Güneş aniden yok olsa ne olur?

Kısa cevap: İlk 8 dakika 20 saniye hiçbir şey fark etmezdik. Sonra gökyüzü bir anda kararır ve Dünya, Güneş'in çevresindeki yörüngesini bırakıp saniyede yaklaşık 30 kilometre hızla düz bir çizgide uzaya doğru ilerlemeye başlardı. Yüzey hızla soğur, okyanusların yüzeyi donardı. Ama yer kabuğunun derinlerinden gelen ısı sayesinde buz örtüsünün altında sıvı su ve deniz tabanındaki bazı canlılar uzun süre yaşayabilirdi. Hemen belirtelim: Bu tamamen bir düşünce deneyi. Fizik yasaları bir yıldızın bir anda yok olmasına izin vermez.

Filmlerde sönen Güneş

Güneş'in ışığını yitirmesi, bilimkurgunun en güçlü kâbuslarından biri. Danny Boyle'un 2007 yapımı Sunshine filminde yıl 2057. Güneş beklenmedik biçimde sönmeye başlamış ve Dünya giderek donuyor. İnsanlığın son umudu, dev bir bombayı Güneş'e taşıyan Icarus II gemisi ve sekiz kişilik mürettebatı. Andy Weir'in romanından uyarlanan 2026 yapımı Kurtuluş Projesi (Project Hail Mary) ise daha sinsi bir tehdit kuruyor: Güneş'in parlaklığını yavaş yavaş azaltan gizemli bir mikroorganizma. Gezegeni birkaç on yıl içinde ölümcül bir soğuma bekliyor.

İki filmde de Güneş bir anda kaybolmuyor, yavaş yavaş sönüyor. Bu yazıda daha uç ama fiziğin temel sorularını gösteren bir senaryoyu ele alacağız: Güneş göz açıp kapayıncaya kadar ortadan kalksaydı ne olurdu? Güneş'in gerçekte nasıl ve ne zaman öleceğini merak ediyorsanız cevabı Güneş ne zaman sönecek? sayfamızda bulabilirsiniz. Kısaca, Güneş sönmeyecek; milyarlarca yıl sonra kırmızı deve dönüşecek.

Neden gerçekçi değil?

Güneş, Güneş Sistemi'nin kütlesinin yüzde 99,8'ini tek başına taşıyor. Fizikte enerji ve kütle yoktan var olmaz, var olan da yok olmaz. Bu kadar büyük bir kütlenin ve enerjinin bir anda hiçbir iz bırakmadan kaybolmasını sağlayacak bilinen hiçbir süreç yok. Dolayısıyla aşağıdakiler bir tahmin değil, fizik yasalarını kullanan bir "ya olsaydı" alıştırması. Yine de bu alıştırma, ışığın ve kütleçekimin nasıl yayıldığı hakkında bize çok şey öğretiyor.

Güneş'in yok olduğunu ne zaman anlardık?

Güneş ışığı Dünya'ya ortalama 8 dakika 20 saniyede ulaşıyor. Ayrıntısını Güneş ışığı kaç dakikada gelir? sayfamızda anlattık. Yani Güneş şu anda yok olsa, yolda olan son ışık dalgası bize ulaşana kadar gökyüzü bugünkü gibi parlamaya devam ederdi. Sekiz dakika yirmi saniye sonra gündüz yaşayan yarımkürede gökyüzü bir anda kararırdı.

Peki Dünya, Güneş'in çekiminin kaybolduğunu ne zaman "hissederdi"? Einstein'ın genel görelilik kuramına göre ise kütleçekimdeki değişiklikler de ışık hızıyla yayılır. Bu durumda Dünya, Güneş'in boş kalan yerinin çevresinde 8 dakika 20 saniye daha dolanmayı sürdürür. Karanlık ve kütleçekimin kaybı aynı anda gelir.

Kütleçekimin hızı nasıl ölçüldü?

