Gezegenlerin Keşfi; Nasıl, Ne Zaman Keşfedildiler?

Gezegenlerin Keşfi; Gezegenler nasıl,  ne zaman  keşfedildi? Bu bir yolculuk hikayesi, 500T ile duraklarımız ise Uranüs, Neptün, Merkür ve gariban Plüton. Başlayalım o zaman…

Uranüs Gezegeni Keşfi ve William Herschel

Uranüs gezegeni keşfi ve William Herschel

Uranüs Gezegeni Keşfi macerası 1781 yılının Mart ayının 13’üncü günü William Herschel’in Uranüs’ün aslında bir yıldız veya kuyruklu yıldız değil, güneş sisteminin yedinci gezegeni olduğunu keşfettiği gece bütün hikayemiz başladı.

William Herschel’in hayat hikayesi oldukça ilginç ve ilham verici: ordu müzisyeni bir babanın, yine müzisyenlik yolunda ilerlemeye başlamış bir oğluyken, William Herschel müzik teorisi kitaplarının yanında “A Compleat System of Opticks” kitabını okuyarak gökyüzünü incelemeye başlamış ve birkaç kez epic fail denilebilecek başarısız deneyimler yaşamış, ama pes etmeyerek, kendisi ev yapımı bir teleskop inşa etmeyi başarmış. Burada bir parantez ile William Herschel’in yaptığı bu teleskopun, o tarihte Greenwich Gözlemevinde bulunan teleskoptan daha güçlü merceklere sahip olduğunu da eklemek gerekir. Bilim tarihi, Herschel gibi çok istekli ve meraklı birçok amatör bilim insanının keşif ve buluşlarını sayfalarında saklar.  Bunlardan bazılarını (örneğin süpernova avcısı Robert Evans) ayrıca tanıyacağız.

Uranüs’ün bir yıldız veya kuyruklu yıldız olmadığının gerçekliği ile yüzleşme anı, bu gezegenin cam gibi net bir şekilde görüntülenebilmesi ile değil, Uranüs’ün gökyüzündeki pozisyonunda birkaç gün arayla yapılan iki gözlem arasında değişiklik göstermesinden sonra başlayan şüphelerle bulunmuştur.

Doğal olarak, bu keşif William Herschel’in tabir-i caiz ise bir gecede ünlü olmasını sağlıyor. Bu keşfin önemini açıklamak gerekirse: Merkür, Venüs, Mars, Jüpiter ve Satürn zaten dünyadan çıplak gözle görünebilen gezegenler. E dünyanın zaten üzerinde duruyoruz (ki 2020 yılında hala dünyanın düz olduğunu iddia edenler mevcut). Bu sebeple, bu beşlinin resmi keşif tarihi bulunmuyor.

William Hershel Gezegen Kaşifi

Kısaca William Herschel, tarihte “gezegen kaşifi” olarak anılabilecek ilk zat.  Bu buluşu takiben Herschel profesyonel bir astronom olarak çalışmalarına devam ediyor, müzik hayatını bir kenara koyar; demek pek de mümkün değil… Herschel bunu da yapar sevgili dostlar, hobi olarak yapar belki, ama yapar. (İlgilenenler için aşağıda yer alan kaynaklarda William Herschel’in Spotify’daki müziklerinin linki mevcut).

Uranüs’ün gökyüzünde tespit edilmesi, adının koyulması ve kozmik koordinatlarının belirlenmesi, buruk bir coşku yaratır. Zira bu keşif fizikçiler arasında bir de tartışmaya yol açar.  Yapılan gözlemler ve ölçümler ışığında fark edilir ki; mavi gaz devinin yörüngesi ve hareketleri, Isaac Newton’ın kütle çekim ve hareket yasaları uyarınca bulunması gereken pozisyonunda değildir!  “Abi ne olacak, biraz sapma olur o kadar” diyebilirsiniz. Genellikle Ikea mobilya parçalarını monte ederken bu şekilde ittirme, kaktırma mümkün olsa da, evrensel fizik kurallarında bu tarz zorlamalar olmaz, olamaz… O tarihte Isaac Newton’ın yasalarının iddiası evrensel yasalar olduğudur, bu sebeple evrensel şekilde uygulanmalıdır. Hem bu yasalar mavi evimizin güneş etrafındaki yörüngesine, evimizin biricik uydusunun dünya çevresindeki yörüngesine “cuk” diye otururken, Uranüs neden durumu baltalıyor? sorusu kafaları kurcalamaya başlar.

