Halka sistemi

Halka sistemi, bir astronomik cismin yörüngesinde toz veya uyducuk gibi katı malzemelerden meydana gelmiş bir disk veya halka şeklinde olan, Satürn'de olduğu gibi dev gezegenlerin çevresindeki uydu sistemlerinde sıklıkla görülen bir bileşendir. Bir gezegen çevresindeki halka sistemi gezegensel haka sistemi olarak da bilinir.

Güneş sisteminde en çok bilinen ve en popüler gezegensel halka sistemi Satürn'e aittir ancak diğer dev gezegenler olan Jüpiter, Uranüs ve Neptün'ün de halka sistemi vardır. Küçük gezegenlerin çevresinde de halka sistemleri bulunduğu tutulmalar vasıtasıyla keşfedilmiştir. Ayrıca Güneş'in etrafında Merkür, Venüs ve Dünya'nın uzaklıklarında, bu gezegenlerle ortalama hareket rezonansında toz halkaları vardır. Kanıtlar, halka sistemlerinin uydular, kahverengi cüceler ve diğer yıldızlar da dahil olmak üzere diğer astronomik nesne türlerinin etrafında da bulunabileceğini göstermektedir.

 Oluşumu 
Daha geniş gezegensel halkaların oluşumuna ilişkin ortaya atılan üç teori bulunmaktadır. Bunlardan ilki, gezegenin Roche limiti içinde kalan ve bu nedenle uyduları oluşturmak için birleşemeyen ön gezegen diskinden kaynaklanan materyalden oluştuğu, bir diğeri büyük bir çarpışmayla parçalanmış bir uydunun enkazından oluştuğu ve son olarak da gezegenin Roche limitinden geçerken gelgit baskısıyla parçalanan bir uydunun enkazından meydana geldiği iddiasıdır.

Daha sönük gezegen halkaları gezegen çevresinde dönmekte olan uydulara çarpan meteorların bir sonucu olarak oluşmuş olabilir örneğin Satürn'ün E halkası kriyovolkanik malzemenin püskürmesi sonucu meydana gelmiştir.

Dev bir gezegenle yakın bir karşılaşmada (Roche limitinin 0,4 ila 0,8 katı içinde) gelgitlerle bozulduklarında centaurların etrafında da halka sistemleri oluşabilir. Dev bir gezegene 3–6 km/s'lik bir başlangıç göreli hızıyla ve 8 saatlik bir başlangıç dönme periyoduyla yaklaşan farklılaşmış bir cisim için centaur kütlesinin %0,1-%10'u kadar bir halka kütlesi olacağı tahmin edilmektedir. Farklılaşmış bir cismin halka oluşturması daha az olasıdır. Bu durumda halkalar çoğunlukla ya da tamamen ana gövdenin buzlu mantosundan gelen malzemeden oluşacaktır. Oluştuktan sonra halka yanal olarak yayılacak ve centaurun Roche sınırının ötesine yayılan kısmından bir uydu oluşumuna yol açacaktır. Uydular doğrudan parçalanmış buzlu mantodan da oluşabilir. Bu oluşum mekanizması centaurların kabaca %10'unun dev gezegenlerle halka oluşturma potansiyeli olan karşılaşmalar yaşayacağını öngörmektedir.

 Gezegenlerin halka sistemleri 
küçükresim| Satürn'ün yörüngesindeki halka sisemi çoğunlukla buz ve toz parçalarından oluşur. Satürn'ün üzerinde görülebilen küçük karanlık nokta, Satürn'ün uydusu Enceladus'un gölgesidir.
Gezegensel halka parçalarının bileşimi silikatlardan buz tozlarına kadar çeşitlenmektedir. Daha büyük kayalar ve parçalar da aynı zamanda görülebilir. Satürn'ün halkaları içerisinde tespit edilmiş sadece birkaç yüz metreden daha büyük sadece sekiz uyducuğun gelgit kuvvetine maruz kaldığı 2007 yılında keşfedilmiştir. Halka parçasının en büyük boyutlu olanı kendisini oluşturan materyalin özgül dayanımı, yoğunluğu ve irtifasının gelgit kuvveti değerleri vasıtasıyla tespit edilmiştir. Gelgit kuvveti halkanın yarıçapının ortalama iç yoğunluğa oranlanması veya gezegenin kütlesinin halkanın yarıçapına bölünmesiyle elde edilir. Ayrıca halkanın yörünge periyodunun karesi ile ters orantılıdır.

Kimi gezegensel halkalar, halkalar arasındaki boşluklarda veya halkacıkların iç veya dış sınırlarında yörüngede bulunan küçük uydular veya çoban uydulardan da etkilenebilmektedir. Çoban uydularının kütleçekimi halkanın keskin bir şekilde tanımlanmış sınırlarını korur; Çoban uydunun yörüngesine yaklaşan materyal ya halkanın gövdesine doğru geri saptırılır, ya sistemden dışarı atılır ya da uydunun üzerine yığılır.

