Plüton

Keşfi

1840'ta, klasik mekaniğin kullanılmasıyla, Urbain Le Verrier tarafından Uranüs'ün yörüngesindeki kuşkular analiz edildi ve henüz saptanmamış bir gezegen olan Neptün'ün konumu tahmin edildi. 19. yüzyıldan sonra yapılan gözlemlerde, Uranüs'ün yörüngeleri üzerindeki kuramlar, Neptün'ün ayrı bir gezegen olarak kabul edilmesi konusunu tartışmaya açtı. 1894'te, varlıklı bir Bostonlı olan Percival Lowell, Lowell Gözlemevi'ni kurdu, Lowell'in 1894'te Flagstaff, Arizona'da başladığı astronomik arayışlar sonucunda, Neptün'ün gözlenmesi imkânlı hale geldi ve Neptün Lowell tarafından "X Gezegeni" olarak düşünüldü. Ancak yeni bir X gezegeninin (bilinmeyen gezegen) varlığından daha şüphe ediliyordu. 1909'da, Lowell ve William H. Pickering böyle bir gezegen için çeşitli gök koordinatları önerdi. Lowell'in 1916'daki ölümüne dek yapılan çalışmalardan bir sonuç alınamadı. 19 Mart 1915'te, Lowell Gözlemevi'nde Plüton'un iki fotoğrafının çekilmesine rağmen, bu yeni cisim fark edilemedi.
Lowell'in ardından, Constance Lowell'in Percival'le on yıl süren miras hukuku mücadelesi nedeniyle, milyon dolarlık gözlemevi işleyemez duruma geldi. Özetle X Gezegeni 1929'a kadar aranamadı. Bu tarihten sonra Vesto Melvin Slipher, Clyde Tombaugh'a Plüton'u saptama görevini verdi. Kansas'tan gelen Tombaugh, Lowell Gözlemevi'nde Slipher'in yaptığı çizimlerden etkilendi.
Tombaugh iki hafta arayla çekilmiş fotoğraf çiftlerinde sistematik imajlama yoluyla, fotoğrafları karşılaştırarak, herhangi bir nesne değişikliği olup olmadığını araştırdı. Araştırmalarında bakış karşılaştırıcı kullanıyordu. Bu sistem levhaları hızla aşağı ve yukarı yönlerde değiştirerek değişiklikleri saptama metoduna göre işliyordu ve böylece fotoğraflar arasında konum ve görünüşü değişmiş olan herhangi bir nesnenin deviniminin sanal görüntüsü yaratılabiliyordu. 18 Şubat 1930'da Tombaugh, aynı yılın Ocak 23 ve 29'unda çektiği iki imaj arasında önemli bir görüntü devinimi olduğunu fark etti. 21 Ocak'ta çekilen çözünürlüğü iyi olmayan bir fotoğraf da bu yeni cismi onaylıyordu. Daha sonra yapılan dikkatli gözlemler de bu yeni cismi onayladı ve 13 Mart 1930'da Harvard Kolej Gözlemevi Plüton'un saptandığını duyurdu.

Ad

Bu keşif tüm dünyada yankı uyandırdı. Bu yeni cismi adlandırma hakkına sahip olan Lowell Gözlemevi'ne Atlas'tan Zymal'e kadar 1000'i aşkın isim önerisi geldi. Tombaugh başka bir isim bulunup kalıplaşmadan, bu yeni cismin adlandırılması gerektiğini Slipher'e bildirdi. Slipher önce Zeus adını teklif etti, ardından Percival ve son olarak da kendi ilk adı olan Constance'yi önerdi. Bu öneriler kabul görmedi.
Plüton adı o dönemde on bir yaşında Oxfordlu bir öğrenci olan Venetia Burney (1918–2009) tarafından ortaya atıldı. Venetia, gökbilimin yanı sıra klasik mitolojiyle de ilgileniyordu. Plüton'un da muhtemelen karanlık ve soğuk bir gök cismi olduğunu düşündüğü için bu yeni cisme klasik mitolojide yer altı dünyasının tanrısı olarak kabul edilen "Plüton" adını önerdi. Bu fikir Oxford Üniversitesi'nde eski bir kütüphaneci olan dedesi Falconer Madan ile yaptığı bir sohbet sırasında aklına gelmişti. Madan bu düşünceyi, Professor Herbert Hall Turner'e aktardı. Turner de bu düşünceyi ABD'deki meslektaşlarına aktardı.
Cisim resmî olarak 24 Mart 1930'da kabul edildi.
Lowell Gözlemevi'nin her üyesine üç isimden oluşan küçük bir liste sunuldu ve bu listeden bir ismi seçmeleri istendi. İsim adayları Minerva (başka bir astroitin ismi olarak kabul edildi), Cronus (döneminde pek sevilmeyen bir astronom olan Thomas Jefferson Jackson See tarafından önerildiği için değer yitirdi) ve Plüton'du. Plüton oy birliğiyle seçildi. Bu ad 1 Mayıs 1930'da duyuruldu. Bu duyurunun üzerine dedesi Madan, Venetia'ya 5 paund ödül verdi.

