Nötron Yıldızı Nasıl Oluşur? Galaksimizde Kaç Tane Var?

Nötron Yıldızı Nasıl Oluşur?

Nötron Yıldızı Nasıl Oluşur?

Nötron Yıldızı Nasıl Oluşur? Sorusuna cevap verebilmek için, önce yıldızların ne olduğunu ve nasıl oluştuklarını iyi bilmemiz gerekir. Bunun için (Yıldızlar Nasıl Oluşur?) başlıklı yazımızı okuyabilirsiniz. Gelin şimdi hep beraber yıldız türlerinden en ilginci olan nötron yıldızına biraz daha yakından bakalım.

Tanrı Zar Atar mı?

Albert Einstein, 1926 yılının Aralık ayında, Niels Bohr’a yazdığı bir mektupta, daha sonraları pek de çok anlaşılmadan tartışmalara konu olan şu cümleyi yazar: “Her şeyi göz önünde bulundurduğumuzda, O’nun zar atmayacağına ikna olmuş durumdayım.” Tüm tartışmalar ve yorumlar bir kenara, eğer Tanrı tarafından bir zar atılacak olsaydı, bu zar bir süpernovanın merkezinde dövülür ve kararlı yapıya sahip bilinen en aşırı gök cismi olan nötron yıldızından yapılırdı.

Bir adım daha ileriye gidelim. Einstein ve Bohr arasındaki entelektüel tartışmaya konu olan bu hipotetik zarın, küp şeklindeki klasik tavla zarı boyutunda ve şeklinde olduğunu varsayalım. İşte nötron yıldızından bu zarların her her birinin ağırlığı Everest Dağı kadar olurdu.

Eğer daha önce ıslak bir havludaki suyu sıkmak için o havluyu evire çevire sıktıysanız, ve bunun için ne kadar enerji harcandığını biliyorsanız, şimdi bir gözlerinizi kapatın, Everest Dağı’nın bir tavla zarına sığabilmesi bir sindirin.  Bu bilgi bir otursun.

Nötron Yıldızı Oluşturmak İçin Gerekli Malzemeler

  1. Gerekli malzemeler: Bir adet yıldız (kırmızı süper dev aşamasına 8 ila 25 güneş kütlesi arasına girebilecek olanlar tercih edilmelidir)
  2. Hazırlama süresi: Malzememizin boyutuna göre değişir, ama genelde onlarca milyon yıl
  3. Pişirme süresi: Birkaç saniye

Nötron yıldızı oluşturmak için en az 8 Güneş kütlesine sahip bir adet yıldıza ihtiyaç var. Kısaca yaklaşık 3.3 milyon adet dünya… Ancak bu yıldız, 30 güneş kütlesinden da az olması gerekiyor, aksi halde tam bir nötron yıldızı yaratacakken, kara delik yaratırız.

Bu yıldızı bulduk mu? O zaman başka hiçbir şey yapmaya gerek yok, arkanıza yaslanıp, yalnızca on milyonlarca yıl beklemeniz yeterli…

Kısaca nötron yıldızı nasıl oluşur? Bir yıldız ölürken, bir nötron yıldızı doğar. Her yıldız ölümü için bu geçerli değil, yukarıda bahsettiğimiz şartları sağlayanlar için. Yoksa yıldızlar beyaz cüce olarak hayatına devam edebilir, yoksa maazallah bir kara delik olabilirler.

Uzun lafın kısası, kırmızı süper dev yıldızı çekirdeğindeki silisyum füzyonunun da tamamlanmasından sonra, bu noktada artık emir, oldukça kararlı bir element olan demiri kesemez. Sizin anlayacağınız, bu yıldızların kefeni demirdendir… Bu aşamada nükleer füzyon ile yeni enerji üretilmediği için, ve dejenere elektron basıncı (electron degeneracy pressure) (elektronların eksi yüklerinden dolayı, belli bir mesafede durmaya oldukça gıcık olduğu için birbirlerini ittirdiği atom altı basınç kuvveti) da yıldızın çekirdeğini mevcut boyutta tutmaya yeterli olmadığı için kütle çekim kuvveti galip gelir. Yıldızın çekirdeği çöker. 

nükleer füzyon

Kütle çekim kuvvetinin verdiği gazla, ışık hızının ¼’üne ulaşan bir hızda içine çökmekte olan bir yıldız çekirdeğinin çöküşünün durması için tek bir kuvvet kalmıştır: dejenere nötron basıncı (neutron degeneracy pressure).  Bahsettiğimiz boyutlarda objelerin (örneğin Jüpiter’in yörüngesini yutabilecek boyutta bir yıldızın) çekirdeğinin kara deliğe dönüşmemesi için tutunabileceği son halatın, nötron düzeyindeki bir kuvvet olması tam bir hayat dersidir.

Dejenere nötron basıncı ile kırmızı süper dev yıldızın çekirdeğinin çöküşü durdu, ancak hikaye bu kadar değil.  Yıldızın çekirdeği çöküşü aniden emniyet kemeri olan dejenere nötron basıncı ile durduğunda inanılmaz bir enerji açığa çıkar, ve nötron yıldızına dönmekte olan kırmızı süper devin ufalmış çekirdeği hariç tüm kütlesi evrene dağılır, ki bu da süpernova oluyor.

Yıldız Çökmesi Nedir?