Mars'ın uydusu Phobos'un yaklaşık 50 milyon yıl içinde parçalanarak bir halka sistemine döneceği tahmin edilmektedir. Cismin alçak yörüngesi ve bir Mars gününden daha kısa süren yörünge periyodu gelgitsel ivme tarafından bozulmaktadır.

 Jüpiter 

Jüpiter'in halka sistemi, Voyager 1 sondası tarafından 1979'da ilk kez gözlemlendiğinde keşfedilmiş üçüncü sistem olmuştur. 1990'larda Galileo yörünge aracı tarafından daha kapsamlı bir şekilde gözlemlenmiştir. Dört ana parçası "hale" olarak bilinen soluk kalın bir torus; ince, nispeten parlak bir ana halka; ve iki geniş, soluk "gossamer halkası"ndan oluşur. Sistem çoğunlukla tozdan ibarettir.

 Satürn 

Satürn'ün halkaları Güneş Sistemi'ndeki herhangi bir gezegenin sahip olduğu en geniş halka sistemidir ve bu nedenle varlıkları uzunca bir süredir bilinmektedir. Galileo Galilei onları ilk kez 1610 yılında gözlemlemiş, ancak Christiaan Huygens tarafından 1655 yılında gözlemlenene kadar Satürn'ün etrafındaki bir halka olarak doğru bir şekilde tanımlanamamışlardır. Halkalar birçok kişinin düşündüğü gibi bir dizi küçük halkacık değil, daha çok yoğunluğu değişen bir disk şeklindedir. Çoğunlukla su buzu ve eser miktarda kayadan oluşurlar ve parçacıkların boyutları mikrometreden metrelere kadar değişir.

 Uranüs 

Uranüs'ün halka sistemi, karmaşıklığı Satürn'ün geniş sistemi ile Jüpiter ve Neptün'ün etrafında bulunan daha basit sistemler arasında bir seviyededir. Halkalar, 1977 yılında James L. Elliot, Edward W. Dunham ve Jessica Mink tarafından keşfedilmiştir. O zamandan 2005 yılına kadar geçen sürede Voyager 2 ve Hubble Uzay Teleskobu tarafından yapılan gözlemler, çoğu opak ve sadece birkaç kilometre genişliğinde olan toplam 13 farklı halkanın tanımlanmasını sağlamıştır. Karanlıktırlar ve muhtemelen su buzu ve bazı radyasyonla işlenmiş organik maddelerden oluşmaktadırlar. Tozun görece azlığı, Uranüs'ün genişletilmiş ekzosfer-koronasından kaynaklanan aerodinamik sürüklenme kaynaklıdır.

 Neptün 

Neptün'ün etrafındaki sistem, en yoğun haliyle Satürn'ün halkalarının düşük yoğunluklu bölgeleriyle karşılaştırılabilecek beş ana halkadan oluşur. Bununla birlikte, soluk ve tozludurlar, yapı olarak Jüpiter'inkilere çok daha benzerler. Halkaları oluşturan çok koyu renkli malzeme muhtemelen Uranüs'ün halkalarında olduğu gibi radyasyonla işlenmiş organik maddelerdir. Halkaların yüzde 20 ila 70'i tozdur ve bu nispeten yüksek bir orandır. Halkaların ipuçları, 1989 yılında Voyager 2 tarafından kesin olarak keşfedilmelerinden önce onlarca yıl boyunca görülmüştür.

 Küçük gezegenler ve doğal uydularda halka sistemi 
Mart 2008'deki raporlar, Satürn'ün uydusu Rhea'nın kendine ait zayıf bir halka sistemine sahip olabileceğini öne sürmüştür; bu olasılık onu bir halka sistemine sahip olduğu bilinen tek uydu yapmaktadır. NASA – Saturn's Moon Rhea Also May Have Rings 2010 yılında yayınlanan daha sonraki bir araştırma, Rhea'nın Cassini uzay aracı tarafından görüntülenmesi ile tahmin edilen halka özelliklerinin tutarsız olduğunu ortaya koymuştur; bu durum, halka hipotezine yol açan manyetik etkilerden başka bir mekanizmanın sorumlu olduğunu düşündürmektedir.

New Horizons'ın gönderilmesinden önce, bazı gök bilimciler Plüton ve Charon'un, Plüton'un küçük dış uydularının çarpışmalar sonucu fırlattığı tozlardan oluşan dairesel bir halka sistemine sahip olabileceğini varsaymışlardır. Bir toz halkası New Horizons uzay aracı için önemli bir risk oluşturacaktır. Ancak New Horizons Plüton etrafında herhangi bir toz halkası tespit edemeyince bu olasılık ortadan kalkmıştır.