Yörünge ve dönme

Plüton'un yörüngesi görece dış merkezlidir. Tutulum düzlemiyle 17 derecelik bir açı yapar ve günberide 29,7 AB'den (Neptün'ün yörüngesi içinde) günötede  49,5 AB'ye kadar uzanır.
Plüton kendi ekseni etrafında 6,39 dünya gününde döner. Plüton'un ekseni Uranüs ile benzerlik gösterir, yörüngesel eğimi 120° kadardır. Bu yüzden Plüton'daki mevsimsel değişim uç noktalara ulaşır. Plüton'da gündönümlerinde yüzeyin dörtte biri aydınlıkken kalan kısım karanlıktır; dörtte üçü aydınlıkken ise dörtte biri karanlıktır. Gezegendeki bir yıl 248,3 dünya yılına karşılık gelir, yani Plüton'un Güneş'in etrafındaki dönüşü yaklaşık 248 Dünya yılı sürer.

X Gezegeni ve Plüton'un gezegen olduğu düşüncesinin ortadan kalkması

Plüton'un küçük oluşu ve yörüngelerindeki çözümsüzlük; Lowell'in X Gezegeni düşüncesi üzerinde kuşkuların ortaya çıkmasına neden oldu. 20. yüzyıl boyunca Plüton'un kütlesi gözden geçirildi. 1978'de, Plüton'un uydusu olan Charon'un keşfiyle; Plüton'un kütlesinin ölçümü olası hale geldi. Plüton'un kütlesi Uranüs'ün yörüngelerindeki tutarsızlıklar nedeniyle net hesaplanamasa da; kabaca Dünya'nın %0,2 olarak kabul edildi. Sonraki dönemlerde, X Gezegeni üzerinde Robert Sutton Harrington tarafından önemli çalışmalar yapıldıysa da, bu araştırmalar başarısızlıkla sonuçlandı. 1992'de Myles Standish, Voyager 2'nin 1989'da Neptün'e yaptığı uçuşta elde ettiği bilgileri kullanarak, Uranüs'ün çekim gücünün Plüton'a etkisini saptadı ve bu bulgu Plüton'un kütlesinde %0,5'lik bir değişime gidilmesi gerektiğini gösterdi. Bu bilgiler, galaksi'de yeni bir X gezegeni olması gerektiği düşüncesini ortadan kaldırdı. Bugüne geldiğimizde, önemli bilim insanlarının çoğu, "X Gezegeni"ni kabul etmemektedir. Bunun yanında, Lowell'in 1915'te konumlandırdığı X Gezegeni'nin verileri; bugün Plüton'un konumlandırılışı ile tutarlılık göstermekte olsa da; Ernest W. Brown bunun bir rastlantıdan ibaret olduğunu ortaya koymuştur. Sonuç olarak, "X Gezegeni" Samanyolu Galaksisi'ndeki olması varsayılan dokuzuncu gezegeni ifade eder. Plüton'un yörüngesinin Neptün'e tabii oluşu ve bu gezegenin diğer gezegenlere oranla oldukça küçük olması nedeniyle gezegen olarak görülmemesi; X Gezegeni fikrinin ortadan kalkmasına katkı sağlamıştır. Ayrıca Kuiper Kuşağı'nda 70.000'e yakın plütonsu gök cisminin bulunuşu da Plüton'u yalnızca Kuiper'in bir üyesi olarak görmek gerekliliğini doğurmuştur. Hatta 2005'te keşfedilen Eris adlı cismin, Plüton'dan daha büyük olduğu sonucuna varılmıştır. Tüm bunlardan sonra Plüton, 2006 Prag'da gerçekleştirilen Uluslararası Astronomi Birliği toplantısında gezegenlikten çıkarılmış ve cüce gezegen sınıfına koyulmuştur. Plüton 2008'de alınan yeni bir kararla; bu sınıftan da alınarak Plütonumsu sınıfına yerleştirilmiştir.

Yapı

Hubble Uzay Teleskobu ile yapılan gözlemler sonucunda, Plüton'un yoğunluğunun 1,8 ilâ 2,1 g/cm³ arasında değiştiği; yapısının %30-%50 arasında buz kütlelerinden, %50-%70 arasında ise kayalardan oluştuğu tahmin edilmektedir. Radyoaktif minerallerin ısı sonucunda ayrışmasıyla kayalarının çözünmesi, buz kütlelerinin oluşmasını sağlamıştır. Bilim insanlarına göre Plüton'un iç yapısı farklılıklar göstermektedir. Kayalıklar, buz örtüsüyle çevrilmiş yoğun bir çekirdeğin etrafını sarmaktadır. Yani Plüton'da manto tabakası buzullardan oluşmaktadır. Yer kabuğunun merkezini oluşturan  çekirdeğin çapıysa yaklaşık 1.700 km kadardır. Plüton yüzeyindeki ısınımın devam etmesiyle, manto-çekirdek sınırında 100-180 kilometre kadar kalın; bir yeraltı okyanus tabakası oluşmuştur.

