Hipernova: 10 Kat Güçlü Patlayan Ölüm Yıldızları

Hipernova-10-kat-güçlü-patlayan-ölüm-yıldızlarıEvrenin en büyük yıldızları patlayarak nasıl kara deliğe dönüşüyor? Bu yazıda süpernovalar ve özellikle de 10 kat güçlü hipernova patlamalarının nasıl oluştuğunu göreceğiz. Sanılanın tersine, neden bazı hipernovaların ışık hızının yüzde 99’u ile giden parlak gaz jetleri ve tam 1 dakika süren muazzam gama ışını patlamaları yaratmadığını inceleyeceğiz. Karanlık maddeyle birlikte, galaksideki yıldızları bir arada tutan süper kütleli kara deliklerin oluşumunu zorlaştıran sorunu da çözeceğiz.

Hipernova nedir ve nasıl oluşur?

Bir yıldızı yüz binlerce Dünya’yı içine alacak kadar büyük ve şişkin bir gaz küresi halinde tutan şey, çekirdeğinde gerçekleşen nükleer füzyon reaksiyonlarıdır. Binlerce Dünya’yı içine alacak kadar büyük bir yıldız, aynı zamanda kendi üstüne çökecek kadar ağırdır. Ancak, nükleer füzyonla üretilen ısıyla ışık, gazların genleşmesi ve radyasyon basıncı yoluyla yıldızın çökmesini önler.

Öte yandan, 9 ila 10 Güneş kütlesi ve daha cüsseli yıldızlar, çekirdekteki nükleer füzyon yakıtı tükenip de söndüğü zaman soğuyarak aniden öyle bir hızla kendi içine çöker ki meydana gelen basınç, yıldızın dış katmanları uzaya püskürten dev bir termonükleer patlamaya neden olur. İşte bu tür yıldız patlamalarına süpernova deriz.

Süpernovalar en az 1044 joule enerji üreterek Güneşimizin 10 milyar yıllık ömründe üreteceği enerjiyi 1 saniyede yayarlar. Bu sebeple yüz milyonlarca ışık yılı uzaktaki galaksilerden bile görünerek evrendeki galaksilerin uzaklığını ve evrenin genişleme hızını ölçmemizi sağlarlar.

Hipernovalar ise 130−250 Güneş kütlesindeki yıldızların yol açtığı ve süpernovalardan 10−100 kat güçlü olan yıldız patlamalarıdır ve yukarıda anlattığım standart çekirdek çökmesi süpernovalarından daha farklı bir şekilde patlarlar. Buna rağmen, bilim insanları galaksiye baktıklarında, hipernova işaretçisi olan ve 1 dakika süren uzun süreli gama ışını patlamalarını (LGRB) pek göremediler. Bu nedenle de ışık saçmadan patlayan hipernovaları açıklamak için yepyeni bir teori geliştirdiler.

İlgili yazı: Elektrikli Araç Şarj Eden Akıllı Yollar

Hipernova-10-kat-güçlü-patlayan-ölüm-yıldızları

Gaz-basınç dengesi bozulan yıldızlar ya direkt çökerek kara delik olur ya da süpernova/hipernova halinde patlayarak çöküp kara delik olur.

 

Hipernova ve gama ışınları

Hipernovaların kökeni 130 ila 250 Güneş kütlesindeki aşırı enerjik yıldızlardır ve bunlar sürekli olarak gama ışınları üretir. Gama ışınları en yüksek frekanslı ve en enerjik ışık ışınlarıdır. Bu sebeple de dev yıldızların doğal bir parçacık hızlandırıcısı gibi çalışmasına neden olur:

Sıcak gazdaki atom çekirdeklerine çarpan şiddetli gama ışınları, elektronları atomlardan koparıp serbest elektronlar ve pozitron (antimadde) üretir. Ancak, bu süreçte gama ışınları enerjisini kaybeder ve yıldızın süper kütleli çekirdeğini içe çökmekten alıkoyan radyasyon basıncını üretemez olur.

