Bilim
Orion « Uzay Araştırmaları
Hubble Uzay Teleskobu'nun bulanık görüntü özünün, üç yıl önce, düzenlenen olağanüstü başarılı bir uzay seferiyle düzeltilmesiyle birlikte astronomi araştırmaları için yeni bir dönem başlamış oldu. 29 Aralık 1993 tarihinde, göyüzünün en parlak bulutsusu olan Orion Bulutsusu'nu araştırmak üzere yönlendirilen Hubble, bulutsuyla ilgili birçok gizemin ortaya çıkarılmasını sağladı.
Yıldızlar da bizler gibi doğar, yaşar, yaşlanır ve ölürler. Yıldızları oluşturan hammadde ise, yıldızlararası boşlukta bulunan gaz ve tozdur. Bu gaz ve tozun daha yoğun bulunduğu bölgelere ise bulutsu ismi verilir. Bulutsular, evrendeki temel madde olan hidrojenin dışında, daha ağır elementleri de içerirler. Bu ağır elementler, daha önce yıldızların içinde üretilmişler ve bir süpernova patlaması ya da diğer nedenlerle uzaya savrulmuşlardır. Yani bu olayı, çok büyük bir ölçekte gerçekleşen bir geri kazanım olarak düşünebiliriz.
Yıldızları oluşturan bu yoğun gaz ve toz bulutları, çok düşük sıcaklıklarda olmalarından dolayı, karanlık bulutsu olarak adlandırılılar. Tipik bir karanlık bulutsu, birkaç bin Güneş kütleseni içerir ve yaklaşık 30 ışık yılı çapında (1 ışık yılı yaklaşık 10 trilyon kilometredir) bir hacim kaplar.
Bulutsunun içerisindeki madde, yaklaşık %74 hidrojen, %25 helyum, ve %1 daha ağır elementlerden oluşur. Kızılötesi dalgaboyunda yapılan gözlemler, böyle bir bulutsunun sıcaklığının yaklaşık 10 Kelvin (-263°C) olduğunu gösteriyor. Bulutsunun bu kadar soğuk olması, içerisindeki atomların çok yavaş hareket etmeleri demektir.
Eğer, herhangi bir şekilde, bulutsunun içerisindeki bir gaz ve toz yığını, çevresindeki maddeden daha yoğun bir hale gelirse, kütle çekiminin etkisiyle, bu yığınla birlikte, çevresindeki madde de sıkışmaya başlar. Sıkışmanın etkisiyle giderek yoğunlaşan gaz ve toz bulutunun merkezindeki sıcaklık kritik değere ulaştıktan sonra (10 milyon Kelvin) nükleer füzyon başlar.
Bu sırada, hidrojen atomları, helyum atomlarına dönüşürken, büyük miktarlarda enerji serbest kalır. Merkezden kaynaklanan bu enerji, içeriden dışarıya doğru bir basınç yaratarak, bulutun daha fazla sıkışmasını engeller. Yeni bir yıldız doğmuştur. Bu nükleer fırının etrafını saran gaz ve toz bulutu ise açısal hızından dolayı bir disk halini alır. Daha sonra, bu madde, yıldızdan kaynaklanan yoğun ışınımın yarattığı basınçtan dolayı uzaklaşarak yeniden yıldızlararası boşluğa dağılır ve içerisideki parlayan kütle açığa çıkar.
Kışın, kuzey yarımkürede gökyüzünün en parlak ve belki de en romantik takımyıldızı olan Orion, binlerce yıldır gözlemciler için ilgi çekici bir hedef olmuştur. M.Ö. 2000 yıllarında Yunanlılar, takımyıldızı oluşturan yıldızları birleştirmiş ve bunun bir avcıya benzediğine karar vermişlerdir. Orion bulutsusu avcının belini temsil eden üç yıldızın altında, avcının kılıcını oluşturan üç ışıklı noktadan ikincisi olarak göze çarpar.
Bulutsu, gaz ve toz karışımı yapısıyla, 56 trilyon kilometre uzunluğunda bir alan boyunca yayılmaktadır ve içerisindeki genç yıldızlar sayesinde parlamaktadır. Bir yıldızın rengi sıcaklığına bağlıdır. Güneş, sarı renkli ortalama bir yıldız olup, yüzey sıcaklığı 5800°C'dir. Avcı'nın sol dizini oluşturan Rigel, mavi-beyaz renkli bir yıldızdır ve yaklaşık 10000°C'de parlamaktadır.
