Yarkovsky Etkisi: Işığın İtici Gücü

Güneş ışığı gibi devasa yıldızların ışıklarının, asteroit gibi çeşitli cisimlere itici bir etki yapabileceğini hiç duymuş muydunuz? Bu yazımızda Yarkovsky etkisi olarak adlandırılan ışığın itici gücünü inceleyeğiz.

Yarkovsky Etkisi Nedir?

68 milyon tonluk bir asteroid, Dünya’daki üç üzümün ağırlığına eşit bir kuvvet tarafından itiliyor.

Steven Chesley

Yarkovsky etkisi, bir gök cisminin dönüşü nedeniyle güneş ışığından kaynaklanan termal radyasyonun asimetrik yayılımının neden olduğu bir kuvvettir. Bu etki, küçük asteroitler ve uzay enkazı gibi dönen cisimlerin yörüngelerini zamanla değiştirebilir.

Işığın çarptığı yüzeylere son derece küçük bir baskı uygulayan bu kuvvet, uzun yıllar boyunca sürekli bir şekilde uygulandığında gözlemlenebilir seviyeye ulaşır.

Bir gök cisminin Yarkovsky etkisi nedeniyle yüzeyindeki ışınımın absorbe edilmesi ve daha sonra yayılması sonucunda fotonların momentumunu değişir ve bu da gök cisminin yörüngesini etkiler.

Asteroidler özelinde cevaplarsak, bu tür durumlarda, bir asteroidin uzak bölgelerdeki yörüngesini tahmin etmek zorlaşmaktadır. Yarkovsky etkisi ile bu tür cisimlerin yörüngelerini tahmin etmek ve gelecekteki hareketlerini belirlemek mümkün hale gelmektedir.

Yarkovsky etkisi gündüz ve mevsimsel olmak üzere iki türde olabilir. Gündüz Yarkovsky etkisi, bir gök cisminin dönüşü nedeniyle, güneş ışığından kaynaklanan termal radyasyonun asimetrik yayılımının neden olduğu bir kuvvettir. Mevsimsel Yarkovsky etkisi ise, gök cisminin eksenel eğiminden kaynaklanır.

Yarkovsky Etkisinin Keşfi

Yarkovsky etkisi, ilk olarak 19. yüzyılın sonlarında Rus inşaat mühendisi Ivan Osipovich Yarkovsky tarafından öne sürülmüştür. Yarkovsky, bu etki ile güneş ışığından kaynaklanan termal radyasyonun asimetrik yayılımının, özellikle küçük gök cisimlerinin yörüngelerini zamanla değiştirebileceğini belirtmiştir.

Yarkovsky’nin bu teorisi, kuvvetin çok küçük ve ancak uzun zaman dilimlerinde belirgin hale gelmesinden dolayı ilk başlarda kabul görmemiştir. Ciddiye alınması ve daha geniş bir çapta kabul görmesi, 20. yüzyılın ortalarında Estonyalı astronom Ernst Öpik‘in çalışmaları sayesinde olmuştur.

Peki, bu küçük kuvvet ihmal edilmeli mi? Asla! Bilakis, Güneş sisteminin evrimini anlamak adına, ne kadar küçük olursa olsun tüm kuvvetleri hesaba katmak gerekmektedir. Bir asteroidin tamamını bir düzine yıl içinde saptırabilen bu kuvvet, küçük olsa da uzun bir zaman diliminde büyük etkilere neden olabilir.

Asteroit üzerinden örneğimize devam edelim. Bir asteroit, Güneş’in yörüngesinde dönerken, Dünya gibi kendi ekseni etrafında dönme eğilimindedir. Dolayısıyla, Güneş’e bakan tarafı ısınırken, Güneş’ten uzak olan tarafı soğur.

Bu soğuma süreci, asteroitte kızılötesi radyasyon yayılmasına neden olur ve sonucunda asteroitte küçük bir “itme” meydana gelir. İşte Yarkovsky etkisi ile hesaplanan bu itme, zamanla yörüngeyi değiştirmektedir.

Dolayısıyla Dünyamıza yaklaşan asteroitler için bu süreci anlamak, bu hesaplamaları yapmak özellikle önemlidir. Asteroidin yörüngesinde meydana gelen küçük bir değişiklik, onun gezegenimize çarpma olasılığını değiştirebilmektedir.

Yarkovsky etkisini hesaplamak oldukça zor olmasının nedeni, etkinin çok küçük olmasıdır. Ayrıca, asteroidin kütlesi, boyutu ve şekli gibi bilgilere ihtiyaç duyulur. Bunun yanı sıra, asteroidin yüzeyindeki açık ve koyu desenlerin bilinmesi önemlidir.

Zira açık renkler daha fazla güneş ışığını yansıtırken, koyu renkler daha fazla ışığı emer. Bu faktörler, Yarkovsky etkisinin hesaplanmasında dikkate alınmalıdır. Bilim insanları, bu bilgilere dayanarak asteroidin yörüngesindeki değişiklikleri hesaplamaya çalışırlar.

Dünya’nın en sıcak bölgesi öğleden sonra olduğu gibi, asteroid üzerinde de benzer şekilde “öğleden sonra” adı verilen bir zaman diliminde maksimum miktarda kızılötesi ışık yayılan sıcak bir bölge gözlemlenir.

Bu yayılan kızılötesi radyasyon, asteroid üzerinde nazik fakat etkili bir jet benzeri itme oluşturur. Asteroidin dönüş yönü, “öğleden sonra” denilen hareketin ilerisinde mi yoksa arkasında mı olduğunu belirler. Yani, durumu daha net ifade etmek gerekirse;

• Eğer sıcak nokta hareket yönünün ilerisindeyse, kızılötesi itme asteroidin yörünge hızını yavaşlatır.
• Eğer sıcak nokta hareket yönünün gerisindeyse yörünge hareketini hızlandırır. 

Ayrıca, ışığın dalga boyu ne kadar kısa olursa, o kadar yüksek enerji taşır ve dolayısıyla daha fazla basınç uygular. Bu etki, zamanla yörüngede önemli bir değişiklik yapabilir.

Asteroid RQ36, bu etkinin nadir gözlemlendiği asteroidlerden biridir. On iki yıllık gözlem sonucunda, RQ36 beklenenden yaklaşık 160 km uzaklaşmıştır. Bu tutarsızlık, tamamen Yarkovsky etkisinin bir sonucudur.

Yarkovsky etkisi, ilk bakışta küçük ve önemsiz gibi görünen, ancak uzun vadede gök cisimlerinin yörüngelerinde belirgin değişikliklere yol açabilen bir fenomendir. Bu etkinin anlaşılması, asteroitlerin ve diğer küçük gök cisimlerinin yörüngelerini tahmin etmek ve gelecekteki hareketlerini belirlemek için hayati öneme sahip olabilmektedir.

Zira, Dünya’ya yakın asteroitlerin potansiyel tehlikelerini daha iyi anlamalarını ve bu tehlikelere karşı önlemler almak adına önemlidir.