Kütle

Plüton'un kütlesi 1.31×10²² kg'dır. Bu rakam Dünya'nın yaklaşık 0,24'ine tekabül eder; ayrıca çapı 2.306 (+/- 20) km olan Plüton; bu değerde Ay'ın %66'sı kadardır. Plüton'un atmosferi; katı kütlenin küçüklüğünden dolayı kesin olarak tahmin edilememektedir.
Önceleri astronomlar, Plüton'un X Gezegeni olduğunu varsaymıştır. Bunun bir sonucu olarak, başlangıçta Plüton'un kütlesi; Uranüs ve Neptün ile olan etkisi çerçevesinde hesaplanmaya çalışılmıştır. 1955'ten başlayarak Plüton'un kütlesiyle ilgili çeşitli veriler ortaya koyulmuş; 1971'deki çalışmalarda Plüton'un kütlesinin kabaca Mars'tan daha küçük olduğu sonucuna varılmıştır. Ayrıca 1976'da, Dale Cruikshank, Carl Pilcher ve David Morrison'un yaptıkları bir araştırmada, ilk kez Plüton'un yansıtabilirlik derecesini belirlemiştir. Bu da Plüton'un zemin sentezindeki metan buzu faktörünü ortaya çıkarmıştır. Bu, Plüton'un parlak bir gezegen olması anlamına gelmiş, bundan dolayı Plüton'un kütlesinin Dünya'nın kütlesinin %1'inden fazla olamayacağı anlaşılmıştır. -Plüton'un yansıtabilirlik derecesi Dünya'nınkinden 1,3-2,0 kat daha büyüktür.
1978'de Plüton'un uydusu olan Charon'un gözlenmesiyle Kepler'in gezegensel hareket yasalarından yararlanılarak, Plüton-Charon sisteminin kütlesinin hesaplanması olanaklı hale gelmiştir. Böylece Charon'un kütleçekim etkisi hesaplanarak, Plüton'un gerçek kütlesi saptanmıştır. Charon'un keşfi uyarlamalı optik çalışmalarına da izin verdiğinden; Plüton'un gerçek çapının hesaplanmasında da önemli rol oynamıştır.
Plüton, Güneş sistemi'ndeki yerbenzeri gezegenler dikkate alındığında küçük bir kütleye sahiptir. Hatta gezegenlere ait yedi uydudan da daha hafiftir. Kütlece  Plüton'dan büyük olan uydular: Ganymede, Titan, Kalisto, İo, Ay, Europa ve Triton'dur. Plüton'un çapı bir cüce gezegen olan Ceres'ten yaklaşık iki kat daha uzundur. Bu oran, iki cismin kütlesel orantısında da yaklaşık olarak geçerlidir. 2005'te keşfedilen bir cüce gezegen olan Eris'in mi, yoksa Plüton'un mu çapının daha büyük olduğu tartışmalı bir konu olmakla birlikte; kütlesel olarak Plüton'un Eris'ten bir miktar büyük olduğu saptanmıştır.

Atmosfer

Plüton'un atmosferi; yüzeyindeki buz kütlelerini oluşturan nitrojen, karbon monoksit ve metan gazlarıyla çevrilidir. Plüton'un yüzey basıncı 6,5-24 μbar değerleri arasında değişmektedir. Cismin yörüngesi; atmosferi üzerinde büyük bir etki yaratır. Bunun bir sonucu olarak, Plüton'un Güneş'e olan uzaklığı arttıkça, atmosferinde buz kütleleri oluşur; hatta oluşan bu kütleler yüzeye doğru düşer. Plüton Güneş'e yaklaştıkça, cismin katı yüzeyinin sıcaklığı artar. Böylece buzlar süblimleşmiş gazlar haline gelir. Yani sera etkisinin tersinde bir hareket oluşur ve yüzeydeki buharlaşma sonucu atmosferde yoğunluk meydana gelir. Oluşan süblimleşme sonucunda ise cismin yüzeyi soğur. Araştırmacılar, bu soğumayla Plüton'daki sıcaklığın 43 K (−230 °C) kadar olduğunu saptamıştır.
Güçlü bir sera gazı olan metanın varlığıyla, Plüton atmosferinde oluşan sıcaklık terselmesi sonucunda; Plüton yüzeyinden 10 km yukarı çıkıldığında sıcaklık yaklaşık 36 K daha fazla ölçülür, bununla birlikte cismin alt atmosferindeki metan yoğunluğu, üst atmosferinden daha fazladır.