Rigel gibi büyük kütleli, sıcak yıldızlar yakıtlarını çok hızlı yaktıkları için kısa sürede kendilerini tüketirler. Büyük kütleli yıldızlar yaşamlarının son evrelerinde helyumu karbona, karbonu da demire dönüştürürler. Daha sonra bunlar, yaşlı ve şişman Betelgeuse gibi kırmızı dev haline gelirler.
Avcının sağ omuzunda yer alan Betelgeuse soğuktur; yüzeyindeki sıcaklık sadece 3000°C'dir. Bir yıldızın içindeki nükleer fırın söndüğü zaman, çekim kuvveti yıldızın çökmesine ve büzülmesine neden olur. Bu hızlı büzülmeden dolayı serbest kalan enerji, büyük bir patlamayla sonuçlanır ve bir "süpernova" olarak ortaya çıkar. Patlama eğer bir gaz ve toz bulutunun yakınında gerçekleşirse, şok dalgaları bu bulutu sıkıştırıp yoğunlaşmasını sağlayabilir ve yıldız oluşum döngüsü böylece sürüp gider.
Hubble'la yapılan ilk gözlemler, Orion'la ilgili gizemin ortaya çıkarılacağı konusunda oldukça ümit vermiştir. Hubble'ın ilk görüntüleri, bilinmeyen bir dizi parlak cisimle doludur. Dağınık bir şekilde yerleşmiş bu düzensiz noktaların, aynı Galileo'nun, teleskobundaki mercekte bulunan hava kabarcıklarını Jüpiter'in uyduları zannetmesi gibi, önceleri teleskobun optik alıcılarındaki bozukluktan kaynaklandığı düşünülmüştür.
Houston Üniversitesi'nde çalışmalarını sürdüren ve yaklaşık 30 yıldır Orion Bulutsusu üzerinde çalışan Robert O'Dell, bu cisimlerin, genç yıldızların etrafında dolaşan; gaz ve toz karışımı içeren gezegen sistemleri olabileceğine karar vermiştir. Eğer O'Dell haklıysa, evrenin başka bir yerinde yaşam bulunması olasılığı artıyor demektir. Çünkü sadece gezegenler, DNA oluşumu ve çoğalması için gerekli yoğunluğa sahiptir ve bilindiği kadarıyla yaşam için uygun sıcaklıklar sadece gezegenlerde bulunur.
Robert O'Dell, Hubble'la yapılan gözlemlerde hiçbir yanıltıcı cisme rastlanmadığını, Orion'u olduğu gibi gözlemlediklerini ancak beklenmedik bazı bulgularla karşılaştıklarını belirtiyor. Bulutsunun merkezinin bir bölümüne yapılan ilk sağlıklı gözlem sonucunda 110 yıldız ortaya çıkarıldı ve bir sürprizle karşılaşıldı. Bunların 56'sı ince ve küresel bir bulut katmanıyla çevriliydi. Daha önce belirlenen parlak nesneler bu çatlak görünüşlü cisimlerdi.
O'Dell, bunlardan başka, teleskobun keskin gözünün bile farkedemediği, yakın yıldızların az miktarda aydınlattığı birkaç cisim daha gözlemlemeyi başardı. Bulutlar her ne şekilde açıklanırsa açıklansın, bunların içinde bulunan yıldızlar (ve tüm diğer yıldızlar) Orion'daki gaz moleküllerinden Güneş Sistemi'mizdeki gezegenlere kadar tüm maddelerin asıl kaynağını oluşturur.
Galaksimizin sarmal kolları içinde dağılmış pek çok yıldız toplulukları olmasına rağmen, hiçbiri Orion Bulutsusu kadar "canlı" değildir. Bize uzaklığı yaklaşık 1500 ışık yılı olduğu halde, kışın çıplak gözle bile gökyüzünde kolaylıkla farkedilebilir. Galileo, 1610 yılında teleskobunu Orion Takımyıldızı'na çevirdiğinde bulutsuyu nasıl olduysa farketmedi. Aynı yıl, bir amatör astronom olan Fransız hakim Nicolas Claude Fabri de Peiresc, Galileo'dan aldığı bir teleskopla bulutsuyu keşfetti.