Pek tabii bilim insanları arasında bir hezeyan…

Uranüs

Uranüs’ün yaramaz yörüngesi ve hareketlerinin “mantıken” üç sebebi olabilir:

  1. Hesaplamalara konu olan ve formüllerde girdi olarak eklenen verilerde (örneğin Uranüs’ün kütlesi) bir hata yapılmış olabilir,
  2. Evrenin dört temel çekim kuvvetinden biri olan, kütlesel çekim kuvvetini evrensel uygulanabilir şekilde matematiksel formüllere döken Isaac Newton’ın evrensel kütle çekim ve hareket yasaları Uranüs için uygulanamaz olabilir, veya
  3. Uranüs’e uygulanan kütle çekim gücünü etkileyen başka etkenler olabilir.

Sayın okuyucu, lütfen bu üç sebebi iyi hatırlayın, hikâyenin sonuna kadar her birine tek tek değineceğiz…

Birinci sebep, Plüton hakkında insanlığın yersiz ve prematüre coşkusunun çürütülmesinde karşımıza çıkacak; ikinci sebep güneş sisteminde kendini ateşe atan ilk gezegen olan Merkür’ün yörüngesel sapmalarda ortaya çıkacak, ve üçüncüsü ise Uranüs’ün yörüngesinde nedeni bulunamayan sapmaların tespiti hakkında doğru sebep olacak… Aynı sorun (dünyadan gözlemlenen bir gök objesinin, Newton’ın evrensel kütle çekim ve hareket yasalarına tam olarak uymaması), üç mantıklı açıklama, ve  üç bilimsel çözüm…

Neptün Gezegeni Keşfi:

Neptün'ün keşfi

Neptün Gezegeni keşfi, 1840’ların ortasında bilim insanlarıUranüs’ün yörüngesini oluşturan vektörleri etkileyebilecek başka bir gök cismi olabilir mi? daha da sesli olarak sormasıyla başlar.

Fransız astronom Urbain Le Verrier ile İngiliz astronom John Couch Adams, birbirlerinden bağımsız ve habersiz olarak, kâğıt kalemi alıp, Uranüs’ün yörünge sapmasını yukarıdaki üçüncü olasılık ile açıklamanın peşinden gider… Aslında bu iki astronom da “bir gök cismi, nerede olsaydı da Uranüs’ün yörüngesinde bu denli bir etkiye yol açardı” sorusunun matematiksel cevabını kovalamaktadır.

Ancak La Verrier bir adım öndedir: 1846 yılının Ağustos ayında kendisine inanmakta güçlük geçen Fransız gözlemcileri ikna edemeyen La Verrier’in olası bir gezegenin koordinatlarını gözlemcilere ispiyonlayan ‘muhbir’ mektubu, 23 Eylül 1846 tarihinde Berlin Gözlemevine ulaşır. Mektubun bir ekinoksta gözlemevine ulaşması tamamen bir tesadüf olsa da, astronomi bilimi açısından tebessüm ettiren bir tesadüftür.

Le Verrier

Bu mektupta, Berlin Gözlemevi’nin teleskobunu hangi kozmik pozisyona çevirmesi halinde, yeni bir gezegen ile burun buruna gelebileceği yazıyordur. Bu bilginin dayanağı ise La Verrier’in Uranüs’ün yörüngesindeki sapmadan yola çıkarak, elle yaptığı hesaplamalardır.  Ters problem (inverse problem) günümüzde bilgisayarlar aracılığı ile oldukça kolay çözümlenebiliyor, ancak o tarihte bu problemlerin çözümü için çok ciddi mesai, konsantrasyon ve sabır gerekmekteydi.

23 Eylül 1846 gecesine dönersek: tarihçiler Berlin Gözlemevi’nin direktörü Johann Franz Encke’nin mektubu aldığı gibi bir anda içinin coşkuyla dolmadığını teyit ediyor. Eğer heyecanlansaydı, kendisi için o gece tertip edilen doğum günü partisine gitmez, ve “masa başında” keşfedilen güneş sistemindeki tek gezegenin ilk gözlemini kendisi yapardı. Ancak Encke böyle yapmadı. Doğum gününü kutlamak için düzenlenen partiye gitti ve bu tarihi gözlemi yapmak için asistanı Johann Gottfried Galle’yi görevlendirdi.  Encke bu buluşu öğrendiği zaman, altılıyı tutturup, sayısal loto kuponunu gişeye götürmeye üşenen ve bunu da sonradan fark eden bir insanın yaşayabileceği tepkileri vermiş olmalı…