Nitekim en büyük kütleli yıldızların kendi üzerine çökmemek için hem ısıyla genleşmeye, hem de ışığa (radyasyon basıncına) ihtiyacı vardır. Oysa aşırı cüsseli yıldızların içinde yerçekiminden kaynaklanan basınç daha yüksektir ve bu da iç kesimlerdeki atom yoğunluğunu artırır.

Bu tür yıldızların aşırı enerjik çekirdeği de çok şiddetli gama ışınları ürettiği için yıldızın tıkanması kaçınılmaz olur; yani normalde radyasyon basıncıyla yıldızı şişkin tutacak olan gama ışınlarının atomlara çarparak enerjisini kaybetmesi kaçınılmazdır. Ardından hipernova patlaması yaşanır:

İlgili yazı: Renk Körlüğünü Düzelten Gözlük EnChroma

Hipernova-10-kat-güçlü-patlayan-ölüm-yıldızları

Uzak bir galakside gerçekleşen ve teleskoplarla görülecek kadar parlak olan nadir hipernovalardan biri. Bunlar koca bir galaksiden daha parlaktır.

 

Yıldızın sonu ve hipernova kökeni

Radyasyon basıncının azalmasıyla birlikte yıldız çekirdeği çökerek kara deliğe dönüşür. Çekirdeği oluşturan gazlar da kara deliğe düşmeye başlar. Ancak, aynı zamanda yıldızın üst katmanlarının muazzam ağırlığı da çekirdeği sıkıştırır.

Böylece tıpkı bir otobüse çok sayıda insan binmeye kalkınca kapının tıkanması gibi kara deliğin ağzı da tıkanır; çünkü bir kara deliğin bile çapına göre bir anda yutabileceği gaz miktarı sınırlıdır. Bu tıkanma neticesinde içteki kara deliğe düşen gazlar üstten gelen gazlarla sıkıştırılır.

Bu sıkışma, yine 35 metre yüksekten suya atlarsanız suyun beton etkisi yapması gibi, kara deliğe düşen gazların dış yüzeyinin de bir tür sert duvar oluşturmasına neden olur. Çökmekte olan yıldızın üst katmanlarından gelen gazlar alttaki sert gaz yüzeyine çarparak aniden geri seker.

Hatta çarpışma hattının üzerinde yüksek ısı ile basınçtan kaynaklanan termonükleer patlamalar meydana gelir ve geri sekme etkisine ek olarak bu patlamalar da üstteki gazları dışarı doğru iter. Sonuç olarak yıldızın üst katmanları normal bir süpernovadan 10−100 kat daha yüksek bir enerjiyle patlayarak uzaya savrulur. Hipernova gerçekleşmiştir.

İlgili yazı: Gerçek Adem: ilk insan ne zaman yaşadı?

Büyük ve kütleli yıldızlar çekirdeğindeki nükleer yakıtı tüketince büzülerek gittikçe daha dış gaz katmanlarını yakar; ama sonunda dengesizleşerek süpernova halinde patlar. Dev yıldızlarda yerçekimi büzülmesi ve basınç gençleşmesi birbirine karşı yarışır.

 

Hipernova kalp aritmisi gibidir

Aslında yıldızın çekirdeğinin radyasyon basıncının azalması nedeniyle her büzülüşünde daha fazla sıkıştığını söyleyebiliriz. Ancak, çekirdekteki hidrojen ve helyumu tüketmiş olan yıldızların çekirdeği gittikçe daha az enerji üretecektir. Bu nedenle de gittikçe büzülen çekirdeğin daha çok ısı ve ışık üreterek yıldızı şişkin tutması imkansız olacaktır.

Öte yandan, bu kez de sönmeye ve soğumaya başlayan yıldızın üst katmanları, çekirdeğin üstüne çöküp sıkışarak kendi içinde nükleer füzyon tepkimeleri başlatacaktır. Kısacası çekirdeğin dışındaki hidrojen ve helyum da yanmaya başlayacaktır. Peki bu ne anlama geliyor?