Bir teleskoptan bakıldığında, bulutsu renksizmiş gibi görünür çünkü içerdiği azot ve hidrojenden dolayı kırmızı renkli olan dış kısımlar parlak olmadığı için gözlerimiz tarafından algılanamaz. Bulutsu, aslında çoğunlukla hidrojenden oluşmuş olup daha az miktarda olmak üzere helyum, karbon, azot ve oksijen içeren sıcak ve parlayan bir gaz bulutudur. Bu gaz bulutu kendisinden daha geniş ve karanlık bir gaz ve toz bulutunun içinde bulunur.
Su ve karbonmonoksit de dahil onlarca sayıda molekülün varlığı, bu gaz ve toz bulutunun yıldızların oluştuğu maddeyle yüklü olduğunu gösteriyor. Bulutsunun aydınlık kısmının topografyası oldukça düzensizdir. İçerdiği sıcak gazlardan gelen morötesi ışınlar özellikle moleküler bulutun ince olduğu yerlerde bulutsunun genişlemesine yol açmaktadır.
Orion'a baktığımızda aynı bizim Güneş Sistemi'mizin de bir zamanlar içinde yeraldığına benzer bir "yıldız fabrikası" görüyoruz. Orion Bulutsusu'ndaki yıldızların çoğunluğu, 300,000 ile 1 milyon yaşındadır ve genç olanları genellikle kırmızı renkli ve küçük kütlelidir. Bir kıyaslama yapacak olursak, bizim ortayaşlı Güneş'imiz 4.5 milyar yaşındadır.
Trapezium olarak adlandırılan dört büyük kütleli yıldız bu yıldız fabrikasının çarpan kalbini oluşturuyor. En büyükleri olan Teta 1C, Güneş'ten 20 kat daha fazla kütleye sahiptir ve 100,000 kere daha parlaktır. Bu yıldız tek başına bütün bulutsuyu aydınlatabilir.
Trapezium'u oluşturan ve bir milyon yaşından daha yaşlı olmadıkları tahmin edilen yıldızlardan kaynaklanan morötesi ışınlar, çevrelerinde bulunan maddenin gökkuşağı renklerinde parlamasına yol açmaktadır. Trapezium'un dışında, bu yıldız fabrikası, oluşumlarının değişik aşamalarında olan yaklaşık 70,000 yıldız daha içermektedir.
Bulutsu, bu haliyle, gökadamızdaki bilinen en yoğun yıldız kümelerinden birisine sahiptir. 1995 baharında, uzay teleskobu yönünü dört defa daha Orion Bulutsusu'na çevirdi ve 15 farklı bölgesinin değişik fotoğraflarını çekti. Uzun çalışmalar sonucunda bu görüntüler birleştirilerek bulutsunun tutarlı bir görüntüsü elde edilebildi.
O'Dell'in söylediğine göre, bulutsu oldukça karmaşık ve şiddet dolu bir yer. Şok dalgaları, Orion Bulutsusu'nun son gizemlerinden birisidir. Astronomlar, şok dalgalarına, yeni oluşan yıldızlardan fışkıran gazların sebep olduğuna inanıyorlar. Gaz fışkırmalarının, yıldız oluşturan gaz bulutundaki manyetik alandan kaynaklandığı düşünülüyor.
Bulut, kütle çekimi sayesinde sıkıştıkça, manyetik alan da bir miktar sıkışıyor ama belirli bir yere kadar sıkışıyor. Bu sınıra ulaştığında, manyetik enerji dönen kütlenin dışına taşmaya başlıyor ve yolu boyunca gaz parçacıklarının çok yüksek hızlara ulaşmasına sebep oluyor.
Manyetik enerjinin dışarı taşması için en uygun yer ise kutuplar. Bu nedenle, bu fışkırmalar yeni doğan yıldızların manyetik kutupların yerlerini gösteriyor olabilir. Eğer, şok dalgaları, yeni doğmuş yıldızlardaki aktif kuvvetlerin varlığı anlamına geliyorsa, bu yıldızların çevresindeki gaz ve tozdan oluşan diskler gezegenlerin oluşumuna dair en büyük kanıttır. Bu disklerin incelenmesi bize, Güneş Sistemi'mizin nasıl oluştuğu konusunda bilgi verebilir.
Bu gaz ve tozlardan oluşan diskler Immanuel Kant'ın, 1755 yılında ortaya attığı hipotezini doğruluyor gibi görülüyor. Hipoteze göre, dönen gaz bulutu bir merkezde sıkışır ve yıldız oluşumunu sağlar. Arta kalan maddeler ise dönmeye devam ederek gezegenleri oluşturur. Yıldızları çevreleyen diskler genellikle küresel değil düzdürler. (Eğer bir bulutsu, gezegen oluşturacaksa, dönüyor olmak zorundadır ve döndükçe de bir disk halini alır.)