 Chariklo 

Bir centaur olan 10199 Chariklo, halkaları olduğu keşfedilen ilk küçük gezegendir. Bir çarpışma nedeniyle yörüngesinde bir enkaz zinciri oluşmuş olabileceği düşünülen iki halkası olduğu tahmin edilmektedir. Halkalar, gök bilimcilerin 3 Haziran 2013'te Güney Amerika'daki yedi noktadan Chariklo'nun UCAC4 248-108672 yıldızının önünden geçişini gözlemlemeleriyle keşfedilmiştir. Gözlem sırasında, tutulmadan hemen önce ve sonra yıldızın görünür parlaklığında iki kez düşüş görülmüştür. Bu olay birden fazla noktada gözlemlendiği için, parlaklıktaki düşüşün aslında halkalardan kaynaklı olabileceği sonucu ortak bir hipotez olarak öne çıkmaktadır. Gözlemler, muhtemelen Ay'ın Dünya'ya olan mesafesinden yaklaşık 1.000 kat daha yakın olan  genişliğinde bir halka sistemini ortaya çıkarmıştır. Ayrıca gök bilimciler halka kalıntıları arasında yörüngede dönen bir uydu olabileceğinden de şüphelenmektedirler. Eğer bu halkalar gök bilimcilerin şüphelendiği gibi bir çarpışmadan arta kalanlarsa, bu durumda uyduların (Ay gibi) daha küçük materyal parçalarının çarpışması sonucu oluştuğu fikri desteklenmiş olmaktadır. Chariklo'nun halkaları resmi olarak adlandırılmamıştır, ancak kaşifler onlara Brezilya'nın kuzey ve güney uçlarına yakın iki nehre atfen Oiapoque ve Chuí lakaplarını takmışlardır.

 Chiron 

İkinci bir centaur olan 2060 Chiron'un sürekli evrim geçiren bir halka diski bulunmaktadır. Başlangıçta Chiron'un kuyruklu yıldız benzeri aktivitesiyle ilişkili püskürtmelerden kaynaklandığı şeklinde yorumlanan yıldız tutulum verilerine dayanarak, halkaların  yarıçapında olduğu öne sürülmüş, ancak geçirdikleri dönüşüm nedeniyle yarıçapları bir miktar değişmiştir. Farklı görüş açılarında değişen görünümleri, Chiron'un parlaklığındaki zaman içindeki uzun vadeli değişimi açıklayabilir. Chiron'un halkalarının dönemsel patlamalar sırasında yörüngeden fırlayan malzeme tarafından korunduğundan şüphelenilmektedir, çünkü 2018'de tespit edilen üçüncü bir kısmi halka 2022'de tam bir halka haline gelmiştir ve ikisi arasında 2021'de bir patlama yaşanmıştır.

 Haumea 

Bir cüce gezegen ve rezonans Kuiper kuşağı cismi olan Haumea'nın etrafındaki halka, 21 Ocak 2017'de gözlemlenen bir yıldız tutulumu ile ortaya çıkarılmıştır. Bu keşif, onu bir halka sistemine sahip olduğu tespit edilen ilk Neptün ötesi nesne yapmaktadır. Halkanın yarıçapı yaklaşık 2.287 km, genişliği ≈70 km ve opaklığı 0,5'tir. Halka düzlemi Haumea'nın ekvatoru ve daha büyük olan dış uydusu Hi'iaka'nın (yarı büyük ekseni ≈25.657 km'dir) yörüngesiyle çakışmaktadır. Halka, 'lik bir yarıçapta bulunan Haumea'nın dönüşü ile 3:1 rezonansa yakındır. Haumea'nın küresel formda olması durumunda yaklaşık 4.400 km'lik bir yarıçapta bulunması gereken Haumea'nın Roche limitinin oldukça içindedir (küresel olmaması sınırı daha da uzaklaştırmaktadır).

 Quaoar 

2023 yılında gök bilimciler cüce gezegen ve Kuiper kuşağı nesnesi Quaoar'ın etrafında geniş ölçüde ayrık biçimde bir halkanın keşfedildiğini duyurdular. Tutulum verilerinin daha ileri analizi, ikinci bir iç, daha soluk halkanın bulunduğunu ortaya çıkardı.

Her iki halka da alışılmadık özellikler göstermektedir. Dış halka, Quaoar'ın yarıçapının yaklaşık 7,5 katı ve Roche sınırının iki katından daha fazla olan 4.057±6 km'lik bir mesafede yörüngede dönmektedir. İç halka, Quaoar'ın yarıçapının yaklaşık 4,6 katı ve Roche sınırının da ötesinde, 2.520±20 km'lik bir mesafede yörüngede dönmektedir. Dış halkanın homojen olmadığı, ince, yoğun bir bölümün yanı sıra daha geniş, daha dağınık bir bölüm içerdiği görülmektedir.