Bu, süper kütleli bir yıldız hipernova olarak patlamadan önce defalarca şişip büzülecek ve tıpkı çok katmanlı soğan kabuğu gibi, oluşturduğu gaz küresini kat kat yakacak demektir. İşte bu yüzden en büyük yıldızlar, özellikle de ömrünün sonunda çökmeyi önlemek için radyasyon basıncına bağımlı olurlar; çünkü ısıdan çok ışık üretirler. Bu süreç hipernova patlamasının gelişini hızlandırır.

Nitekim bir an durup düşünün: 250 Güneş kütlesindeki bir yıldızın çekirdeğinin her büzülüşünde, daha üst gaz katmanları sıkışıp yanacaktır. Bu da çekirdeğin çökmesini geciktiren şişmeye yol açarak yıldız ömrünü uzatacaktır. Oysa yıldızı şişirmek için gama ışını basıncına duyulan ihtiyaç arttıkça yukarıda anlattığım kısır döngü ortaya çıkar. Bakın nasıl?

Hipernova kısır döngüsü

Yıldız daha çok gama ışını üretir, bunlar daha sıkışık ve yoğun gaz katmanlarındaki daha çok atomla çarpışır. Böylece daha çok elektron ve pozitron üreterek enerji kaybeder. Kısacası yıldızı ayakta tutan radyasyon basıncı gidip-gelmeye başlar. Yıldız tıpkı aritmi bozukluğu olup da düzensiz atan bir kalp gibi zonklamaya başlar. Sonunda radyasyon basıncı yeni gaz katmanları yakarak yıldız ömrünü uzatmaya fırsat kalmadan aniden azalır, yıldız kendi üzerine çöker ve hipernova halinde patlar.

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

Süpernova ve hipernovalar patlarken uzaya ışık hızının onda biri ila yüzde 99’u arasında giden gaz jetleri püskürtür. Bunlar da gama ışını patlamalarına yol açar.

 

Ancak metalik yıldızlar geç patlar

Buraya dek süpernova ve hipernovaların temel oluşma mekanizmalarını gördük. Gama ışınlarının etkisine de değindik; ama hipernovalarla ilgili asıl gizem, bunların patlama sırasında üretmesi gereken gaz jetlerini teleskopla bakınca göremiyor olmamızdır. Dolayısıyla bu gaz jetlerinin saçması gereken ve sadece hipernova sırasında açığa çıkan şiddetli gama ışını patlamalarını da pek göremiyoruz.

Peki neden öyle? Sorunun cevabı bir yıldızın hipernova olarak patlamasını önleyen ya da geciktiren iki ek faktörde yatıyor. Bu faktörler yıldızın metalik olma oranı ve kendi çevresinde dönme hızıdır. Öyle ki fizikçiler hidrojen ve helyumdan ağır olan bütün elementleri metalik elementler olarak adlandırıyor.

Hipernovalar da popülasyon III yıldızları, yani son 5 milyar yılda oluşan yıldızlar arasında görülür. Bunun nedeni, bu yıldızların önceki kuşaklara göre daha fazla ağır element içermesidir. Sonuçta eski yıldızlar patlarken vanadyum ve titanyum gibi ağır elementler sentezler. Bunları patlama sırasında gaz ve toz halinde uzaya saçarlar. Yeni yıldızlar haliyle metal zengini gaz bulutlarından oluşur.

Dahası metalik yıldızların hipernova olarak patlaması gecikir. Neden derseniz: Ağır elementler içeren yıldızlar daha ağdalı ve yoğun olacaktır. Bu nedenle nükleer yakıtını bitirince daha hızlı çökecektir. Bu süreçte üst gaz katmanları daha çabuk sıkışarak alev alacaktır. Kısacası metalik yıldızlar, çekirdeğin üstündeki hidrojen ve helyum katmanlarını daha çabuk yakmaya başlar. Bu da yıldız ömrünü uzatır.