Bu disklerden bazıları dairesel görünürler, çünkü cismin görünüşü bakış açısına göre değişir. Diğerleri ise damla şeklindedir. Bunun nedeni, maddenin, Trapezium Yıldızlarından kaynaklanan güçlü yıldız rüzgarları tarafından üflenmesidir. Bazı diskler Güneş Sistemi'mize oranla çok daha büyüktür. Bir tanesinin çapı Güneş Sistemi'ninkinin yaklaşık 7.5 katıdır. Merkezinde ise bizim Güneş'imizin üçte biri kütleye sahip kırmızı ve sönük bir yıldız vardır. Çevrelerinde disklere sahip olan yıldızların pek çoğu muhtemelen kendi gezegenlerini oluşturacaklar.
Henüz yıldızlar çok genç oldukları için, yıldızlardan herhangi birinin çevresinde gezegen sistemine rastlanmadı. Ancak, benzer çalışmalar gökadamızda pek çok yerde gezegenlerin olma ihitimalini kuvvetlendiriyor. Şimdiye kadar, binlerce yıldızın aynı anda ve çok büyük kümeler içinde doğdukları düşünülüyordu. Fakat Arizona'daki Kitt Peak Ulusal Gözlemevi'ndeki astronomlar yeni kızılötesi teleskoplarını Orion Bulutsusu'ndaki bir bölgeye çevirdiklerinde sadece 10-15 yıldızın bulunduğu kümelerde de yıldızların oluşabildiğini gözlemlediler.
Bizim gökadamız Samanyolu'nda birçok yıldız bu şekilde oluşuyor olabilir. Gözlenen yıldızların hemen hemen hepsi gaz ve tozdan oluşan bir diske sahiptir ve herbiri bizim Güneş Sistemi'mize benzer bir sistem olabilirler.
Deniz Suyu Niçin Tuzludur « Doğa
Yirminci yüzyılın başlarında bilim insanları bu konuyu çok basit bir şekilde açıklıyorlardı. Bu açıklamaya göre, her ne kadar nehirlerin suları tatlı ise de içlerinde bir miktar da erimiş mineral vardır. Yataklarındaki bu mineralleri ve içlerinde tuz bulunan kayaları erozyona uğratarak okyanuslara taşırlar. Bu mineraller içinde en çok olanı kimya dilinde sodyum klorür (NaCl) diye adlandırılan bildiğimiz sofra tuzudur ve bir daha karaya geri dönmez.
Bilim insanları bu teoriden yola çıkarak dünyanın yaşının da hesap edilebileceğine inanıyorlardı. Ancak nehirlerdeki tuz oranı ile okyanuslardaki tuz oranı mukayese edilerek yapılan hesaplamalarda dünyanın yaşı 300 milyon yıl çıktı. Dünyamız ise gerçekte 4,5 milyar küsur yaşındadır.
Ayrıca bu teoriye göre denizlerdeki tuzun her geçen yıl artması gerekir. Her ne kadar denizlerdeki tuz oranı bölgelere ve zamana göre değişiklik gösterse de içindeki belli başlı elementlerin yoğunluklarının yüz milyonlarca yıl hemen hemen aynı kaldıkları bilinmektedir. Öyleyse bu yüksek miktardaki tuz başlangıçta denizlere nereden gelmiştir? Bilim insanları da tam olarak bilemiyorlar ve emin değiller ama iyi bir tahminleri var.
Tuz iki çeşit atomdan yapılmıştır. Sodyum (Na) ve Klor (Cl). Bilim insanları Sodyum'un ilk teoride olduğu gibi nehirler yolu ile karalardan denizlere taşındığını, Klor'un ise dünya tarihinin ilk dönemlerinde, yer kabuğu ile yer merkezi arasında kalan katmanlardan, okyanusların diplerindeki çatlaklar ve volkanlar yolu ile denize karıştığını ve bu ikisinin birleşerek denizin tuzunu oluşturduklarını tahmin ediyorlar.
Ama hala niçin denizlerin gittikçe tuzlu olmadığının cevabını alabilmiş değiliz. Bilim insanları bunun açıklamasını da şöyle yapıyorlar: Tuz nehirler yolu ile denizlere ilave edilmektedir, ama aynı zamanda denizdeki diğer kimyasallarla birleşerek, okyanus tabanındaki kayalar tarafından emilerek veya deniz suyunun çözeltisinden ayrılıp çökelti haline gelerek bir şekilde deniz suyunun içinden eksilmektedir.