Bu soru uzun süre yalnızca kuramsal kaldı. Pierre-Simon Laplace 1805'te kütleçekimin, ışıktan en az yedi milyon kat hızlı olması gerektiğini hesaplamıştı. Cevap 17 Ağustos 2017'de geldi. LIGO ve Virgo dedektörleri, yaklaşık 130 milyon ışık yılı uzaktaki NGC 4993 galaksisinde iki nötron yıldızının birleşmesinden doğan kütleçekim dalgalarını yakaladı. Bu olaya GW170817 adı verildi. Fermi ve INTEGRAL uzay teleskopları, aynı olaydan gelen gama ışını patlamasını yaklaşık 1,7 saniye sonra kaydetti.

Düşünün: 130 milyon yıl yol alan iki sinyal, birbirinden yalnızca iki saniye kadar farkla ulaştı. Bu ölçüm, kütleçekim dalgalarının hızı ile ışık hızı arasındaki farkın, ışık hızının katrilyonda birkaçından küçük olduğunu gösterdi. Önceki tahmin yaklaşık 14 basamak iyileşmiş oldu. Bu birleşmeyi 70'ten fazla gözlemevi izledi. Yani "Dünya Güneş'in yok olduğunu ışıkla aynı anda anlar" sonucu, artık gözlemle desteklenen bir sonuç. Nötron yıldızları hakkında daha fazlası ansiklopedimizde.

Dünya nereye giderdi?

Dünya, Güneş'in çevresinde saniyede ortalama 29,78 kilometre, saatte yaklaşık 107 bin kilometre hızla dolanıyor. Yörünge dediğimiz kapalı yol, bu hız ile Güneş'in çekiminin dengesinden doğuyor. Çekim ortadan kalkınca Dünya, o andaki hareket yönünde, yani yörüngesine teğet bir doğrultuda dümdüz ilerlemeye başlar. Bir sapanın ipini bırakınca taşın uçup gitmesi gibi.

Bu hızla Dünya bir yılda yaklaşık 940 milyon kilometre yol alırdı. Ay ise bizi bırakmazdı: Ay'ı Dünya'ya bağlayan şey Dünya'nın kendi çekimi olduğu için ikisi birlikte yolculuğa çıkardı. Ama Ay'ı artık göremezdik, çünkü Ay kendi ışığını üretmez, yalnızca Güneş ışığını yansıtır. Aynı şey gezegenler için de geçerli. Gece gökyüzünde yalnızca uzak yıldızlar kalırdı. Dünya, Samanyolu'nda milyarlarca, belki trilyonlarca olduğu tahmin edilen ve hiçbir yıldıza bağlı olmayan "başıboş gezegenlerden" biri olurdu. Gezegeni dev motorlarla yörüngesinden söküp başka bir yıldıza götürmeye çalışan The Wandering Earth filmi de bu yalnız yolculuğu bilimkurgunun diliyle anlatıyor.

Verileri göster

Karanlığın ve çekim kaybının bize ulaşması	8 dk 20 sn
GW170817'de iki sinyal arasındaki fark	~1,7 saniye
Dünya'nın yörünge hızı	29,78 km/sn
Bir yılda alınacak yol	~940 milyon km
Yüzeye ulaşan Güneş enerjisi	~173.000 TW
Yerin içinden gelen ısı	~47 TW
Uzun vadede yüzeyin denge sıcaklığı	~−237 °C

Dünya ne kadar soğurdu?

Bugün Dünya'nın yüzey enerjisinin neredeyse tamamı Güneş'ten geliyor: Yaklaşık 173 bin terawatt. Gezegenin içinden yüzeye sızan ısı ise yaklaşık 47 terawatt, yani toplam enerji bütçesinin yalnızca yüzde 0,03'ü. Bu iç ısının yaklaşık yarısı uranyum, toryum ve potasyum gibi elementlerin radyoaktif bozunmasından, kalanı gezegenin oluşumundan kalan ilk ısıdan geliyor. Ayrıntısı Dünya'nın iç yapısı maddemizde.

