Bilim & Teknoloji

Yıldızlar, Süpernova, Hipernova ve İnsanlar


Alper Akyüz 11 Kasım 11:42

Akşam karanlık çöktüğünde en kıymetli şeyin yolumuzu aydınlatacak bir ışık olduğunu hatırlarız ya. İşte kafamızı kaldırıp bu engin evrene baktığımızda bunca toz ve gaz bulutlarının arasında yolumuzu aydınlatacak yegâne şey yıldızlardır. Aslında sandığımızdan daha fazla bize benzemektedir. Onlar da bizim gibi doğar büyür yaşlanır ve ölürler. Ama bunları bizden çok daha renkli yapıyorlar.

Oluşumları, gaz ve toz kütlelerinin birbirini çekmesiyle başlıyor. Bu toz bulutları başka bir yıldızın ölümünden kalan artıklar olabileceği gibi evrenin başlangıcında oluşmuş da olabilirler. Toz tanecikleri önce birbirini çekerler ve topaklar oluşturmaya başlarlar. Büyüyen topaklar daha fazla kütle çekimi oluşturur ve bu böyle artarak devam eder. Kütle çekimi hakkında ayrıca başka bir sefer konuşacağız. Belli bir kütleye oluşuncaya kadar ki bu kütlede kabaca güneşin kütlesinin yüzde 0,1’dir.

Jüpiter yıldız olamadı

Bu noktadan sonra yıldızın çekirdeğinde termonükleer reaksiyonlar başlayabilmektedir. Bu noktaya ulaşamayan ve yıldız olmayan gaz devi gezegenler de vardır. Örneğin güneş sistemimizin en büyük gezegeni olan Jüpiter aslında yıldız olmayı başaramamış bir gaz devidir. Eğer kendi kütlesinin 14 katı daha fazla kütle toplayabilseydi o da bir yıldız olabilecek ve belki çift yıldızlı bir güneş sistemine sahip olacaktık. Ama sağlık olsun.

Yıldızların hayatta kalabilmesinin veya yaşadığının en büyük göstergesi çekirdeğinde nükleer reaksiyonları gerçekleştirebilmesidir. Yıldızların çoğunluğu hidrojenden oluşmaktadır. Hidrojenin yanında helyum ve eser miktarda diğer elementlerden de mevcuttur. Çekirdekte, devasa kütlesinin yarattığı yer çekiminin etkisiyle hidrojen atomları sıkışır. Bu sıkışma büyük miktarda ısı ortaya çıkartır ve sıcaklık burada 150 milyon derecenin üzerine çıkar. Bu sıcaklık ve basınç altında hidrojen atomları normal madde özelliği göstermez artık farklı özellikler göstermeye başlarlar.

Maddenin dört hali vardır. Katı, sıvı, gaz hepimizin günlük hayatta sıkça karşılaştığı hallerdir. Plazma ise biraz daha farklıdır. Atom merkezinde proton denilen artı yüklü parçacık ve nötron denilen yüksüz parçacıklardan oluşur. Bunların etrafında elektron denilen eksi yüklü bir parçacık döner. Tabii şu anlık böyle kabul edelim; sonra başka şeyler konuşuruz.

En heybetli cenaze

Maddenin dördüncü haline plazma hali denir. Plazma halindeyken elektronlar serbestçe dolaşır. Bu nedenler maddenin diğer hallerindekinden farklı özellikler göstermektedir. Artan kütle çekimi ve basınç o kadar büyük miktarlara ulaşır ki protonlar aynı yüklü olup birbirlerini itmelerine rağmen bu güce yenik düşer ve dört tane hidrojen atomundan füzyon ile iki tane helyum atomu oluşur. Bu sırada ortaya enerji çıkar.

İşte bu enerji yıldızın çekirdeğinden dışarıya doğru basınç oluşturur. Az önce bahsettiğimiz kütle çekimi de çekirdeği içeriye doğru sıkıştırır. Bu noktadan bir şekilde denge oluşur. Ta ki yıldızımız hayatının sonuna yaklaşıncaya kadar. Bu karar noktası yıldız yaşlandıkça yer çekimi lehine döner. Kütleleri arttıkça ömürleri kısalır. Örneğin güneşimiz ortalamadan biraz daha küçük bir yıldız olduğundan ortalama dokuz milyar yıl civarında yaşayacak. Oysa güneşten yüz kat büyük bir yıldız için bu süre ortalama 2 milyar yıldır. Hızlı yaşa genç öl!