Berlin Gözlemevi’nde gözlem teleskopu ayarlandıktan ve gözlemin başlamasından takiben yaklaşık bir saat (evet, yalnızca bir saat!) içinde, La Verrier’in belirttiği koordinatlardan yalnızca bir derecelik  ufak bir sapma ile Neptün gezegeni, gece yarısını az geçe tespit edilmiştir.  Şunu tekrar hatırlatmakta fayda var: Neptün, güneş sisteminde yapılan gözlemlerden ari olarak matematiksel hesaplamalar ile tespit edilen ilk ve tek gezegendir.  Bu arada birbirlerinden habersiz olduğunu söylediğimiz Adams da bir tahminde bulunur, ancak onun tahmini 12 derece sapmıştır. Ki, yine de harika…

Gezegenlerin boyut karşılaştırılması

“E ne var bunda” diyebilirsiniz. Burada bir dakika durup güneş sisteminin boyutlarını, insanoğlunun beyninin rahatça anlayabileceği şekilde, bir karşılaştırma ile canlandıralım ki bu keşfin ne kadar harikulade bir bilimsel zafer olduğu netleşsin. 12 yaşında bir çocuk, ortalama 150 santimetre boyundadır. Bu çapta bir küreyi, Taksim Meydanındaki anıta yerleştirelim. Artık bu küre, bizim güneşimiz. Eski Atatürk Kültür Merkezi’nin girişine de mavi bir bilye koyalım – bu arada yaklaşık 170 – 180 metrelik bir mesafe var. Bu mavi bilye ise evimiz, yuvamız; dünyamız. Şimdi Taksim’deki zafer anıtından kuş uçuşu yaklaşık 5.6 kilometre ötede olan Kadıköy vapur iskelesine bir tenis topu koyalım. Bu Neptün… Dilerseniz bu tenis topunu, Arnavutköy’de sahilde torununu izleyerek çayını yudumlayan bir dedeye hediye edebilirsiniz. Bu da doğru bir ölçüm olur. Atatürk Kültür Merkezi’nin üzerindeki bir bilyedesiniz, Kadıköy’de veya Arnavutköy’de yer alan bir tenis topunu keşfetmek istiyorsunuz. Bu tenis topu kendi başına bir ışık yaratmıyor, yaymıyor. Yalnızca Taksim’de duran 1.5 metrelik bir kürenin ışığını belli belirsiz bir şekilde yansıtıyor. Bir sorun daha var: size bahsettiğim bu model kozmik ölçülerde iki boyutlu bir düzlem olarak düşünülebilir. Ancak güneş sistemi, üç boyutlu bir düzlemdedir. İşte La Verrier’in yarattığı matematiksel mucizenin boyutu budur!

Sonuç olarak Isaac Newton’ın kemikleri sızlamıyor. Hatta kütle çekim ve hareket yasalarının getirdiği formüller çok ama çok zorlu bir sınavı geçiyor. Newton’ın yasalarının güvenilirliği, evrensel uygulanabilirliği bir kez daha onaylanıyor. Bayraklar asılıyor, yola devam ediliyor.

Merkür Retrosunun Etkileri

Merkür

Merkür retrosunun etkileri tartışıladursun, zaten insanlık tarihi boyunca keşfedilmiş olan bu gezegen sayesinde boş yere keşfedilmeye çalışılan bir gezegenin izine düşeceğiz. Şimdi teleskopları uzaktaki gaz devlerinden, güneş sisteminin merkezine en yakın gezegene, Merkür’e çeviriyoruz.

1850’lere geçerken güneş sistemine ilişkin çözülmesi gereken başka bir gizem daha gündeme gelir: Uranüs’ün yörüngesindeki sapmaları anlaşıldı, ancak şu Merkür’ün yörüngesindeki dandiklikler neden oluyor? Zira 1859 yılında yapılan gözlem ve ölçümlerle, Merkür’ün yörüngesinin, Newton’ın formülleri kullanılarak yapılan hesaplamalardan minik bir sapması olduğu fark ediliyor.

Kozmik Anafor’da yayımlanan Merkür’ün Açıklanamayan Yörüngesi isimli yazıda, bu sapma aşağıdaki şekilde hesaplanmıştır.

Bu faktörleri dikkate alarak yapılan hesaplamalar sonucunda yörüngesinde oluşan sapma yüzyılda yaklaşık 532 yay saniyesi (1 yay saniyesi = 1/3600 derece) olarak tespit ediliyor. Ancak bu durum gözlemlerle doğrulanmak istediğinde hesaplamaların ön gördüğü biçimde sonuçlanmıyor. Yapılan gözlemlerle elde edilen sonuç, gezegenin yörüngesinin yüzyılda yaklaşık olarak 574 yay saniyesi kadar saptığıdır. Hesaplamalarla gözlemler arasındaki fark [yüzyılda] yaklaşık 42 yay saniyesidir.

