Asteroit kuşağı

Asteroit kuşağı, Güneş Sistemi'nde Güneş merkezli ve kabaca Jüpiter ile Mars gezegenlerinin yörüngeleri arasındaki uzayı kaplayan torus şeklinde bir bölgedir. Bu bölgede asteroit veya küçük gezegen olarak adlandırılan çok sayıda katı ve düzensiz şekillerde gök cisimleri bulunur. Tanımlanan nesneler çok farklı boyutlarda olabilir, fakat gezegenlerden çok daha küçüklerdir ve birbirlerinden ortalama olarak bir milyon kilometre (veya altı yüz bin mil) uzaklıklarda bulunurlar. Bu asteroit kuşağı, Güneş Sistemi'ndeki diğer asteroit popülasyonlarından ayırt edilebilmesi için ana asteroit kuşağı veya ana kuşak olarak da adlandırılır.

Asteroit kuşağı, Güneş Sistemi'ndeki bilinen en küçük ve en içteki çöküntü çemberidir. Diğer bölgelerdeki küçük Güneş Sistemi cismi sınıfları; Dünya'ya yakın cisimler, centaurlar, Kuiper kuşağı cisimleri, dağınık disk cisimleri, sednoidler ve Oort bulutu cisimleridir. Ana kuşak kütlesinin yaklaşık %60'ı, Ceres, Vesta, Pallas ve Hygiea adlı dört büyük asteroitte bulunur. Asteroit kuşağının toplam kütlesinin, Ay'ın kütlesinin yaklaşık %3'ü kadar olduğu tahmin edilmektedir.

Asteroit kuşağında cüce gezegen olabilecek kadar büyük tek cisim olan Ceres'in çapı yaklaşık 950 km iken Vesta, Pallas ve Hygiea'nın ortalama çapları 600 km'den azdır. Geriye kalan cisimler bir toz parçası büyüklüğüne kadar çeşitlilik gösterir. Asteroit malzemesi o kadar seyrek dağılmıştır ki birçok mürettebatsız uzay aracı sorunsuz bir şekilde aralarından geçmiştir. Buna rağmen büyük asteroitler arasında çarpışmalar meydana gelir ve benzer yörünge özellikleri ve bileşimlere sahip asteroit aileleri oluşabilir. Kuşak içindeki bireysel asteroitler, spektrumlarına göre kategorize edilir ve çoğunluğu karbonlu (C-tipi), silikatlı (S-tipi) ve metal zengini (M-tipi) olmak üzere üç temel gruba ayrılır.

Asteroit kuşağı, ilkel güneş bulutsusundan, öngezegenlerin daha küçük öncülleri olan bir grup gezegenimsiden oluşmuştur. Bununla birlikte Mars ile Jüpiter arasında, Jüpiter'den kaynaklanan kütleçekimsel tedirginlik nedeniyle gezegen oluşturabilecek yığılma engellenmiş ve çarpışan gezegenimsiler ile çoğu yeni oluşmaya başlamış olan öngezegenler, aktarılan kinetik enerjiyle parçalanmıştır. Sonuç olarak, asteroit kuşağının orijinal kütlesinin %99,9'u Güneş Sistemi'nin tarihindeki ilk 100 milyon yıl içinde kaybedilmiştir. Bazı kırıntılar, sonunda iç Güneş Sistemi'ne girmenin bir yolunu bulmuş ve iç gezegenlerle göktaşı çarpışmalarına yol açmıştır. Asteroit yörüngeleri, Güneş etrafındaki dönüş periyotları Jüpiter ile yörüngesel rezonans oluşturduğunda kayda değer ölçüde tedirginlik yaşamaya devam ediyor. Bu yörünge mesafelerinde, diğer yörüngelere doğru sürüklenirken bir Kirkwood boşluğu oluşur.

1596 yılında, Johannes Kepler, Mysterium Cosmographicum adlı eserinde "Mars ile Jüpiter arasına bir gezegen yerleştiriyorum" diye yazarak orada bir gezegenin bulunabileceğini tahmin etmişti. Kepler, Tycho Brahe'nin verilerini analiz ederken Mars ve Jüpiter'in yörüngeleri arasında, o dönemdeki gezegen yörüngelerinin bulunması gerektiği yer konusundaki mevcut modeline uymayacak kadar büyük bir boşluk olduğunu düşündü.