Güneş ışığı kesilince yüzey, ısısını uzaya yaymayı sürdürür ama yerine yenisi gelmez. Yerden gelen ısı akısının ortalama değeri metrekare başına yalnızca 91,6 miliwatt. Basit bir ışınım dengesi hesabı yaptık: Yüzey yalnızca bu ısıyla dengeye ulaşsaydı sıcaklığı yaklaşık 36 kelvin, yani eksi 237 derece civarında olurdu. Bu hesap atmosferin ve okyanusların ısı tutma etkisini hesaba katmıyor. Okyanuslar ve atmosfer bu inişi yavaşlatırdı, ama sonuç değişmezdi: Kıtalar donar, atmosferdeki su buz olarak yere çöker, fotosentez durur ve Güneş'e bağlı besin zinciri kısa sürede çökerdi.

Buzun altında hayat sürer mi?

İşte senaryonun en ilginç kısmı. Okyanuslar yüzeyden donmaya başlar, ama oluşan buz tabakası altındaki suyu bir yorgan gibi örter. Okyanus tabanında ise Güneş'e hiç ihtiyaç duymayan bir dünya var. 1977'de Alvin denizaltısıyla Galapagos açıklarındaki hidrotermal bacalarda ilk kez doğrudan gözlenen bu ekosistemlerde yaşam, ışığa değil kimyasal enerjiye dayanıyor. Bakteriler hidrojen sülfür gibi bileşiklerden enerji elde ederek organik madde üretiyor, dev tüp kurtları gibi canlılar da bu bakterilerle yaşıyor. Baca çevresindeki canlı yoğunluğu, çevredeki deniz tabanından 10 bin ila 100 bin kat fazla.

Bir şerh var: Bu canlıların bir kısmı, yüzeydeki fotosentezle üretilen ve suda çözünen oksijeni kullanıyor. Güneş'in yokluğunda o oksijen giderek tükenirdi. Oksijene ihtiyaç duymayan mikroplar ise çok daha uzun süre dayanabilirdi. Gökbilimciler aynı mantıkla, Güneş'ten çok uzaktaki buzlu uydularda da yaşam arıyor. Satürn'ün uydusu Enceladus'un buz kabuğunun altındaki okyanusta, kayayla suyun tepkimesine işaret eden hidrojen tespit edildi. Yalnız yolculuğa çıkmış bir Dünya da, gezegen bilimcilerin başıboş gezegenler için öngördüğü gibi, iç ısısıyla jeolojik olarak uzun süre aktif kalabilirdi.

Merak edebilecekleriniz

Güneş'in gerçek geleceği, yani kırmızı dev ve beyaz cüce evreleri Güneş'in geleceği maddemizde. Güneş'in Güneş Sistemi'ndeki ağırlığını ise Güneş, Güneş Sistemi'nin kütlesinin yüzde 99,8'ini taşır sayfamızda bulabilirsiniz.

Kısaca

• Güneş'in aniden yok olması fizik yasalarına göre mümkün değil. Bu yalnızca bir düşünce deneyi, Güneş'in gerçek sonu milyarlarca yıl sonra kırmızı dev evresiyle gelecek.
• Işık da kütleçekimdeki değişim de ışık hızıyla yayıldığı için Dünya, karanlığı ve çekim kaybını aynı anda, 8 dakika 20 saniye sonra hissederdi.
• 2017'deki GW170817 gözleminde kütleçekim dalgası ile ışık, 130 milyon yıllık yolculuğun sonunda yaklaşık 1,7 saniye arayla geldi.
• Dünya, saniyede 29,78 kilometre hızla yörüngesine teğet doğrultuda uçup gider, Ay da onunla birlikte giderdi.
• Yüzey donardı, ama buzun altındaki okyanus ve deniz tabanındaki kimyasal enerjiyle yaşayan bazı canlılar bir süre hayatta kalabilirdi.