Geceleri gökyüzüne baktığımızda gördüğümüz o ışıklı noktacıklar; yıldızlar… Kimilerine göre küçükken resim defterlerimizi süslediğimiz beş sivri köşeli nesne, kimilerine göre ise bu alemdeki varlığımızı anlamaya giden yolu aydınlatan göğe serpilmiş inci taneleri…
Yıldızlara varoluşsal anlamda değer verebilmek ve onların doğasını anlayabilmek için öncelikle model yıldızımız Güneş’i tanıyabilmemiz gerekir. Güneş bir yıldızdır ve onu gece gökyüzünde gördüğümüz yıldızlardan ayıran şey Dünya’ya en yakın yıldız olmasıdır. Yakınlıktan kastınız nedir derseniz eğer, yaklaşık olarak 150 milyon km’dir. Bu sayı size yeterince büyük gelebilir ama emin olun ki diğer yıldızlar artık km’lerle ifade edilemeyecek kadar uzak olduğundan ışık yılı ile ifade edilir. Işık yılı, ışığın bir yılda aldığı yoldur ve bu mesafe yaklaşık olarak 10 trilyon km’dir.
(1 ışık yılı=10 trilyon km) Güneş’ten sonra gelen en yakın yıldız Proxima Centauri Dünya’ya 4.2 ışık yılı yani yaklaşık 40 trilyon km uzaklıktadır. Dünya’da insanlar nasıl illerde, şehirlerde, ülkelerde bölümlere ayrılmış bir şekilde yaşıyorlarsa yıldızlar da galaksiler adını verdiğimiz gaz ve toz yapılı gök cisimlerinde kütle çekim etkisiyle bir arada yer alırlar. Galaksiler, evrenin en büyük yapıtaşlarını oluşturan gök cisimlerindendir. Güneş, Samanyolu galaksisinde bulunan en az 200-400 milyar yıldızdan sadece biridir. Peki ya diğer yıldızlar? Onları ne kadar tanıyoruz?
Geceleri gökyüzünde gördüğümüz yıldızların hepsi Samanyolu galaksisine ait olan yıldızlardır. Hepsinin rengi, kütlesi, yaşı, uzaklığı farklılık gösterir. Hatta bu yıldızların birçoğu çift ya da daha fazla sayıda sistemden oluşarak ortak bir kütle merkezi etrafında ya da birbirlerinin etrafında dönebilirler. Peki bu yıldızlar Güneş’ten büyük müdür? Büyük olanlar da vardır küçük olanlar da. Fakat küçük olanların sayısı daha fazladır. Yıldızlar renk ve kütlelerine göre sınıflandırıldıklarında en büyük kütleli ve mavi renkte olanlar O-B yıldızları, daha küçük, beyaz ve açık mavimsi olanlar A-F yıldızları, sarımsı ve orta kütlede olanlar G yıldızları, ortanın altında bir kütleye, turuncu ve kırmızı renge sahip olanlar ise K ve M yıldızları olarak adlandırılır. Bir yıldızın farklı renkte olması sıcaklığı ile alakalıdır. En sıcak olan yıldızlar mavi renkte olurken soğuk yıldızların rengi kırmızıya doğru kayar.
Bir insan nasıl ki doğar; bebeklik, çocukluk, gençlik, yaşlılık gibi dönemler geçirip ölür, yıldızlar da tıpkı insanlar gibi doğar, yaşar ve ölürler.
Bir yıldızın ne kadar yaşayacağı da ilk oluştuğunda sahip olduğu kütleye bağlıdır. Bu gördüğümüz yıldız tiplerinden en kısa süreli yaşayanlar O tipi, en uzun yaşayanlar ise M tipleridir. Yani, büyük kütleli yıldızlar daha kısa süre, küçük kütleli yıldızlar daha uzun süre yaşarlar. Çünkü yıldızlar bünyesinde barındırdıkları yakıtı harcayarak enerji üretirler. Büyük kütleli olan yıldızlar yakıtını daha hızlı tükettiğinden ömürleri kısa olurken, küçük kütleli yıldızlar yakıtlarını tasarruflu kullanırlar ve ömürleri uzun olur. Güneş G tipinden ortalama kütleye sahip bir yıldızdır. Yaklaşık olarak 10 milyar yıl ömrü vardır ve 4.5 milyar yıl yaşında yani ömrünün yarısındadır muhtemelen bir bu kadar daha yaşayacaktır.