Buna rağmen hipernova kaçınılmazdır

Peki bu neden öyle derseniz: Ağır elementler büyük atom çekirdekleri ile bunların çevresinde dönen daha fazla elektrondan oluşur. Bu da gama ışınlarının çarpacak daha çok atom çekirdeği bulması ve daha çok sayıda elektronla pozitron açığa çıkarması anlamına gelir. Özetle metalik yıldızlar daha şiddetli gama ışınları ve radyasyon üretir. Ancak, gama ışınları da daha çok elektron-pozitron çifti üreterek daha hızlı enerji kaybeder. Hipernova kaçınılmazdır; ama bazı yıldızlarda yine de gecikebilir:

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

Süpernovaların ışığı doğrudan enerjisine orantılıdır ve biz bu enerjiyi teorik olarak biliriz. Böylece süpernovalar galaksilerin uzaklığını ölçmemizi sağlar. İşte uzak CR7 galaksisi.

 

Yıldız yaşatan merkezkaç kuvveti

Bu kez devreye yıldızın kendi çevresinde dönme hızı giriyor. Bir yıldız kendi çevresinde ne kadar hızlı dönerse dış katmanları merkezkaç kuvvetiyle uzağa o kadar şiddetli savrulmak ister. Böylece süper kütleli yıldızların kendi ağırlıyla çökmesini önleyen faktörler dörde çıkar: Isı, ışık (radyasyon basıncı, nötrino kaçışı), metalik olma oranı ve merkezkaç kuvveti.

Biz de bunu kısaca açıklayabiliriz: Bir yıldızın metalik element oranı ne kadar yüksekse (on binde 1 ila binde 2) ve kendi çevresinde ne kadar hızlı dönüyorsa o yıldızın hipernova olarak patlaması da o kadar gecikecektir. Hipernovalar elektron-pozitron çifti yaratımından kaynaklandığı için bunları eş dengesizliği süpernovaları olarak da adlandırıyoruz.

İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem

Temsili hipernova patlaması.

 

Hipernova ve ağırlık sorunu

Bir yıldızın kütlesi ne kadar büyükse kendi üzerine çökmesi o kadar ani olur. Siz de bundan yola çıkarak süper kütleli yıldız çekirdeklerinin de daha ağır olacağını düşünebilirsiniz. Doğrudur ki bu süper kütleli çekirdeklerin daha büyük bir kısmı bir anda çöküp kara deliğe dönüşecektir. Öyleyse soru şunu sorabiliriz: Peki en ağır yıldızlar neden hiç patlamadan direkt kara delik halinde çökmüyor?

Bu şekilde çöken yıldızlar var; ama bunların çekirdeği en fazla 15 Güneş kütlesinde oluyor. Oysa hipernova olarak patlayan ve 130-250 Güneş kütlesinde olan yıldızların çekirdek kütlesi genellikle 25 Güneş kütlesini aşıyor.

Kısacası en ağır yıldızlar değil, daha hafif yıldızlar patlamadan direkt kara deliğe dönüşüyor. Evet, bunun nedeni yeterli kütleye sahip olmamaları: Yıldız çekirdeği kara deliğe dönüşünce, yıldızı oluşturan kalın gaz tabakasını hemen yutmaya başlıyor. Ancak, yıldızda yeterli gaz olmayınca, kara deliğe düşen en alt gaz katmanları da kara deliğin gaz yutma kapasitesini aşamıyor.

Böylece kara deliğin çevresinde yeterince kalın bir gaz tabakası birikmiyor. Dolayısıyla biriken gazlar suyun beton etkisi yapması gibi sertleşmiyor ve kendi üstüne çöken gaz katmanlarının geri sekmesini sağlamıyor. Geri sekme olmayınca süpernova da olmuyor. Ancak çekirdeği 20 Güneş kütlesinden ağır olan yıldızlar güçlü bir şekilde patlıyor (veya çekirdeği 15 Güneş kütlesinde olup da fazla metal içeren ve kendi çevresinde hızlı dönen yıldızlar). Gelelim gama ışını patlamalarının görünürde yokluğuna (videoda çekirdekten oluşan hipernova ve gaz jeti oluşumu):

İlgili yazı: Gezegenler Güneş Çevresinde Nasıl Dönüyor?

 

Evrendeki en şiddetli patlamalar

Hiperaktif süper kütleli kara delikleri (kuasarları) saymazsak evrendeki en şiddetli patlamalar hipernovalardır. Bunlar 100 x 1044 Joule enerji veya 1052 ergden daha fazla kinetik enerji üretir.

