevrede bulunan yıldızlararası gazın dağılımındaki büyük bir boşluk Yerel Kabarcık (Local Bubble) olarak bilinir ve güneş bu kabarcığın kenarında bulunur. Yerel Kabarcığın iç kısmı şimdiye kadar keşfedilmiş en düşük yoğunluklu ortamdır. En iyi laboratuvarda bile oluşturulan boşluk, tipik bir yıldızlararası buluttan 10,000 kere daha yoğunken, Yerel Kabarcık söz konusu olduğunda bu oran 100,000 katına ulaşır. Yerel Kabarcık tamamiyle boş olmayıp (santimetre küpte 0.001 atom bulunur), sıcaklığı da yaklaşık 1 milyon derece kelvindir (oK). Yerel Kabarcığı güneş sisteminin çevresinde bulunan yıldızlararası ortamla karşılaştırıldığında, güneş civarındaki yıldızlararası maddenin daha ılık (7,000 oK) ve daha yoğun (santimetre küpte 0.3 atom) olduğu görülür.

Yerel Kabarcık, yıldız oluşum bölgesi olarak bilinen Gould Kuşağı ve bu bölgede bulunan genç yıldızlarla beraber bulunur. Gould Kuşağı galaksi düzlemine yaklaşık 20 derece eğimli, Orion ile Scorpius takımyıldızları arasında bulunan çok parlak yıldızların oluşturduğu bir bant olup, Kuşağının kuzey kutbu, Lockman Deliği'ne yakındır. Lockman deliği, güneş ile galaksi dışı uzay arasında neredeyse yıldızlararası gaz ve tozun bulunmadığı bir gökyüzü bölgesidir. Yıldız oluşumları Yerel Kabarcığın sınırlarında meydana gelir. Güneşe en yakın yıldız oluşum bölgesi Scorpius-Centaurus topluluğu olup güneşten 400 ışık yılı uzaklıkta bulunur. Yıldız oluşumu gösteren molekül bulutları Yerel Yıldızlararası Buluttan hem daha soğuk (100 oK) hem de daha yoğundur (santimetreküpte 1,000 atom).

Güneşin galaksi içindeki hareketi geçen birkaç milyon yıl içerisinde düşük yoğunluklu yıldızlararası ortama sahip Gould Kuşağı içinde yolculuk ettiğini göstermektedir. Güneşin bu yolculuğu süresince büyük yoğunluklu bir yıldızlararası ortam ile karşılaşmış olması pek muhtemel değildir. Güneş sistemi Yerel Kabarcıktan itibaren bir süreçte oluşmuş olmasına rağmen, güneşin yörüngesi en azından birkaç milyon yıl boyunca büyük kütleli bir bulut ile etkileşmeyeceğini göstermektedir. Dünyanın iklimi açısından böyle bir etkileşmenin sonuçları belirsizdir. Bununla birlikte, güneşin yıldızlararası maddeden yoksun bir uzay bölgesinde hareket ederken Homo Sapienslerin ortaya çıkmasının bir tesadüf olup olmadığı da merak konusudur.

Güneşin içinde bulunduğu 100 ışık yılı büyüklüğündeki bölgede büyük kütleli bulutların bulunmamasına rağmen, yerel galaktik çevrenin çok kısa zaman ölçeklerinde değişebileceği mümkün görülüyor. Yerel Kabarcığın düşük yoğunluğu, süpernova patlamalarında oluşan süperkabarcığın ve şok dalgalarının boşluk içinde kolayca ilerlemesine ve hatta güneşin bile böyle ortamlar içerisinden geçebilmesine olanak vermektedir. Gerçekten, geçen 250,000 yıl içinde güneş Scorpius - Centaurus topluluğundaki yıldız oluşum bölgesinden atılan maddenin içerisine girmiştir. Yıldızlararası ortamın geçen 2,000 yıl içinde değişmiş olabileceğini dair bazı şüpheler vardır. Ama bu belirsizdir. Çünkü astronomlar yerel yıldızlararası bulut yapılarını halen tam anlayamamışlardır. Güneş sistemini kuşatan bulut Scorpius - Centaurus topluluğundan dışarıya akan maddeden oluşur. Yakın yıldızların ortalama hareketine göre bir kişinin bakış açısı sabit kabul edildiğinde, güneşin Yerel Yıldızlararası Buluta göre hareketi hemen hemen dik olur. Bir başka ifadeyle, güneş civarındaki yıldızlararası yapı güneşin hareketine göre dik ve güneş sisteminin içinden geçer. Bu iki hareketin sonucu olarak, galaksi merkezine yaklaşık 15 derece eğiminde ve tutulum (ekliptik) düzlemine çok yakın bir doğrultuda saniyede yaklaşık 26 km'lik hızla güneşe doğru akan bir yıldızlararası madde gözlenir. Güneşe doğru akan bu madde Yerel Yıldızlararası Rüzgâr olarak bilinir