Evrendeki en heybetli cenaze törenleri yıldızların ölümüdür. Bir yıldız öldüğünde kütlesine göre bu tören şekil alır. Yıldız ölümüne yaklaştıkça merkezindeki basınçla yer çekimi arasındaki denge bozulur ve yer çekiminin lehine artmaya başlar. Fakat bu son en çok kütlesiyle alakalıdır. Yıldız ortalama güneşimiz kadar veya daha küçükse çekirdek içindeki hidrojenin tamamını bitirir. Sonra helyum atomlarını füzyona sokar. Helyumlar, füzyonla hidrojenden daha fazla enerji üretir ve bu içerden gelen basıncı dışarıya doğru yönlendirir. Yıldızın dış katmanları büyür büyür ve o kadar büyür ki kızıl dev haline gelir. Güneşimizde aynı sonla veda edecek. O kadar büyüyecek ki yüzeyi Mars’a kadar ulaşacak. Daha sonra çekirdekte füzyon karbon atomu üretilene kadar devam edecek.

Bir kaşık nötronda fırtına

Maalesef küçük olanlar, karbondan sonraki basamaklar için yeterli sıcaklık ve basınca sahip olamadıklarından en son füzyonla karbon atomu üretebilmekteler. Karbon atomlarından oluşan çekirdekte, füzyon son bulurken iyice büyümüş dış katmnalar yavaşça dağılacak ve geriye kalan adeta bir elmas topu: beyaz cüce. Güneşten on kat daha büyük yıldızlar için sonlar biraz daha farklı. Yıldız büyüdükçe füzyonun durması sonucu, merkeze etki çekim kuvveti fazla olduğundan son dönemlerinde dış katmanlarını içeri doğru çöker. Dış çekirdeğin üzerine ulaştığında büyük bir enerji boşalmasıyla dışarı doğru patlar. İşte bu bir süpernovadır. Bu noktada ise yıldız demir atomuna kadar ki füzyona devam eder ancak demirden daha ağır bir element füzyon reaksiyonu ile üretilemez.

Peki o zaman evrenimizde demirden daha ağır olan platin, altın gibi elementlerin nasıl oluştu? Bu muamma süpernova sırasında ortaya çıkan enerjinin büyüklüğüyle, demirden daha ağır atomların oluştuğunun anlaşılmasıyla çözüldü. Süpernova ile yıldız dışarı doğru patlarken çekirdek ise kendi üzerine doğru çökmeye devam eder ve o kadar çöker ki atomların etrafındaki elektronlar atom çekirdeğiyle kaynaşır ve protonlar nötrona dönüşür. Bolca nötronla oluşan çok küçük ve ağır yapıya nötron yıldızı diyoruz. O kadar sıkıştırılmış bir yapı ki güneşin kütlesinin dünya boyutuna indiğini düşünün. Bir çay kaşığı nötron yıldızı neredeyse Amerika kıtasındaki tüm arabaların ağırlığından fazladır. Nötron yıldızlarının başka tipleri bulunmakta ama burada bundan bahsetmeyelim.

Karadelik yası

Güneşten çok çok büyük yıldızlara ne olur? Evrenin en karanlık sonu!.. Bu yıldızlar son dönemlerinde merkezdeki çekim kuvveti o kadar kuvvetlidir ki merkez küçülür. Küçülür ve bir noktada uzay-zaman yapısı ağırlığı taşıyamayıp yırtılır ve bebek bir karadelik doğar. Önce etrafındaki her şeyi yutmaya başlar. Fakat o kadar kütleyi bir anda yutamayacağından, etrafındaki maddeyi yutar, döndürür ve bu şok dalgaları yıldızın kutuplarından iki uca doğru yayılır. Evrendeki en şiddetli olay cereyan eder. Bir hipernovadır bu. Diğerlerinin aksine geriye ne kalırsa bu karadelik yutar. Kendi cenazesini kendisi taşır.

İşte bunca lafın sonunda gece gökyüzüne baktığımızda bizi sürükleyen o parlak noktalar, bize ilham veren kendi geleceğimizi gördüğümüz yıldızlar bize fazlaca benzemekte.

Bu yazıyı kargala!
0 Yorum