Yüz milyonlarca yıl, eksiltme ve ilave etme yolu ile deniz suyunun tuzluluk oranını hep aynı tutan bu müthiş ayar gerçekten çok etkileyici.
Kutuplardaki Buzlar Erirse « Doğa
Kutuplardaki buzların hepsi erirse dünya yüzeyindeki deniz seviyesinin ne kadar yükseleceğini hesap etmek geometri ve matematik yardımıyla oldukça kolaydır ama yükselen suların karalar üzerinde ne kadar yer kaplayacaklarını hesaplamak pek kolay değildir. Karaların kıyı şekilleri ve kıyıdan itibaren yükseklikleri ve eğimleri o kadar farklıdırlar ki ancak yaklaşık değerler elde edilebilir.
Yeryüzünde toplam 37,5 milyon kilometreküp hacminde buz tabakası vardır. Su buzdan biraz daha yoğun olduğundan, buzun tamamen erimesi sonucu ortaya 33 milyon kilometreküp su çıkar.
Okyanusların yüzölçümü 363 milyon kilometrekaredir. Eğer bu yüzey alanını sabit yani yükselen deniz seviyesinin karalara doğru yayılmadığını kabul edersek, buzların önemli bir kısımlarının da zaten su altında olduklarını hesaba kattığımızda, bu ilave su kütlesi sonucu deniz seviyesinin 90 metre civarında yükseleceği ortaya çıkıyor.
Şüphesiz yükselen sular karalara da yayılacaklarından ve çok geniş bir alan su altında kalacağından, denizlerin yüzey alanı daha genişlerdi. Ayrıca bu ilave su kütlesinin getireceği ağırlık yükünün altında okyanus tabam da biraz çökecektir. Bu hususlar göz önüne alındığında, kutupların erimeleri sonucu deniz seviyesinin yükselmesinin 90 metre değil 60-70 metre civarında olacağı öngörülebilir.
Dünyadaki buzların yüzde 85-90'ı güney kutbundadır. Burada buzlar denizin altında 600 metreye kadar inerler. Buradaki buzların erimeleri ile tüm dünyadaki deniz seviyesinin 60 metre yükseleceği hesap ediliyor.
Kuzey kutbu ise altında hiçbir kara parçası olmaksızın, denizin üstünde yüzen bir buz kütlesidir. Buradaki buzların erimelerinin deniz seviyelerini pek fazla etkileyeceği sanılmıyor. Bunlar donmuş deniz suyu kütleleri olup denizin üstünde kalan kısımları zaten birkaç metredir. Ancak kuzey kutbu civarındaki Grönland'da ciddi bir buz stoku bulunmaktadır. Sadece bu bölgedeki buzların erimelerinin de deniz seviyesine 7,0-7,5 metre etki edeceği sanılıyor.
Bu toplam 70 metre civarındaki su yükselmesi insan yaşamı bakımından çok ciddi sonuçlara yol açar. Deniz kenarındaki bir gökdelenin 20. katının bile üstüne çıkacak su seviyesi, yeryüzünde nüfus yoğunluğu en fazla olan, en gelişmiş bölgelerin su altında kalacağı anlamına gelir.
Bu arada denizlerde tuzlu su ortamında yaşayan canlılara ne olur derseniz, eriyen buzların meydana getirdiği tatlı suyun kütlesel hacmi, okyanusların toplam hacmi yanında yüzde 2 gibi küçük bir oranda kaldığından, deniz hayatı çok değişmez.
Araştırmacılar kutuplardaki erimeleri hassasiyetle takip ediyorlar ve olası bir çevre felaketine dikkat çekiyorlar. Zaten dünyamız jeolojik tarihi boyunca, karaların buzullarla kaplandığı buzul çağlarını yaşadığı gibi tüm buzulların eriyip okyanusların yükseldiği zamanlan da yaşamış.
Zamanımızda kutuplardaki buzlar yine erime safhasındalar. Uydu kaynaklı araştırmalara göre kuzey kutbu denizindeki buz tabakasının yüzde 20'sinin 2050 yılına kadar eriyeceği saptanmış. Hızlanmanın nedeni olarak ozon tabakasının incelmesi ve atmosferdeki karbondioksit seviyesinin yükselmesi gösteriliyor.
