Cüce gezegenler

Cüce gezegen, Güneş'in çevresinde dolanan, kendi kütleçekimi altında yuvarlaklaşacak kadar büyük, ama yörüngesindeki öteki cisimleri temizleyememiş gök cisimlerine verilen addır. Tanım 24 Ağustos 2006'da Uluslararası Astronomi Birliği'nin (IAU) Prag'daki genel kurulunda kabul edildi ve o günden beri hem okul kitaplarını hem de gökbilimcilerin kendi aralarındaki tartışmayı değiştirdi. Aynı oylama, gezegen sözcüğüne de tarihte ilk kez resmî bir tanım getirdi.

Kararın en bilinen sonucu Plüton'un 76 yıl taşıdığı "dokuzuncu gezegen" sıfatını kaybetmesiydi. Ama olay bir cismin rütbesinin düşürülmesinden çok daha büyüktü: Güneş Sistemi'nin Neptün'ün ötesinde, o güne kadar sanıldığından çok daha kalabalık bir bölgesi olduğu anlaşılmıştı ve bu kalabalığın içinde Plüton'un yalnız bir örnek olduğu görülüyordu.

2006'ya nasıl gelindi

Hikâye aslında iki yüzyıl önce başlar. 1801'de Giuseppe Piazzi, Mars ile Jüpiter arasında Ceres'i buldu; cisim yıllarca "gezegen" sayıldı. Ardından Pallas, Juno ve Vesta geldi, sonra onlarcası, sonra binlercesi. Benzer yörüngelerde bu kadar çok cisim olduğu anlaşılınca Ceres gezegen listesinden çıkarıldı ve asteroit adı verilen yeni bir sınıfa alındı. William Herschel'in önerdiği "asteroid" sözcüğü Yunanca "yıldız benzeri" anlamına gelir.

Plüton'un öyküsü neredeyse aynı kalıba oturur. Clyde Tombaugh 18 Şubat 1930'da Plüton'u buldu; onlarca yıl boyunca Neptün ötesinde bilinen tek cisimdi. 1978'de uydusu Charon bulundu, 1992'de ise David Jewitt ile Jane Luu Neptün'ün ötesinde ikinci bir küçük cismi — 1992 QB1, bugünkü adıyla 15760 Albion — yakaladı. Takip eden on beş yılda Kuiper kuşağında yüzlerce cisim kataloglandı. Plüton artık tek değildi.

Son darbe Eris'ten geldi. Mike Brown, Chad Trujillo ve David Rabinowitz'in 5 Ocak 2005'te duyurduğu bu cisim Plüton'dan daha kütleliydi. Eğer Plüton gezegense Eris de gezegen olmalıydı; arkasından gelen Haumea, Makemake ve Sedna gibi cisimlerle liste nereye kadar uzayacaktı? IAU bu soruyu çözmek için tanım yapmak zorunda kaldı.

Tanımın üç ölçütü

IAU'nun 2006 kararına göre bir cismin gezegen sayılması için üç koşulu birden sağlaması gerekir: Güneş'in çevresinde dolanmalı, kendi kütleçekimiyle yuvarlak bir biçim almış olmalı (teknik deyimle hidrostatik dengede olmalı) ve yörüngesinin çevresini temizlemiş olmalı — yani kendi bölgesinde kütleçekimsel üstünlüğü kurmuş olmalı.

Cüce gezegen ise ilk iki koşulu sağlayıp üçüncüsünü sağlayamayan, üstelik bir başka cismin uydusu olmayan cisimdir. IAU kararında bu cisimlerin "gezegen sayılmayacağı" ayrıca belirtilir — tartışmanın bir kaynağı da budur.

"Yörüngesini temizlemek" soyut görünse de ölçülebilir bir niceliktir: bir cismin kütlesini, aynı yörünge bölgesindeki öteki cisimlerin toplam kütlesiyle karşılaştırırsınız. Dünya için bu oran yaklaşık 1,7 milyondur; Dünya, komşularının toplamından milyonlarca kat ağırdır. Plüton için oran 0,07'dir: Plüton, kendi bölgesindeki cisimlerin toplam kütlesinin yalnızca on beşte biri kadardır. Fark hesap hatası düzeyinde değil, kategorik bir farktır.

