Güneş sisteminin dış kısımlarındaki kozmik “kardan adamlar” şaşırtıcı derecede basit bir çekim kuvveti dansı sonucu oluşabilir.

Gökbilimciler yıllardır güneş sisteminin dış kısımlarındaki garip bir örüntü üzerinde kafa yoruyorlardı. Neptün’ün çok ötesindeki şaşırtıcı sayıda buzlu cisim, birbirine yapışmış iki yuvarlak lobdan oluşan kardan adamlara benziyordu.

Şimdilerde Michigan Eyalet Üniversitesi’ndeki (MSU) araştırmacılar, bu alışılmadık şekillerin nasıl oluştuğuna dair basit bir açıklama bulduklarını söylediler.

Mars ve Jüpiter arasındaki çalkantılı asteroit kuşağının ötesinde, güneş sisteminin doğuşundan kalan donmuş kalıntılarla dolu geniş bir bölge olan Kuiper Kuşağı yer almaktadır. Gezegenimsi cisimler olarak adlandırılan bu eski nesneler, esasen gezegenlerin orijinal yapı taşlarıdır.

Bunların yaklaşık yüzde 10’u, birbirine bağlı iki küreden oluşan ve Kardan Adam’a çarpıcı derecede benzeyen temaslı ikili sistemler olarak bilinir. Şimdiye kadar bilim insanları, bu kadar hassas yapıların doğal olarak nasıl oluşabileceğinden emin değildiler.

Jackson Barnes, temas halindeki ikili yıldız sistemlerinin iki loblu şeklinin çekimsel çökme sonucu nasıl oluşabileceğini gösteren bu bilgisayar simülasyonunu oluşturdu. 

Kardan Adam Şeklindeki Dünyaları Yeniden Yaratan Bir Simülasyon

MSU’dan Jackson Barnes, çekimsel çökme olarak bilinen bir süreçle bu çift loblu nesneleri doğal olarak üretebilen ilk bilgisayar simülasyonunu geliştirdi. 

Önceki modeller, nesneleri yumuşak sıvı damlacıkları gibi ele alarak çarpışmaları basitleştirmiş ve bu damlacıkların pürüzsüz kürelere dönüşmesini sağlamıştı.

Bu yaklaşım, temas halindeki ikili sistemlerde görülen belirgin iki loblu yapıyı yeniden oluşturmayı imkansız hale getirmiştir. Barnes, MSU, Siber Destekli Araştırma Enstitüsü’nün (ICER) güçlü hesaplama kaynaklarını kullanarak daha gerçekçi bir simülasyon geliştirdi.

Geliştirdiği model, nesnelerin yapısal bütünlüklerini korumalarına olanak tanıyarak, tek bir yuvarlak kütleye dönüşmek yerine birbirlerine karşı yerleşmelerini sağlıyordu.

Diğer açıklamalar nadir kozmik olayları veya olağandışı koşulları öne sürmüş, ancak bu senaryolar, gezegenimsi cisimlerin yaklaşık onda birinin bu şekle sahip olması gerçeğini kolayca açıklayamıyordu.

Prof. Seth Jacobson, “Eğer gezegenimsi cisimlerin yüzde 10’unun temas halindeki ikili sistemler olduğunu düşünürsek, onları oluşturan süreç nadir olamaz. Çekimsel çökme, gözlemlediklerimizle güzel bir şekilde örtüşüyor”  dedi.

Bu kısa film, New Horizons uzay aracı tarafından 7 Aralık 2018 ile 1 Ocak 2019 tarihleri ​​arasında görüntülenen Kuiper Kuşağı cismi 2014 MU69’un (Ultima Thule olarak da bilinir) görüntüsünü göstermektedir. 

New Horizons uzay aracı ve Kuiper Kuşağı

NASA’nın New Horizons uzay aracı Ocak 2019’da bir temas ikili sisteminin yakın çekim görüntülerini yakaladıktan sonra, bu konuya olan ilgi arttı.

Detaylı fotoğraflar, bilim insanlarını diğer Kuiper Kuşağı cisimlerini yeniden incelemeye teşvik etti ve bu kardan adam benzeri cisimlerin daha önce düşünüldüğünden daha yaygın olduğunu ortaya koydu.

Nispeten boş olan Kuiper Kuşağı’nda, cisimler çok az rahatsızlıkla sürüklenir ve bu da yıkıcı çarpışma olasılığını azaltır. Kuiper Kuşağı, galaksinin henüz gaz ve tozdan oluşan girdaplı bir disk olduğu erken Samanyolu döneminden kalma bir kalıntıdır.

O döneme ait kalıntılar, Plüton gibi cüce gezegenler, kuyruklu yıldızlar ve sayısız gezegenimsi cisim de dahil olmak üzere bu uzak bölgede hala mevcuttur.

Çekim Kuvveti Çöküşü Temaslı İkili Sistemleri Nasıl Oluşturur?

Gezegenimsi cisimler, toz ve çakıllardan oluşan ilk diskin içinden çıkan ilk büyük cisimler arasındaydı. Tıpkı kar tanelerinin bir kar topu oluşturması gibi, minik parçacıklar çekim gücü tarafından bir araya çekilerek giderek daha büyük kümeler oluşturdu.

Bazı durumlarda, dönen bir madde bulutu içe doğru çöker ve birbirinin etrafında dönmeye başlayan iki ayrı cisme ayrılır. Gökbilimciler bu tür ikili sistemleri sıklıkla Kuiper Kuşağı’nda gözlemlerler.

Barnes’ın simülasyonunda, bu yörüngedeki ortaklar yavaş yavaş birbirlerine doğru spiral çizerek yaklaşırlar. Şiddetli bir şekilde çarpışmak yerine, nazikçe birbirlerine dokunup kaynaşırlar, yuvarlak şekillerini koruyarak klasik kardan adam görünümünü oluştururlar.

Birleştikten sonra, bu cisimler milyarlarca yıl boyunca bozulmadan kalabilirler. Barnes’a göre, bunun anahtarı izolasyonlarıdır.

Dış güneş sisteminde çarpışmalar nadirdir. Onları ayıracak bir çarpışma olmadığı için, birleşmiş cisimler birbirine bağlı kalır. Birçok ikili cisim, yoğun krater oluşumuna dair çok az işaret gösterir.

Uzun Süredir Var Olan Bir Hipotezin Test Edilmesi

Bilim insanları uzun zamandır çekimsel çökmenin temas halindeki ikili yıldız sistemlerinin oluşumundan sorumlu olabileceğinden şüpheleniyorlardı, ancak önceki modeller bunu kanıtlamak için gereken ayrıntılı fiziği içermiyordu.

Barnes’ın simülasyonu, bu yapıları yeniden üretmek için gerekli koşulları tam olarak yakalayan ilk simülasyondur. Barnes, “Bu hipotezi ilk kez meşru bir şekilde test edebiliyoruz. Bu da bu araştırmayı bu kadar heyecan verici kılan şey” diyor.

Modelin, üç veya daha fazla nesne içeren daha karmaşık sistemlere de ışık tutabileceğine inanıyor. Araştırma ekibi, çöken bulutların nasıl davrandığını daha iyi temsil etmek için simülasyonlarını zaten geliştiriyor.

NASA’nın gelecekteki görevleri güneş sisteminin keşfedilmemiş bölgelerine doğru daha derinlere ilerledikçe, Jacobson ve Barnes, daha da uzak, kardan adam benzeri dünyaların keşfedilebileceğini öngörüyor.