Michigan Eyalet Üniversitesinden Darryl Seligman ve ekibi, Güneş Sistemi’nin dışından gelen yıldızlararası cisimlerin hangi yönlerden ilerlediğini ve Dünya’nın hangi bölgelerine düşme olasılıklarının daha yüksek olduğunu belirlemek için kapsamlı bir simülasyon geliştirdi.
Araştırma ekibi, bilgisayar ortamında yaklaşık 10 milyar yıldızlararası cisim üretti ve bu büyük popülasyondan 10 bin tanesini Dünya’nın yörüngesiyle kesişip çarpabilecek türde seçti. Çalışmanın amacı, tek bir tehlikeli cismi belirlemek yerine bu cisimlerin genel hareket özelliklerini ve çarpma dağılımını ortaya koymak oldu.
Modelde, cisimlerin hız ve yön dağılımı belirlenirken Samanyolu’nun en yaygın yıldız türü olan M-tipi yıldızlar temel alındı. Kırmızı cüce olarak bilinen bu yıldızlar galakside çok sayıda bulunduğu için yıldızlararası cisimlerin ortalama hareketini temsil eden uygun bir referans oluşturdu. Bu yaklaşım, cisimlerin gerçek hız dağılımı bilinmediği için fiziksel açıdan uygun bir başlangıç noktası sundu.
Simülasyonun sonuçları, Dünya’ya ulaşabilecek yıldızlararası cisimlerin iki ana yönden gelme eğiliminde olduğunu ortaya koydu. Bu yönlerden ilki, Güneş’in Samanyolu içindeki hareket yönü Güneş apeksi oldu. Güneş Sistemi bu yönde ilerlediği için dışarıdan gelen cisimlerin bu doğrultuda daha sık göründüğü belirlendi. İkinci yoğun yön ise Samanyolu’nun disk yapısını temsil eden galaktik düzlem. Galaktik düzlem büyük miktarda yıldızı ve dolayısıyla bu yıldızlardan fırlayan cisimleri barındırdığı için yıldızlararası nesnelerin bu hattan gelme olasılığı arttı.
Yörüngesel özellikler ayrıntılı olarak modellendi
Araştırmada, yıldızlararası cisimlerin Dünya’ya yaklaşırken izlediği yörüngelerin tanımlanması için eksantriklik, perihelion ve ekliptik düzlem gibi temel gök bilim terimleri kullanıldı. Eksantriklik, yörüngenin ne kadar eliptik veya hiperbolik olduğunu gösterdi. Perihelion, cismin Güneş’e en yakın konumunu ifade etti.
Simülasyon, Dünya’ya çarpma ihtimali taşıyan cisimlerin büyük bölümünün perihelion noktalarının Dünya–Güneş mesafesine yakın bölgelerde toplandığını gösterdi. Bu durum, Dünya’nın yörüngesinin yıldızlararası cisimler için kritik bir geçiş hattı olduğunu ortaya koydu.
Araştırma, cisimlerin önemli bir kısmının retrograd yörünge izlediğini de belirledi. Retrograd yörünge, cismin gezegenlerin hareket yönünün tersine doğru ilerlediğini ifade ediyor. Bu tür hareket, çarpışma anındaki görece hızı artırdığı için çarpma enerjisi açısından kritik bir unsur oluşturdu.
Yavaş hareket eden cisimler için ise kütleçekimsel odaklanma etkisi devreye girdi. Güneş’in çekim alanına daha uzun süre maruz kalan bu cisimlerin yollarının Dünya’nın yakınından geçme olasılığı yükseldi.
Mevsimlerin ve konumun etkisi saptandı
Mevsim etkileri de çalışmada ayrı bir başlık oluşturdu. Hesaplamalar, yıldızlararası cisimlerin en yüksek hızla Dünya’ya ilkbahar döneminde çarptığını gösterdi. Bunun nedeni, Dünya’nın bu dönemde Güneş apeksine doğru ilerlemesi oldu ancak toplam çarpma olasılığı en çok kış aylarında arttı. Dünya bu dönemde anti-apeks yönüne dönük olduğundan yıldızlararası cisim akışına daha açık bir konumda yer aldı.
Dünya üzerindeki risk dağılımı incelendiğinde ekvator kuşağının en savunmasız bölge olduğu belirlendi. Dünya’nın dönme yapısı ve uzaydaki hareket yönü birleştiğinde ekvator bölgeleri yıldızlararası cisimler için daha geniş bir hedef yüzeyi oluşturdu. Ayrıca Güneş apeksinin konumu nedeniyle Kuzey Yarımküre’de çok hafif bir ek risk tespit edildi.
Yıldızlararası ateş hattı oluşturuldu
Araştırmada kullanılan bir diğer kavram olan “radyant”, cisimlerin gökyüzünde geldiği yönü gösteren nokta olarak tanımlandı. Simülasyon sonuçları, yıldızlararası cisimlerin radyantlarının Güneş apeksi ve galaktik düzlem doğrultusunda yoğunlaştığını ortaya koydu. Bu durum, gökyüzünün bu hatlarının yıldızlararası cisimler açısından bir tür “ateş hattı” oluşturduğunu gösterdi.
Araştırma ekibi, yıldızlararası cisimlerin gerçek sayısı, büyüklük dağılımı ve parlaklıkları gibi bilinmeyen parametreleri modele eklemedi. Bu nedenle çalışma, çarpma sıklığına dair kesin bir değer üretmedi. Bunun yerine, olası bir çarpmanın hangi yönlerden gelebileceğini ve Dünya üzerinde nereleri hedef alabileceğini belirleyen bir risk haritası sundu.
Elde edilen bulguların, yakın zamanda gözlem yapmaya başlayacak Vera Rubin Gözlemevi ve LSST tarafından doğrulanması bekleniyor.
Kaynak: ArXiv