IAU'nun tanıdığı beş cüce gezegen

IAU bugün beş cismi resmen cüce gezegen olarak listeler. NASA'nın da kullandığı sıralama Güneş'ten uzaklığa göredir:

Cisim	Çap	Keşif	Bulunduğu bölge
Ceres	939,4 km	1 Ocak 1801	Asteroit kuşağı
Plüton	2.376,6 km	18 Şubat 1930	Kuiper kuşağı (plütino)
Haumea	ortalama ~1.544 km	28 Aralık 2004	Kuiper kuşağı
Makemake	1.430 km	31 Mart 2005	Kuiper kuşağı (klasik)
Eris	2.326 km	5 Ocak 2005	Saçılmış disk

Ceres ile Plüton 24 Ağustos 2006'da, yani tanımın kabul edildiği gün cüce gezegen ilan edildi. Eris'in adı 13 Eylül 2006'da, Makemake'in 11 Temmuz 2008'de, Haumea'nın 17 Eylül 2008'de kesinleşti. Bu beş cismin her biri bu ansiklopedide ayrı sayfalarda ele alınıyor: ayrıntısı Plüton, Ceres, Eris ve Haumea ve Makemake sayfalarındadır.

Aday cisimler: liste beşte kalmıyor

Resmî sayı beş olsa da gökbilimciler bunun yalnızca başlangıç olduğunu düşünüyor. NASA'nın sayfası IAU'ya dayanarak "belki yüzden fazla" cüce gezegenin keşfedilmeyi beklediğini yazar. Mike Brown'ın sürekli güncellediği listede "neredeyse kesin"den "olası"ya uzanan yaklaşık 150 aday vardır; 2019 itibarıyla çapı 900 km'yi aşan on Neptün ötesi cismi "neredeyse kesin", çapı 600 km'yi aşan on altı cismi de "çok olası" saymıştır.

En güçlü dört aday şunlardır: Gonggong (1.230±50 km, 2007), Quaoar (1.098±2 km, 2002), Orcus (yaklaşık 910 km, 2004) ve Sedna (yaklaşık 906 km, 2003). Salacia (838±44 km) sınırda bir örnek sayılıyor. Plüton'un uydusu Charon ise 1.212 km çapıyla bu cisimlerin çoğundan büyüktür; IAU onu şimdilik uydu olarak sınıflar, ama cüce gezegen sayılıp sayılmayacağı konusunun ileride ele alınabileceğini belirtmiştir.

Sürpriz bir aday da asteroit kuşağından çıktı. 2019'da ESO'nun Çok Büyük Teleskobu'ndaki SPHERE aygıtıyla yapılan gözlemler, çapı 430 km'yi biraz aşan Hygiea'nın neredeyse küresel olduğunu gösterdi. Bulgu doğrulanırsa Hygiea, Güneş Sistemi'nin bilinen en küçük cüce gezegeni olacaktı. İlginç olan, Hygiea'nın yedi bin üyeli asteroit ailesini doğurması beklenen dev çarpma kraterinin bulunamamasıydı: benzetimler, yaklaşık iki milyar yıl önce 75-150 km'lik bir cisimle kafa kafaya bir çarpışmanın ana cismi tamamen paramparça ettiğini, parçaların sonra yeniden toplanıp bu küresel biçimi oluşturduğunu söylüyor.

"Yuvarlak olmak" neresinden başlar

Tanımın en kaygan yeri ikinci ölçüttür. Bir cismin hidrostatik dengede olup olmadığına nasıl karar verilir? IAU'nun 2006 basın notu kaba bir eşik verir: kütlesi 0,5×10²¹ kg'ı, yarıçapı 400 km'yi aşan cisimler "normalde" dengede olur. Ama aynı not, sınırdaki bütün durumların gözlemle çözülmesi gerektiğini de söyler.

Uygulamada bu kolay değil. Bu cisimler yüz milyonlarca kilometre uzakta, çoğu birkaç piksellik ışık noktası. Biçim ölçümünün en iyi yolu, cismin bir yıldızın önünden geçtiği anı birçok noktadan izlemek — buna yıldız örtülmesi denir. 2019'dan sonraki araştırmalar işi daha da karıştırdı: Neptün ötesindeki küçük cisimlerin bir kısmının içinin tümüyle sıkışmış olmayabileceği, yani "yuvarlak görünmenin" iç yapının gerçekten dengelendiği anlamına gelmeyebileceği öne sürülüyor.

Sınıflandırmanın zaman içinde değişebileceğini gösteren iki örnek var. Neptün'ün uydusu Triton, Eris ve Plüton'dan daha kütlelidir ve bütün ölçütleri sağlayacak biçimdedir; bir cüce gezegenken yakalanmış olduğu düşünülür — ama bugün bir gezegenin uydusu olduğu için tanım dışında kalır. Vesta ise bir zamanlar dengede olduğunun izlerini taşır; dev çarpmalar biçimini bozmuştur.

Süren tartışma: dinamik mi, jeofizik mi

2006 kararı astronomi topluluğunu kapatmadı; böldü. İki kamp var.

Dinamikçiler, kütleçekimsel üstünlüğü eşik almakta ısrarlıdır. Gerekçe şu: bir cismin kendi bölgesine hükmediyor olması, o bölgenin nasıl oluştuğuna dair gerçek bir bilgi taşır. Yörüngesini temizleyememiş cisimler komşularıyla aynı grupta incelenmelidir, çünkü hikâyeleri ortaktır.