 Ötegezegenlerin çevresindeki halkalar 
küçükresim|Güneş dışı bir gezegen çevresinde halka oluşumu
Güneş sistemindeki tüm dev gezegenlerin bir halka sistemine sahip olduğu göz önüne alınırsa, ötegezegenlerin de çevresinde halka sistemi bulunması olasıdır. Satürn'ün halkalarında yoğun bir biçimde bulunan bir bileşen olan buz tanecikleri yalnızca donma çizgisinin ötesindeki gezegenlerde bulunabiliyor olmasına rağmen bu hattın içinde kalan kayaç malzemeler içeren halkalar uzun süre istikrarlı bir biçimde bulunabilir. Bu biçimdeki halka sistemleri opaklık değeri yeterli olduğunda merkezi yıldızın ışığının ilave olarak azaltılarak transit yöntem tarafından gözlemlenmesiyle gezegenler için saptanabilir. 2020 itibarıyla bu yöntem kullanılarak HIP 41378 f çevresinde bir adet aday güneş dışı halka sistemi bulunmuştur.

Fomalhaut b 2008 yılında tespit edildiğinde büyük ve belirsiz bir şekilde tanımlanmıştı. Bunun yıldızın toz diskinden kaynaklanan bir toz bulutundan ya da olası bir halka sisteminden kaynaklandığı varsayılmıştır, ancak 2020'de Fomalhaut b'nin kendisinin bir gezegenden ziyade asteroitlerin çarpışmasından kaynaklanan genişleyen bir enkaz bulutu olduğu belirlenmiştir. Benzer şekilde, Proxima Centauri c'nin de yaklaşık 5 Jüpiter yarıçapındaki bir halka sistemine atfedilebilecek 7 Dünya kütlesi büyüklüğündeki düşük kütlesi için beklenenden çok daha parlak olduğu gözlemlenmiştir.

V1400 Centauri yıldızının 2007 yılında 56 gün boyunca gözlemlenen bir dizi tutulması, "J1407b" olarak adlandırılan (doğrudan gözlemlenmemiş) bir yıldızaltı yoldaşın olası bir halka sisteminin önünden geçişi olarak yorumlanmıştır. Bu halka sisteminin yarıçapının yaklaşık 90 milyon km (Satürn'ün halkalarının yaklaşık 200 katı) olduğu tahmin edilmektedir. Basın bültenlerinde "süper Satürn" terimi kullanılmıştır. Ancak bu yıldız sisteminin yaşının görece kısa bir süre olan yaklaşık 16 milyon yıl olması, bu yapının evrim geçirmiş bir gezegen sistemindeki kararlı bir halka sisteminden ziyade, büyük olasılıkla çevresel bir gezegensel disk olduğunu düşündürmektedir. Halkanın 0,4 AU dikey mesafede 0,0267 AU genişliğinde bir boşluğa sahip olduğu gözlemlenmiştir. Simülasyonlar, bu boşluğun harici bir uydunun veya uyduların rezonans etkilerinden ziyade, gömülü bir uydunun sonucu olduğunu göstermektedir.

 Görsel karşılaştırma 

bağlantı=https://en.wikipedia.org/wiki/File:Main_Ring_Galeleo_forward_PIA00538.jpg|sol|küçükresim|upright=1.82|Jüpiter'in ana halkasının Galileo tarafından çekilmiş görüntüsü. 
bağlantı=https://en.wikipedia.org/wiki/File:FDS_26852.19_Rings_of_Uranus.png|sol|küçükresim|upright=1.14|Uranüs'ün halkalarının Voyager 2 tarafından çekilen görüntüsü

bağlantı=https://en.wikipedia.org/wiki/File:PIA02202_Neptune's_full_rings.jpg|küçükresim|upright=1.45|Neptün'ün halkalarını gösteren Voyager 2 tarafından çekilen iki resim|orta

 Ayrıca bakınız 

 Çoban ayı
 Gezegensel disk
 Yıldız çevresi diski
 Toplanma diski

 Kaynakça 

 Dış bağlantılar 

 USGS/IAU Ring and Ring Gap Nomenclature
 Everything a Curious Mind Should Know About Planetary Ring Systems with Dr Mark Showalter, Bridging the Gaps: A Portal for Curious Minds
 Physical Chemistry of Evolution of Planetary Systems
 Gladyshev G. P. Thermodynamics and Macrokinetics of Natural Hierarchical Processes, p. 217. Nauka, Moscow, 1988 (in Russian).

Kategori:Gök mekaniği
Kategori:Gezegen halkaları