Yüzey sıcaklığı ise yaklaşık 5780 santigrat derecedir. Güneş’ten büyük kütlede olan O tipi yıldızların yüzey sıcaklığı 60.000 dereceye kadar ulaşabilirken M tipi yıldızların yüzey sıcaklığı 3.600 santigrat dereceyi geçmez. Yıldızların kütlelerine göre sahip oldukları bir yaşam senaryoları vardır ve astronomik dilde bu durum ‘yıldız evrimi’ olarak adlandırılır.
Bir yıldızın evrimini kabaca Güneş ve benzeri kütlede olan yıldızlar ile Güneş’ten daha büyük kütlede olan yıldızlar üzerinden işleyelim: Yıldızlar ömürlerinin ilk basamağında yakıt olarak hidrojeni tüketirler. Yani; Hidrojen atomlarının bir araya gelerek helyum atomlarının oluşmasını sağlayan bir çekirdek tepkimesi geçirerek enerji açığa çıkarırlar. Bu süreç ‘AnakolEvresi’ olarak adlandırılır. Bu evrede evrede olan yıldız ‘hidrostatik denge’dedir yani ‘sağlıklı’dır. Hidrostatik denge genel anlamda yıldızın çekirdeğine doğru eğilim gösteren kütle çekim kuvveti ile enerjinin üretilmesinden dolayı yüzeyine doğru yönelen ışınım basıncının dengede kalmasıdır.
Şu anda anakol evresinde olan Güneş’imiz de sağlıklı bir vaziyette enerji üretir ve bu sebeple Dünya üzerindeki yaşama hükmeder.
Fakat elde var olan hidrojenler tükendiğinde sağlıksız bir döneme geçiş yapacak, denge bozulacak; kütle çekimine karşı koyabilecek kadar enerji üretemeyecek ve kendisini oluşturan madde içe çökmeye başlayacaktır. Madde çöktükçe basınç ve sıcaklık artarak 100 milyon santigrat dereceye kadar ulaşacaktır. Bunun da etkisiyle anakol evresinde üretmiş olduğu helyumları birleştirerek karbon elementini oluşturmaya başlayacak, adeta paçayı kurtaracak ve kütlesinin çökmesini engelleyecektir. Bu sırada diğer taraftan yıldızın üst katmanları genişleyecek, genişleyince merkezde gerçekleşen element üretimi yavaşlayacak ve tekrar çökecektir. Bu çökme ve genişleme işlemini tekrar eden yıldız ‘zonklayan yıldız’ olarak isimlendirilir ve bu yıldız artık ‘Anakol Evresi’nden çıkmış ‘Kırmızı Dev’ evresine girmiştir. İçerideki sıcaklık 100 milyon santigrat derecenin de üzerine çıkar, yıldız devasa miktarlarda enerji üretmeye devam eder ve yaklaşık 500 kat daha fazla genişler. En sonunda yıldızın ürettiği enerji kütle çekim kuvvetine baskın gelir ve üst katmanları dağılmaya başlar. Yıldız üst katmanlarındaki tüm maddeyi düzgün bir şekilde ‘Gezegenimsi Bulutsu’ oluşturacak şekilde uzaya bırakır. Bulutsunun merkezinde, enerji üretemediği için çökmeye devam eden Güneş’ten geriye yalnızca bir çekirdek kalır. O da ‘beyaz cüce’dir. Güneş kütlesinde bir yıldız beyaz cüce olduğunda yaklaşık olarak Dünya büyüklüğünde bir alana sıkışıp kalacaktır. Yani, Güneş