Yıldız Çökmesi

Nötron yıldızının oluştuğu ana, yani yukarıda bahsettiğimiz boyutta bir yıldızın çekirdeğinin çöküşüne dönersek: Türkçe’de yıldızın çekirdeğinin çöküşü, veya İngilizce’de core collapse, olarak açıklanan fenomen sırasında “çöker” kelimesi, bilimsel açıdan doğru olsa da, gerçekleşen olayı açıklamak için çok sınırlı bir kelime.

Zira günlük hayattaki bazı kelimeleri bilimsel anlamda kullandığımızda, bu kelimelerle ilişkili zihinsel imgeleri de bir şekilde bu bilimsel terimlere taşıyoruz. Mesela, ‘çöküş’ kelimesini duyunca, kontrollü veya kontrolsüz olarak yavaşça çöken binalar aklımıza gelir. Ancak bir yıldızın çekirdeğinin çökmesi tamamen farklı bir konsepttir. Nötron yıldızının doğumu ile sonuçlanacak bir yıldız çekirdeği çöküşünü hayal etmek için ise şöyle düşünelim: Yüksek kütleli bir yıldız var. Bu yıldızın boyutu Jüpiter’in güneş etrafındaki yörüngesi kadar. Gözünüzü kapatın, açın; yıldız yok.   Tuvaletten çıkarken hani elektriği kapatma düğmesine basıyorsunuz ve tuvalet karanlığa gömülüyor ya, işte o hızda…

Koskoca bir han kapısındaki küçücük bir anahtar deliği olan teleskoplarımızla gözlemlediğimiz kozmik sahnenin en etkileyici sihirbazlık numaralarından biri işte nötron yıldızının doğumu ile sonuçlanan bu çöküştür.

Bu çöküşün yarattığı muazzam kütle çekimi ile oluşan nötron yıldızında, dejenere elektron basıncı mağlup olmuş, elektronlar protonlarla birleşerek nötrleşmiş, ve nötronlardan oluşan bir obje meydana gelmiştir.  Temelde yıldızımız yeterli kütlede olmasaydı (yani yıldızımız çekirdeği Chandrasekhar limitinin altında, 1.44 Güneş kütlesinden az olsaydı), uygulanan kütle çekim, dejenere elektron basıncını mağlup edecek kadar kuvvetli olmayacak, süpernova yaşanmayacaktı. Bu durumda yıldız yine eski şaşalı günlerinden uzakta olsa da bir beyaz cüce olarak hayatına devam edebilecekti. Eğer süpernovanın yaşandığı yıldızın çekirdeği, 3 Güneş kütlesinden fazla olsaydı, dejenere elektron basıncı şöyle dursun, dejenere nötron basıncı da mağlup olacak ve bir kara delik meydana gelecekti. 

En Ünlü Nötron Yıldızı Adayı: Betelgeuse

En ünlü kırmızı süper dev yıldızı Betelgeuse ile karşılaştırdığımızda, güneş ekranlarımızda birkaç piksel. İşte o Betelgeuse görkemli bir süpernova ile patladığında, çekirdeği hariç tüm kütlesini evrene saçacak ve arta kalan nötron yıldızı sadece, ve sadece New York’un Manhattan adasının üzerini kapatabilecek kadar kalacak.

Mevcut tahminlerimize göre, evrende nötron yıldızı yaratmaktan daha verimli bir “zipleme” (sıkıştırma) yöntemi yok. Bir adım ötesinde (kara delikler) verilerin silinip silinmediği, hala meçhul…

Betelgeuse yıldızının, tip II süpernova ile nötron yıldızına nasıl dönüşüyor, onu inceleyelim.

betelgeuse yıldızının nötron yıldızına dönüşümü

Kısaca yukarıdaki iki sınırın ortasında, çöküş ile birlikte yaşanan süpernovadan sonra, elimizde koskoca güneşimizin kütlesinden daha büyük bir kütleye sahip olmakla birlikte (1.44 Güneş kütlesi), yalnızca 20 kilometre çapında bir gök cismi kalır. Bu objenin tamamı birbirine dirsek temas aralığı hizaya girmiş nötronlardan oluştuğu için, aslında nötron yıldızının tek bir atom olduğunu bile söylenebilir; söyleyenler var – şahidim.

Samanyolu’nda Kaç Tane Nötron Yıldızı Var?

samanyolu galaksisi nötron yıldızı

Bir nötron yıldızının oluşumu için çok fazla şartın bir arada gerçekleşmesi (örneğin yıldızın çekirdeğinin 1.44 Güneş kütlesinden büyük olması (ki buna Chandrasekhar limiti denir) ancak 3 Güneş kütlesinden büyük olmaması gerekir) gerekse de, NASA’nın çeşitli yazılarında referans verilen astronomik tahminlere göre kendi kozmik mahallemiz diyebileceğimiz Samanyolu Galaksi’sinde yaklaşık 2.000 adet tespit edilmiş nötron yıldızı bulunuyor.  Bunlar yalnızca tespit edilenler. Astronomlar Samanyolu’nda bir milyarı aşkın nötron yıldızı olduğunu tahmin ediyor.

Kaynakça:

  • http://bilimgenc.tubitak.gov.tr/makale/notron-yildizi-nedir
  • https://www.eso.org/sci/publications/messenger/archive/no.126-dec06/messenger-no126-27-31.pdf
  • http://spaces.imperial.edu/russell.lavery/ASTR100/Lectures/topic26-fusions.html
  • https://www.nasa.gov/mission_pages/GLAST/science/neutron_stars.html
Bunları da beğenebilirsin

Yorum bırakın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.