Vulcan Gezegeni

Bilim çevrelerinde o tarihlerde küresel bir üne kavuşan Urbain La Verrier’in cevabı hazırdır: Merkür’ün yörüngesini etkileyen ve güneşe daha yakın bir başka gezegen bulunuyor ve bu gezegen Merkür’ün yörüngesine etki ediyor. Kısaca, La Verrier, yaklaşık 10 sene önce Uranüs / Neptün için gerçekleştirdiği çözümün aynısını hayali bir gümüş tepside bilim dünyasına sunmaya çalışır. Bu hipotetik gök cisminin ismi bile koyulur: Vulcan gezegeni.

Ancak bilimsel metodoloji, bu iddianın objektif gözlemlerle desteklenmesini gerektirir.  Hatta bu da yetmez, objektif gözlemlerin tekrar edilmesi, hesaplamaların farklı kişiler tarafından test edilmesi ve bu testlerin neticesinde kabul edilebilir sapmalar içerisinde sonuçlar çıkması gerekir.

Buna rağmen 1900’lere gelindiğinde Vulcan’ı kesin olarak gözlemleyebilen kimse yoktur. Birçok sözde Vulcan tespiti yapılır, ancak hepsi prematüre açıklamalardır. Vulcan avcıları sadece amatör astronomlar değil, günün ünlü gözlemevlerinin astronomlarıdır. Hatta Thomas Edison bile bu yarışa katılır. Aradan 40 küsur yıl geçer, bilim insanlarının kendini kandıran yaklaşımları ve boş bir hayal peşinde Vulcan’ın arayışları devam eder.

Bu sırada kimsenin (en azından bilim insanlarının) pek de beklemediği bir şey olur: Albert Einstein.  Bu şahsın ne büyük adam olduğunu anlatmak veya anlamak, gerçekten çok güç.  Bunu ancak bilimsel okuryazarlığın geliştirilmesi ile başarabiliriz. Zira 1900’lu yılların başından itibaren gerçekleşen bilimsel keşifler artık “ortalama insanın” bilgisi ile çok rahat açıklanamıyor. Bu kapsamda, bilimsel gelişmeleri bir bina gibi düşünebiliriz: her bir kuram, kanıtlanan teori, objektif gerçeklik bu binaya bir kat çıkmaya benziyor. Kat kaçak çıkılırsa (yeterli bilimsel delil ve objektif verilerle test edilmezse), diğer bilim insanları bu katı yıkmak için zaten dozerle kapıda bekliyor. 1900’lere geldiğimizde, bu bina o kadar yüksek bir noktaya geldi ki, zeminden gözlem yapan bir insan binanın en üst katlarını rahat rahat göremiyordu. Stephan Hawking’i hepimiz sevdik, ancak Hawking radyasyonunu kaç kişi anlatabilir?

Burada çok detaya girmek, bu yazının haddini aşmak olur, ancak Einstein’ın 1905’de İsviçre’de henüz bir patent elemanı olarak çalışırken yazdığı makalelerden çıkan özel izafiyet teorisi,  tasarlanırken hiç ama hiç düşünülmeyen bir alanda kendine uygulama bulur: Vulcan’ın tarihin tozlu sayfalarına gömülmesi.

1905 ila 1915 yılları arasında Einstein’ın yaptığı keşifler ile birlikte gelen uzay-zaman kavramı, özel izafiyet teorisi ile birlikte kütle çekim kuvvetine getirilen yepyeni bakış açısı ile, Merkür’ün tam olarak açıklanamayan yörüngesel sapmaları açıklanabilir hale geldi. Matematik “cuk” oturmasına rağmen, Einstein’in teorisinin çeşitli testlerden geçmesi gerekiyordu. Özellikle 1919 yılındaki güneş tutulmasında testi geçince artık rahat bir nefes alındı. Einstein hem Newton’ın kütle çekim yasasına farklı bir bakış getirmiş, hem de evrenin bu dört temel kuvvetinden birini uzay-zaman kavramı ile açıklamış ve kuantum fiziğinin önünü açmıştı.