bir beyaz cüceye dönüşerek final oynayacaktır. Aslına bakarsak bu aşamadan önceki kırmızı dev hali bizi daha da heyecanlandırabilir çünkü Güneş kırmızı dev olup genişlediğinde Merkür’ü, Venüs’ü, Dünya’yı hatta Mars’ı içine alacak kadar genişleyecek ve şuan ki yaydığı enerjiden daha fazla enerji yayacaktır. Muhtemelen o zaman Dünya’da yaşam olmayacaktır. Ne yani yaşamımız bu şekilde mi son bulacak diye endişe etmeyin çünkü Güneş kütlesindeki
bir yıldızın kırmızı dev evresinde geçireceği süreç milyonlarca, milyarlarca yıldır… Şu anda bu yazıyı okuyan kişiler olarak bu süreci göremeyeceğimiz kesin…
Gelelim O, B, A gibi tiplere sahip Güneş’ten büyük kütleli yıldızların kaderine…
Güneş’ten büyük kütleye sahip olanlarsa tıpkı Güneş benzeri yıldızlarda olduğu gibi başlangıçta anakol evresinden ve kırmızı dev evresinden geçerler fakat bu evreyi yukarıda da söylediğimiz gibi daha hızlı atlatırlar. Güneş’ten en az 7-8 kat büyük kütlede olan bu yıldızlar kırmızı dev evresinde daha fazla nükleer reaksiyon geçirmeye devam ederek oksijen, neon, magnezyum, silisyum gibi ağır elementleri üretirler. Çekirdekteki sıcaklık 1milyar santigrat dereceyi aşar ve son olarak silisyum elementi demire dönüşür. Demir atomları kararlı olduğu için artık başka bir elemente dönüşme ihtimali yoktur ve enerji üretimi durur. Bu durumda kütle çekim kuvveti baskın gelir. Ve o evreye kadar genişlemiş olan yıldızın katmanlarını ani bir patlamayla uzay boşluğuna dağıtır. Patlamayı tetikleyen şeyse yıldızın çekirdeğinin çökmeye ve sıkışmaya başlamasıyla ürettiği şok dalgalarıdır. Yıldızın üst katmanları ‘ani ve darmadağınık’ bir halde uzay boşluğuna fırlattığı bu patlama, ‘süpernova patlaması’ olarak adlandırılır. Patlamayla birlikte ısınan ve çok büyük hızlara ulaşan yıldızın dış katmanları ‘süpernova kalıntısı’ oluşturur. Süpernova patlamasında uzaya saçılan yıldızın dış katmanlarındaki elementler çarpışıp birleşerek (demir bile) demirden daha ağır elementleri oluştururlar. Aslında bugün bizim için çok değerli olan altın, kurşun, uranyum gibi elementler demirden ağır olduğu ve yalnızca uzaydaki yıldızların süpernova patlamasıyla gerçekleştiği için çok değerlidir. Süpernova patlamasının ardından yıldızın oluşturabileceği iki cisim vardır. Bunlardan biri nötron yıldızı ikincisi ise popüler astronominin konularından biri olan karadeliklerdir.
Güneş’ten en az 8 kat büyük kütlede olan yıldızlar süpernova patlaması geçirdikten sonra nötron yıldızına dönüşebilir. Nötron yıldızları yoğun ve sıkışmış bir vaziyetteki nötronlardan meydana gelen, yaklaşık olarak 20 km çapa sahip cisimlerdir.
