Güneş Sistemimizde Dev Bir Karasal Gezegen Olsaydı?

Güneş sistemimizde fazladan bir gezegenimiz olsaydı ne olurdu? Plüton’un ötesindeki varsayımsal dokuzuncu gezegen gibi değil, ama Mars ve Jüpiter arasında yer alacak şekilde? Yeni bir araştırmaya göre, dev bir gezegen—Dünya'dan daha büyük ama dev gaz gezegenlerinden daha hafif olan dünyaları ifade eden bir terim—bu gezegen, çoğu gezegenin yörüngelerinde büyük karmaşaya yol açardı ve sekizin de kaderini kayıt altına alırdı. Bulgular, Jüpiter’in yörüngesindeki en küçük değişikliklerin bile—kütlesi diğer tüm gezegenlerden daha fazla olan bir gezegen— diğer gezegenlerin hassas dengede olan yörüngeleri üzerinde derin ve zarar verici etkileri olduğunu göstermektedir. California Üniversitesi, Riverside’dan gökbilimci ve çalışmanın tek yazarı Stephen Kane, bir basın açıklamasında "Her şey, karmaşık bir saat mekanizması seti gibi işliyor. Daha fazla dişli ekleyin ve her şey parçalara ayrılır." dedi.

Güneş Sistemimizde Mevcut Olmayan Dev Bir Karasal Gezegenin Gizemi

Güneş sistemimiz uzun zamandır gezegen sistemleri için bir model olarak görülüyordu. Ancak son yirmi beş yıl içinde, dev bir karasal gezegen eksikliği nedeniyle hızla bir anomali haline geldi. Kepler ve Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) gibi ötegezegenleri gözlemleyen NASA misyonları, Samanyolu'ndaki bu gezegenlerin şaşırtıcı yaygınlığını astronomların fark etmelerine yardımcı olarak ötegezegenlerin üçte birinin dev karasal gezegenler olduğunu ortaya çıkardı. Güneş sistemimizin bir tane eksik olduğunu düşünüyorlar çünkü Jüpiter, asteroit kuşağına doğru önemli ölçüde ilerlerken ve sonra geri dönerken onun oluşumunu engelledi ve bu süreçte büyük miktarda malzemeyi Güneş’e gönderdi. Dolayısıyla, başka güneş sistemlerindeki bu tür yaygın dünyaları anlamakta zorlanıyorlar çünkü kompozisyonlarını ve diğer özelliklerini modellemek için yerel veri eksikliği var. Kane, 'Bu, ötegezegen topluluğu arasında sürekli bir hayal kırıklığı oldu.' dedi. 'Yani, çalışmam isteğiniz gerçek olsaydı ne olurdu sorusunu yanıtlamayı amaçladı.'

Dört İç Gezegen Özellikle Savunmasız

Dev bir Dünya'nın kütlesi, gezegenimizin kütlesinin iki ile on katı arasında değişebilir, bu yüzden Kane, farklı kütlelere sahip gezegenleri simüle etti ve onları Mars ile Jüpiter arasındaki ana asteroit kuşağında çeşitli mesafelere yerleştirdi. Güneş'ten Dünya'nın iki katı uzaklıkta bir dev Dünya'yla başladı ya da iki astronomik birim (AU; 185 milyon mil ya da 297 milyon kilometre) ile başlatıp, mesafeyi asteroit kuşağının dış kenarına 4 AU (371 milyon mil ya da 597 milyon kilometre) kadar çıkardı. Bu, her biri mevcut zamanda başlayıp on milyon yıl sonra sona eren binlerce simülasyonla sonuçlandı. Kane, her 100 yılda bir güneş sistemindeki sekiz gezegenin her biri için sonuçları kaydetti. Bu sonuçlar, Merkür, Venüs, Dünya ve Mars olmak üzere dört iç gezegenin yörüngesel değişimlere karşı özellikle savunmasız olduğunu gösterdi; bu dört gezegenden bazıları ya da tamamı birçok durumda güneş sisteminden dışladı. Binlerce simülasyondan hiçbirinde Jüpiter ya da Satürn ayrılmadı. Ancak, birkaç durumda, dev gaz gezegenler diğer gezegenleri, yeni eklenen dev Dünya’yı da dahil ederek, ve Uranüs’ü fırlatarak uyduları arasında kaos yarattı. Kane, 'Geçen gezegenin çevresinde yörüngede stabil uydular kalmasına dair pek umutlu değilim.' dedi. Dünya kütlesinin yedi katı olan bir gezegen, Gliese 163c gibi, Mars'ın hemen arkasına yerleştirildiğinde, simülasyonlar dört iç gezegenin yörüngelerinin dengesiz hale geldiğini gösterdi. Dünya ve Venüs'ün yörüngeleri o kadar eksantrik veya uzanıklıkla oldu ki "felaket yakın karşılaşmalar" yaşadılar. Yörüngelerindeki değişiklikler enerji transfer ederek Merkür’ü hemen ardından dışladı. Mars, yaklaşık yarısına kadar hayatta kaldı, Dünya ve Venüs ise yaklaşık sekiz milyon yıl sonra dışlandı.