Bilim insanları 40 küsur yıl boyunca, Neptün’ün keşfine ilişkin bulguyu, Merkür’e de uygulamaya çalıştı. O günün koşullarında oldukça “mantıklı” bir açıklamaydı bu. Ancak evrenin, insanoğluna mantık ifade etmesi gibi bir yükümlülüğü yoktur.  Bilim için insanoğlunun sezgileri, düşünceleri, varsayımları hiçbir zaman nihai yargıç olamaz. Bilim için tek ve nihai bir yargıç vardır, bu da doğanın kendisidir. Doğanın hayal gücü, insanoğlunun hayal gücünün kat kat üzerindedir. Bunu ben demiyorum, Richard Feynman diyor.

Şu anda kaç tane gezegen var? Plüton’un Keşfi

Kaç Tane Gezegen Var?

Şu anda kaç tane gezegen var, sorusunu cevaplamak için bilinmesi gereken en önemli şey, Plüton’un gezegen olup olmadığıdır. Böylece Plüton’un keşfi var bir de… İnsanlığın nedensizce en sevdiği gök objelerinden biri.

New Horizons'un Plüton geçişi, Plüton Gezegeni

2015 yılında New Horizons’un Plüton geçişinde çektiği harika resimlerde, bu cüce gezegenin üzerinde bir de kalp şeklinde buzul görülmesi, insanoğlunun bu objeye sempatisini arttırdı da arttırdı. Bu sebeple Plüton, hikayemizi tamamlamak için en iyi nokta. İnsanoğlunun sezgilerinin ne kadar yanıltıcı olabileceğini oldukça iyi anlatıyor.

Merkür’ün yörüngesindeki anomalileri açıklamak için ortaya atılan Vulcan bulunamadı, ancak Neptün’ün yörüngesindeki anomalileri açıklamak için zoraki bir şekilde bir “gezegen” keşfedildi: Plüton.  Plüton, 1930 yılında Arizon’da keşfedildiğinde, Neptün’ün yörüngesindeki sapmaların çaresi olarak düşünüldü. Ancak bu hatalı varsayım ile birlikte Plüton’un olduğundan çok ama çok daha büyük bir gök cismi olduğu konusunda yanılgılar da beraberinde geldi.

Plüton, Dünya, Ay

Gerçekte Plüton, aydan bile ufaktır. Plüton’un yarıçapı tam olarak İstanbul ile Kars arasındaki mesafeye tekabül ediyor. Yukarıdaki benzetmeyi unutmamak lazım: Dünya bir bilye, Neptün ise tenis topu. 154 adet Plüton ise bir dünyaya sığabiliyor. Bu Plüton’un, Neptün’ün yörüngesini etkilemesi oldukça güç.

Şu anda yapılan matematiksel hesaplamalar ile, Neptün’ün yörüngesindeki sapmaları, dokuzuncu gezegen ile hesaplamak için, bu gezegenin (Planet X olarak adlandırılıyor), dünyanın tam 7 katı kütlesi olması gerekiyordu. Ancak şu anda biliyoruz ki, Plüton’un kütlesi, Dünya’nın 500’de biri. Bu sebeple, Plüton’un Planet X’in aranması esnasında zoraki olarak keşif edildiği, boyutunun ise yaklaşık 50 yıl boyunca olduğundan çok daha büyük varsayıldığı, ancak şu anda cüce gezegen olarak sınıflandığını söylemek mümkün.

Okuma Listesi ve Kaynaklar:

  • Newton’ın Kütleçekim yasası ve yeni gezegenlerin keşfine ilişkin özet bir açıklama: http://www.pas.rochester.edu/~blackman/ast104/perturbations.html
  • Güneş sisteminin boyutlarını canlandırabilmek için açık ara en başarılı video “To scale: The Solar System”. Pek tabii Plüton yok. https://www.youtube.com/watch?v=zR3Igc3Rhfg
  • http://www.arvindguptatoys.com/arvindgupta/plutopix.pdf
  • Neptün ve Plüton’un keşfine ilişkin başarılı bir yazı: http://mathshistory.st-andrews.ac.uk/HistTopics/Neptune_and_Pluto.html
  • Rick & Morty’nin 1. Sezonunun 9’uncu Bölümü “Something Ricked This Was Comes”, bir kısmı Plüton’da geçiyor. Kendi yanlışlarının objektif doğruluğuna bu kadar inanıp, IQ seviyesi en düşük dizi karakterinin söylediğine sorgulamadan inanan bu Plüton’luların gözlerinin içine bir bakın… IMDB Linki: https://www.imdb.com/title/tt3333840/
  • Merkür’ün Açıklanamayan Yörüngesi / Kozmik Anafor. https: //www .kozmikanafor.com/merkurun-aciklanamayan-yorungesi/

 

Bunları da beğenebilirsin

Yorum bırakın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.