Tıpkı deniz fenerinin yaydığı ışık gibi kutuplarından X-ışınları ve radyo dalgaları yayarak hızlı bir şekilde dönerler. Bundan dolayı ‘pulsar’ olarak adlandırılırlar. Madde sıkışmış ve yoğun olduğundan bir kaşık nötron yıldızı maddesinin ağırlığı milyonlarca ton gelebilir. Bir saniyede yüzlerce kez dönebilen pulsarlar vardır. Güneş’ten en az 15-20 kat büyük kütlede olan yıldızlar ise bahsettiğimiz bu evrelerin sonunda sonsuz bir yoğunluk oluşturacak şekilde çöker. Bu çökme ile birlikte bir karadelik oluşur. Samanyolu galaksisi ve diğer galaksiler binlerce karadeliğe ev sahipliği yaparken bilimsel verilere göre merkezlerinde de devasa kütleli bir karadelik barındırırlar. Samanyolu Galaksisi’nin merkezinde olduğu düşünülen karadelik Sagittarius A‘dır. Bu kara delik, yaklaşık 4 milyon Güneş kütlesine sahiptir. 4 milyon Güneş kütlesindeki bir karadelik yaklaşık Güneş büyüklüğünde çapı olan bir top kadar alan kaplar. Herkesin genelde bildiği bir bilgi vardır; karadelikten ışık bile kaçamaz.
Karadelikleri teleskopla göremeyiz. O halde varlıklarını nasıl anlarız? Yakın çevreleri ile olan etkileşimlerinden. Karadeliklerin içinde neler olduğunu tam olarak bilemiyoruz ama bildiğimiz tek şey orada tekillik olduğu, yani fizik kurallarının işlemediğidir. Karadeliklerin başka evrenlere açılan kapılar olduğu, solucan delikleri vasıtasıyla beyaz delik denilen başka bir gök cismine bağlandığı konusunda teoriler vardır fakat hiçbirinin doğruluğu kanıtlanmış değildir. Peki karadelikler her şeyi çeker mi? Cevabımız, bunun bir sınır vardır bu sınır teoride karadeliğe yaklaşabileceğimiz en yakın sınırı ifade eder. Schwarzschild Yarıçapı ile belirlenen bu mesafe ‘olay ufku’ olarak adlandırılır. Bir karadeliğin olay ufku, o karadeliğin yıldızken çöküp karadelik oluşturmadan önceki kütlesiyle orantılıdır. Olay ufku sınırının içinde kalan her türlü cisim karadelik tarafından çekilir.
Eğer Güneş Sistemi’nin merkezinde Güneş ile aynı kütlede bir karadelik bulunmuş olsaydı sizce Dünya’yı içine çeker miydi?
Birçoğunuz ‘tabi ki de çekerdi’ diyebilirsiniz ama öyle değil. Çekmezdi çünkü Güneş’le aynı kütlede bir karadelik olacağı için bu karadeliğin uygulayacağı kütle çekim kuvveti de aynı olacaktı. Şimdi gelelim en önemli kısma. 7 Aralık 2017’de yapılan açıklamalara göre NASA’nın ‘Geniş Alan Kızılötesi Tarayıcısı’ anlamına gelen WISE isimli aracının elde ettiği verilerin Şili’deki Carnegie Gözlemevinde yer alan Magellan teleskobu tarafından teyit edilmesiyle evrenin çok uzak köşelerinde bir karadelik keşfedildi. NASA’nın bir labaratuvarından yapılan açıklamaya göre de bu karadelik Büyük Patlama’dan yaklaşık olarak 690 milyon yıl sonra oluşmuş ve yaklaşık 800 milyon Güneş kütlesinde. (Güneş’in kütlesini anlayabilmemiz için şu örneği verelim: Güneş’in kütlesi Dünya’nın kütlesinin yaklaşık olarak 333.000 katıdır ve Güneş büyük bir yıldız değildir, şimdi Güneş’in kütlesinin 800 milyon katı büyüklüğünde bir karadeliğin kütlesini hayal edebilmek daha kolay olacaktır.) Ayrıca, evrenin ilk zamanlarında oluşmuş kuasar adı verilen oldukça yaşlı bir galaksinin merkezinde bulunurken civarındaki maddeyi de hızla çekerek tüketiyor. 13 milyar ışık yılı uzaklıkta bulunan bu yaşlı devasa karadelik evrenin 13.8 milyar yıl önce oluştuğu göz önüne alındığında, bizleri oldukça geriye götürüyor. Çünkü astronomide ne kadar uzağa bakarsanız o kadar geçmişi görüyorsunuz demektir…
Reyhan Çelik / Astronom
Tohum Sayı 160 / Kış 2018