1766 yılında Wittenberg'li gökbilimci Johann Daniel Titius, Charles Bonnet'in Contemplation de la Nature adlı eserinin çevirisine eklenen anonim bir dipnotta, gezegenlerin düzeninde görünen bir desene dikkat çekti. Bu desen bugün Titius-Bode yasası olarak bilinir. 0'dan başlayarak sayısal bir dizi oluşturulur, ardışık olarak 3, 6, 12, 24, 48, vb. eklenir ve her sayıya dört eklenip 10'a bölünürse bu, bilinen gezegenlerin yörüngelerinin astronomik birimlerle ölçülen yarıçaplarına oldukça yakın bir tahmin üretir. Tek koşul, Mars (12) ve Jüpiter (48) yörüngeleri arasında bir "kayıp gezegen" (dizideki 24'e karşılık gelen) fikrinin kabul edilmesidir. Titius dipnotunda, "Ama Rabbimiz Mimar, o alanı boş bırakmış olabilir mi? Hiç de değil." dedi. William Herschel 1781 yılında Uranüs'ü keşfettiğinde, gezegenin yörüngesi bu yasaya neredeyse mükemmel bir şekilde uyuyordu ve bu da bazı gökbilimcilerin Mars ve Jupiter yörüngeleri arasında bir gezegenin olması gerektiği sonucuna varmalarına neden oldu.

1 Ocak 1801 tarihinde Sicilya Palermo Üniversitesi'nde astronomi başkanı olan Giuseppe Piazzi, bu desen tarafından öngörülen yarıçapa sahip bir yörünge üzerinde hareket eden küçük bir cisim keşfetti. Sicilya'nın hasat tanrıçası ve koruyucusu olan Roma tanrıçasından esinlenerek ona "Ceres" adını verdi. Piazzi başlangıçta bu gök cismini bir kuyruklu yıldız olarak düşünmüş olsa da, bir komaya (saça) sahip olmaması gezegen olabileceği yönünde şüpheye düşürdü. Bu şekilde, yukarıda belirtilen desen o dönemin sekiz gezegeninin (Merkür, Venüs, Dünya, Mars, Ceres, Jüpiter, Satürn ve Uranüs) yarı büyük eksenlerini öngörüyordu. Ceres'in keşfiyle eş zamanlı olarak, Franz Xaver von Zach'ın daveti üzerine ilave gezegenler bulmak amacıyla "göksel polis" olarak adlandırılan 24 gökbilimciden oluşan gayri resmi bir grup oluşturuldu. Arama çabalarını, Titius-Bode yasasının bir gezegen olması gerektiğini tahmin ettiği Mars ve Jüpiter arasındaki bölgeye odakladılar.

Yaklaşık 15 ay sonra, göksel polis üyelerinden Heinrich Olbers aynı bölgede ikinci bir gökcismini, Pallas'ı keşfetti. Diğer bilinen gezegenlerin aksine Ceres ve Pallas, teleskopla en yüksek büyütmeyle bile disk haline gelmeyip ışık noktaları olarak kalmışlardı. Hızlı hareketlerinin dışında, yıldızlardan ayırt edilemez bir görünüme sahiplerdi.

Bu iki yıldıza gezegenlerin ya da kuyruklu yıldızların adı verilemez... Onlar o kadar çok küçük yıldızlara benziyorlar ki, neredeyse onlardan ayırt edilemiyorlar. Bu nedenle, "yıldız-gibi" görünümleri nedeniyle onlara isim olarak "Asteroitler" adını alıyorum, ancak doğalarını daha iyi ifade eden başka bir isim ortaya çıkarsa bu ismi değiştirme özgürlüğümü saklı tutuyorum.

1807'ye gelindiğinde bölgede iki yeni gök cismi daha ortaya çıktı: Juno ve Vesta. Keşif çalışmalarının büyük bir kısmının gerçekleştiği Lilienthal'ın Napolyon Savaşları sırasında yanmasıyla, bu ilk keşif dönemi sona erdi.