Bu sırada yüzlerce Dünya’dan daha ağır bir nikel kütlesini buharlaştırarak uzaya ışık hızının yüzde 99’u ile püskürtür. Bu tür süper gaz jetlerinin de 2 saniyeden 1 dakikaya kadar uzun süreli gama ışını patlamaları üretmesi gerekir.

İşte uzaya bakınca biz bunları göremiyoruz; yani beklediğimiz kadar çok sayıda gama ışını patlaması göremiyoruz. Elbette başta 1998 yılında gözlemlenen ilk hipernova SN 1998bw’yi ve yol açtığı gama ışını patlaması GRB 980425’i teleskopla gördük. Buna ek olarak 10-12 kadar yeni hipernova gözlemledik; ama istatistikler hipernovaları daha sık görmemiz gerektiğini gösteriyor.

Biz de hipernova işaretçisi olarak beklenenden daha az gama ışını patlaması tespit ettiğimize göre, bazı hipernovalar güçlü bir ışık saçmadan patlıyor demektir. En azından Dünya’dan bakınca görülecek kadar güçlü ışık saçmıyorlar. Peki süpernovalardan 100 kat güçlü olabilen hipernovaların ışık saçmasına ne mani oluyor? (Videoda süpernova ve nötron yıldızı oluşumu).

İlgili yazı: Bilinen Evrenin En Aşırı Üç Kara Deliği

 

Gama ışınlarını baskılamak

Bunu anlamak için süpernova ve hipernovaların neden normalde kutuplarından uzaya gama ışını ve yüksek hızlı gaz jetleri saçtığına bakalım: Bütün yıldızlar güçlü manyetik alanlar üretir ve Dünya’nın manyetik alanında gördüğümüz gibi manyetik alan çizgileri, yıldızın bir kutbundan çıkarak diğer kutbundan çekirdeğine batar.

Hipernova patlaması sırasında püsküren gazların bir kısmı da manyetik alanın gücüne kapılıp manyetik alan çizgilerini izleyerek kutuplara ulaşır ve yine manyetik alan tarafından uzaya püskürtülür.

Hipernovalar da çok güçlü olduğu için kutuplardan uzaya, ışık hızının yüzde 99’u ile gidebilen gaz jetleri ve hatta nikel buharı jetleri püskürtürler. Bu kadar yüksek enerjili bir olay da aynı zamanda kutuplardan şiddetli gama ışınlarının yayılmasına neden olur. Bunlara uzun süreli gama ışını patlamaları deriz. Peki gama ışınları hipernova için neden gereklidir?

İlgili yazı: Yapay Zeka Nedir ve Nasıl Çalışır?

Hipernova-10-kat-güçlü-patlayan-ölüm-yıldızları

Hipernova patlaması ve oluşturduğu ipliksi gaz bulutu (bulutsu). temsili.

 

Gama ışını patlamaları neden önemli?

Hipernovaların süpernovalardan yüz kata kadar daha şiddetli patlamalar olmasını açıklamak açısından önemli:

Yukarıda anlattığımız üzere tipik bir süpernovayı 1) alt gaz katmanlarından geri seken gazlar, 2) nötrino kaçışı / gama ışını radyasyon basıncı ve 3) üst gaz katmanlarında meydana gelen termonükleer patlamalar tetikler.

Hipernovalar ise ekstra enerjisini kutuplarından uzaya püsküren gaz jetlerinden alır. Bunlar ölen yıldızın gaz katmanlarını süpernovalardan daha hızlı püskürtür ve daha parlak gama ışınları saçar. Gama ışınları da hem patlama şiddetini, hem de parlaklığını artırır.

Öyleyse tanım gereği bütün hipernovaların gaz jetleri ve uzun süreli gama ışını patlamaları üretmesi gerekir. Peki neden bunları her zaman göremiyoruz?

İlgili yazı: Floresan Hayvanlar Neden ve Nasıl Işık Saçıyor?

Hipernova-10-kat-güçlü-patlayan-ölüm-yıldızları

Işık saçmayan hipernovaların ışığını kesen mekanizmayı gösteren çizim: Gaz kozaları gama ışınlarını ve gaz jetini kesiyor. Büyütmek için tıklayın.