Dev Gaz Gezegenleri Dayanabilir

Karasal gezegenlerin aksine, özellikle Jüpiter ve Satürn olan dev gaz gezegenler ek gezegenden daha az etkilendi. Yörüngeleri yalnızca ortalama hareket rezonansı (MMR) yerlerinde—iki gezegenin yörünge periyotlarının basit bir tam sayı oranında olduğu belirli yerler—biraz kararsızlaştırıldı. (Örneğin, Jüpiter ile 3:1 MMR’de bulunan bir nesne, Güneş etrafında Jüpiter’in etrafında bir tur attığı sürede tam olarak üç kez döner.) Böylelikle Kane, aynı dev Dünya benzeri Gliese 163c’yi asteroit kuşağının dış eşiğine 3.8 astronomik birim yerleştirdiğinde, Jüpiter ile 8:5 ve Satürn ile 4:1 bir MMR konumuna ulaştı. Sonuç olarak, her iki gaz devinin de yörüngeleri daha uzayarak önce dev Dünya’yı ardından da Uranüs'ü dışladı. Kane’in çalışması bu senaryoda, dış güneş sistemindeki en küçük değişikliklerin bile iç gezegenler üzerinde dramatik bir etkisi olduğunu buldu; örneğin, Mars, Uranüs'ün ardından birkaç milyon yıl sonra dışlandı. Kane, "Çalışmada beni en çok şaşırtan, güneş sisteminin Jüpiter’in rezonanslarına genel yapısal duyarlılığıydı." dedi. Çalışmaya göre, bir dev karasal gezegen asteroit kuşağının sonuna, 3 astronomik birime (278 milyon mil veya 447 milyon kilometre) yakın konumlandırıldığında daha az kaotik olur. Kane, bu konumda gezegenin dev gezegenlerle minimum etkileşimde bulunarak güneş sisteminde önemsiz rahatsızlıklara neden olduğunu savunuyor. Bu bağlamda, çalışmaya dahil olmayan Florida Teknoloji Enstitüsü’nden gökbilimci Manasvi Lingam, "Bir milyar yıl gibi daha uzun zaman dilimleri boyunca güneş sisteminin istikrarı, daha fazla keşif gerektiren bir ana boşluk." notunu düştü. Genel olarak çalışma, "Jüpiter'in güneş sistemi dinamikleri için önemini" vurguluyor Kane. "Ve nispeten küçük değişikliklerin bile sistemimizin istikrarı üzerinde büyük bir fark yaratabileceğini" belirtti. Çoğu güneş sisteminde dev Jüpiter benzeri gezegenler yaygın olabilir çünkü Jüpiter gibi dev gezegenler nadirdir: güneş benzeri yıldızların sadece yüzde onu, bizim gibi güneşlerinden benzer uzaklıklarda dev gezegenleri barındırır ve sayı yaşlı yıldızlarda daha da azalır.