Herschel'in bu terimi kullanmasına rağmen bu cisimleri birkaç on yıl boyunca gezegenler olarak adlandırmak ve keşif sıralarını temsil eden sayıları isimlerine eklemek yaygın bir uygulama olarak kaldı (1 Ceres, 2 Pallas, 3 Juno, 4 Vesta). 1845 yılında gökbilimciler beşinci bir gök cismini (5 Astraea) tespit ettiler ve kısa bir süre sonra hızlıca yeni cisimler bulunmaya başlandı. Onları gezegenler arasında saymak giderek daha zor hale gelmişti. Sonunda bu cisimler gezegen listesinden çıkarıldı (ilk olarak 1850'lerin başlarında Alexander von Humboldt tarafından önerildi) ve Herschel'in terimi olan "asteroitler" yavaş yavaş yaygın olarak kullanılmaya başlandı.

1846 yılında Neptün'ün keşfi bilim insanlarının gözünde Titius-Bode yasasının itibarını sarstı, çünkü Neptün'ün yörüngesinin tahmin edilen konumla hiçbir ilgisi yoktu. Bugüne kadar bu yasa için bilimsel bir açıklama yapılmamış olup, gökbilimcilerin genel görüşü bu yasayı bir tesadüf olarak değerlendirir.

"Asteroit kuşağı" ifadesi, 1850'lerin başlarında kullanılmaya başladı, fakat bu terimi ilk olarak kimin kullandığını belirlemek zordur. İlk İngilizce kullanım, Alexander von Humboldt'un Cosmos adlı eserinin 1850 tarihli çevirisinde (Elise Otté tarafından) görünüyor: "[...] ve 13 Kasım ve 11 Ağustos civarında düzenli olarak görünen kayan yıldızlar, muhtemelen Dünya'nın yörüngesini kesen ve gezegen hızıyla hareket eden bir asteroit kuşağının parçasını oluşturuyor gibi görünüyor." Başka bir erken kullanım ise Robert James Mann'ın A Guide to the Knowledge of the Heavens adlı eserinde yer alıyor: "Asteroitlerin yörüngeleri, uzaya yayılmış geniş bir kuşakta yer alır, [...]" Amerikalı gökbilimci Benjamin Peirce de bu terimi benimsemiş ve desteklemiş gibi görünüyor.

1868'in ortalarına gelindiğinde 100'den fazla asteroit keşfedilmişti ve 1891 yılında Max Wolf tarafından astrofotoğrafçılığın tanıtılması keşif hızını daha da artırdı. 1921 yılına kadar toplam 1.000 asteroit bulunmuştu, 1981'de 10.000 ve 2000 yılına kadar ise 100.000 asteroit keşfedilmişti. Modern asteroit araştırma sistemleri artık giderek artan sayıda yeni küçük gezegenlerin yerini belirlemek için otomatik araçlar kullanıyor.

22 Ocak 2014 tarihinde Avrupa Uzay Ajansı (ESA) bilim insanları, asteroit kuşağının en büyük cismi olan Ceres üzerinde, ilk kez kesin bir şekilde su buharının tespit edildiğini açıkladı. Bu tespit, Herschel Uzay Gözlemevi'nin uzak kızılötesi yetenekleri kullanılarak yapıldı. Bu bulgu beklenmedikti çünkü genellikle asteroitlerin değil, kuyruklu yıldızların "jetler ve tüyler oluşturdukları" düşünülür. Bir bilim insanına göre, "kuyruklu yıldızlar ile asteroitler arasındaki hatlar giderek daha da belirsizleşiyor."

1802 yılında Olbers, Pallas'ı keşfettikten kısa bir süre sonra Herschel'e, Ceres ve Pallas'ın bir zamanlar Mars-Jüpiter bölgesini işgal eden çok daha büyük bir gezegenin parçaları olduğunu (varsayımsal gezegen Phaeton) ve bu gezegenin birkaç milyon yıl önce içsel bir patlama veya bir kuyruklu yıldız çarpışmasına maruz kaldığını öne sürdü. Oddesa'lı gökbilimci K. N. Savchenko ise Ceres, Pallas, Juno ve Vesta'nın patlamış gezegenin parçaları değil, etrafa savrulmuş uyduları olduğunu savunmuştur. Bir gezegeni yok etmek için gereken büyük enerji miktarı, kuşağın düşük toplam kütlesi ile (bu, Dünya'nın uydusu Ay'ı yaklaşık %4'ü kadardır) bu hipotezleri desteklemez. Ayrıca asteroitler arasındaki önemli kimyasal farklılıklar, aynı gezegenden geldikleri teorisini açıklamayı zorlaştırıyor.