 

Gaz kozaları yüzünden

Hipernovaların şiddetli gama ışını patlamaları, çekirdek çökünce yeni oluşan kara deliğin kutuplarının üzerinde biriken ve gaz jeti halinde uzaya püskürmek için sırasını bekleyen gaz bulutlarını ısıtıyor. Böylece gama ışınları kendini ayağından vuruyor; çünkü aşırı ısıttığı gaz bulutları uzaya yayılan kalın gaz kozaları oluşturuyor.

Bunlar da alttan gelen gaz jetini emip yok ediyor veya gama ışınlarını emiyor. Bazen hipernova gaz jetleri kozayı yarıp uzaya çıkıyor ve o zaman şanına yaraşır parlak hipernovalar görüyoruz. Bazen de gaz jetleri kesiliyor ve soluk hipernovalar oluşuyor.

Oysa bizler, bu kozaları ya soluk olduğu için ya da kısa sürede uzaya dağıldığı için göremiyorduk. Bu nedenle gama ışını patlamalarının kendi önünü kesen gaz kozaları ürettiğini kanıtlayamıyorduk; ama Andalusya Astrofizik Enstitüsü’nden (IAA-CSIC) Dr. Christina Thöne ve ekibi nihayet bunu başardılar:

Kod adı SN 2017iuk olan Tip Ic süpernovaya bakarak saniyede 115 bin km hızla giden gaz jetleri ile gaz kozaları arasındaki bağıntıyı gösterdiler (Sonuçta hipernovalar bir süpernova türüdür). Öyle ki bu hipernova teleskoplarla zar zor görülen zayıf bir gama ışını patlamasına yol açmıştı.

Bir günlük hipernova

Bilim insanları hipernovanın gaz kozasını oluştuktan sonra bir gün içinde gözlemlemeyi başardılar. Her ne kadar kozada gizlenen gaz jetini görmeseler de kozanın şekli, genişleme hızı ve parlaklığına bakarak gaz jetinin hızını ışık hızının üçte biri olarak ölçebildiler. Gaz kozasının içyapısını çıkardılar ve gaz jetinin kozanın içinde dağılması ile gama ışınlarının kesilmesini gösteren simülasyonu da yaptılar.

İlgili yazı: Fizikçiler Schrödinger Kedisini Nasıl Kurtardı?

Gama ışını patlaması. Gerçekçi çizim.

 

Hipernova bileşenleri

Thöne ve ekibi bugüne dek görülen en hızlı hipernova gaz jetinin demir, kobalt ve nikel buharından oluştuğunu saptadı. Bu da ağır elementlerin teorilerde öngörüldüğü gibi yıldız patlaması sırasında oluşan yüksek basınçta gerçekleşen nükleer füzyon reaksiyonlarıyla sentezlediğini kanıtlıyordu.

Sonuç olarak biz de hipernova patlamalarının nasıl oluştuğunu ve ne tür aşamalar geçirdiğini görüp en büyük yıldızların nasıl öldüğüyle ilgili iyi bir fikir edindik. Örneğin tipik bir hipernova uzaya 10 Güneş kütlesinde gaz saçabilir ve ışık hızının üçte biriyle 0,4 Güneş kütlesinde nikel gaz jetleri oluşturabilir! 😮

Ancak, bugünkü en büyük yıldızlar, eski evrendeki en büyük yıldızların yanında cüce kalır ki bu da bizi en büyük ve en yaşlı süper kütleli kara deliklerin nasıl oluştuğu sorusuna getiriyor; çünkü bunda çözmemiz gereken bir sorun var:

İlgili yazı: Mars’ta Nasıl Oksijen ve Su Üreteceğiz?

Hipernova-10-kat-güçlü-patlayan-ölüm-yıldızları

Gaz jetini uzaya püskürtebilen nadir ve şiddetli bir hipernova patlaması.

 

İlk yıldızlar ve ilk kara delikler

Merak etmeyin, evrendeki en büyük süper kütleli kara deliklerin nasıl oluştuğunu evrenin en aşırı üç kara deliği yazısında gördük. Oysa süper kütleli kara deliklerin oluşması 10 milyar yıldan uzun süren meşakkatli bir süreç.