Karşı kampın en bilinen sesi, New Horizons görevinin yöneticisi Alan Stern'dir. Stern, bir cismin ne olduğunu kendi iç özelliklerinin — jeolojisinin, katmanlı yapısının, etkin süreçlerinin — belirlemesi gerektiğini savunur; nerede dolaştığının değil. Bu jeofizik gezegen tanımına göre cüce gezegenler de, gezegen kütlesindeki uydular da gezegendir; sayı sekiz değil, onlarcadır. Stern 2011'de de Plüton'a gezegen demeyi sürdürüyordu. İroni şudur: Stern'in bu tanımı savunurken kullandığı en güçlü kanıtların bir bölümünü kendi görevi üretti.

Tartışma "Plüton gezegen mi değil mi" sorusundan çok, bir sınıflandırmanın neye hizmet etmesi gerektiği sorusudur: cisimleri oluşum hikâyelerine göre mi, kendi iç doğalarına göre mi gruplandırmalıyız?

Bir de adlandırma faslı var. IAU Yürütme Komitesi 11 Haziran 2008'de Neptün ötesindeki bütün cüce gezegenlere plütoid denmesini duyurdu. Ancak Gezegen Sistemi Adlandırma Çalışma Grubu, kararın kendisine danışılmadan alındığını belirterek terimi kullanmayı reddetti. Sonuç olarak "plütoid" literatürde tutunmadı.

İki uzay aracı, iki cüce gezegen

2015, cüce gezegen araştırmasının dönüm yılıdır. Dawn 6 Mart 2015'te Ceres'in yörüngesine girerek bir cüce gezegeni ziyaret eden ilk araç oldu. Dört ay sonra, 14 Temmuz 2015'te New Horizons Plüton'un 35.445 km yakınından geçti.

İki görev de aynı beklenmedik sonucu verdi: bu küçük, soğuk dünyalar ölü değil. Ceres'te kraterlerin dibinde tuz birikintileri ve buz yanardağları var; Plüton'da azot buzundan buzullar, bu buzulların içinde sürüklenen su buzu dağları ve yüzeyi yenileyen bir dolaşım gözlendi. Her ikisinde de kabuğun altında sıvı su bulunabileceğine dair ciddi kanıtlar bulundu. "Küçük cisimler çabuk soğur, jeolojik olarak ölüdür" varsayımı bu iki görevden sonra geçerliliğini yitirdi.

Bugün nerede duruyoruz

Yirmi yıl sonra tablo şu: resmî liste hâlâ beş isimden oluşuyor, çünkü IAU yeni ad eklemek için hidrostatik denge kanıtı istiyor ve bu kanıtı toplamak zor. Buna karşın gökbilimciler pratikte Quaoar, Gonggong, Sedna ve Orcus gibi cisimleri de aynı sınıfta ele alıyor. Vera C. Rubin Gözlemevi'nin 2025'te başlayan taramasının Neptün ötesi cisim sayısını katlaması bekleniyor; listeye eklenecek ya da tanımın yeniden tartışılmasına yol açacak cisimler oradan çıkacak.

Kuiper kuşağı ve onun ötesindeki bölgelerin yapısı, ayrıntısıyla Kuiper kuşağı ve Oort bulutu sayfalarında ele alınıyor.

Kısaca

• Cüce gezegen, Güneş çevresinde dolanan, kendi kütleçekimiyle yuvarlaklaşmış, ama yörüngesini temizleyemeyen ve bir uydu olmayan cisimdir.
• Tanım 24 Ağustos 2006'da IAU'nun Prag genel kurulunda kabul edildi; aynı kararla "gezegen" de ilk kez resmen tanımlandı.
• IAU beş cüce gezegen tanır: Ceres, Plüton, Haumea, Makemake, Eris. NASA, yüzden fazlasının keşfedilmeyi beklediğini belirtir.
• En güçlü adaylar Gonggong, Quaoar, Orcus ve Sedna'dır; asteroit kuşağından Hygiea de 2019'daki ESO gözlemlerinden sonra adaylar arasına girdi.
• Plüton'un kütlesi, kendi yörünge bölgesindeki cisimlerin toplamının yalnızca 0,07 katıdır; Dünya için aynı oran 1,7 milyondur.
• Alan Stern'in önderlik ettiği kamp, sınıflandırmanın yörünge özellikleri yerine cismin kendi jeolojisine dayanmasını savunur; tartışma sürmektedir.
• Dawn (2015, Ceres) ve New Horizons (2015, Plüton) bu cisimlerin jeolojik olarak etkin olduğunu gösterdi.

Kaynaklar: Wikipedia — Dwarf planet, NASA — Dwarf Planets, ESO — Hygiea