Nitekim son zamanlarda evrenin sadece 10 milyar yaşında olabileceğini gösteren yeni kanıtları henüz kesinleşmediği için yok saysak bile, resmi olarak 13,78 milyar yaşındaki evrenin ömrü buna yetmiyor. 40 milyar Güneş kütleli en büyük kara deliklerin evrenin yaşından daha uzun sürede oluşması gerekiyor. Öyleyse evrenden yaşlı kara delikler mi var?

Bu özellikle marjinal fizikçi Roger Penrose tarafından geliştirilen bir kozmoloji teorisinin konusu; ama bugün daha basit bir açıklamayı ele alacağız: Evrendeki en büyük süper kütleli kara deliklerin daha hızlı oluşmasını ve evrenin yaşını aşmamasını ne tür bir süreç sağlayabilir?

Bunun yanıtı bugün evrendeki en büyük kütleli yıldızlarla ilişkilidir (Evrenin En Büyük Yıldızı UY Scuti mi yazısında belirttiğim gibi, en kütleli ve en büyük yıldızlar iki ayrı şeydir). Günümüzde evrende 250 Güneş kütlesinden daha ağır yıldızlar oluşamaz; çünkü daha cüsseli yıldızlar, çekirdeğindeki yüksek basınç nedeniyle o kadar çok ısı üretir ki dış gazları uzaya üfleyip kilo verir. Bu da büyümeyi önler.

Oysa ilk yıldızlar farklıydı

Evrendeki ilk yıldızlar neredeyse tümüyle hidrojen ve helyumdan oluşuyordu; çünkü evrende lityum dışında ağır element yoktu. Diğer elementleri son 13 milyar yılda patlayan süpernovalar sentezleyip uzaya saçtı. Öte yandan ilk yıldızlar hafif elementlerden oluştuğu için düşük yoğunluktaydı. Bu yüzden de çekirdeğin yeterince sıkışıp nükleer füzyon başlatması için çok büyük kütle gerekiyordu. Bilim insanları da ilk yıldızların gaz üfleyip kilo vermeden 1200 Güneş kütlesine erişeceğini düşündüler! 😮

İlgili yazı: Satürn Halkaları Neden Hızla Yok Oluyor?

Galaksilerin merkezindeki süper kütleli kara delik. Temsili.

 

Ancak büyük bir sürpriz yaşadılar

1200 Güneş kütlesindeki yıldızlar elbette ki 250 Güneş kütlesindeki bir yıldızın patlamasıyla oluşan en şiddetli hipernovadan bile daha büyük bir kara delik oluşturacaktı. Eh, bir kara delik başlangıçta ne kadar büyükse, aradan geçen 13 milyar yılda 40-60 milyar Güneş kütlesine erişmesi de o kadar kolay olacaktı; ama yapılan hesaplamalar, ilk yıldızlardan kalan kara deliklerin bile küçük kaldığını gösterdi.

Öyleyse bugünkü kara delikler nereden geldi? Bilim insanları hemen bebek evrende daha büyük yıldızlar oluşup oluşmayacağını araştırmaya başladılar. Normalde en büyük yıldızların dev gaz bulutlarının çekirdeğinde oluşmasını beklersiniz. Sonuçta merkezde gaz basıncı yüksektir ve bunun da daha büyük yıldızlar oluşturması beklenir.

Oysa bebek evren sadece 1 milyar ışık yılı çapındaydı ve gaz yoğunluğu yüksek olsa da uzay boşluğu küçüktü. Kısacası gaz bulutlarının merkezinde 1200 Güneş kütleli yıldızlar oluşuyordu; ama bunlar ortam gazını ısıttığı için gazın çökmesini durduruyor, dolayısıyla yıldızların daha çok büyümesine engel oluyordu. Ancak, gaz bulutlarının kenarında durum farklıydı:

Burada gaz bulutları daha büyük yıldızlar oluşturacak kadar soğuktu (sonuçtu gazın yıldız halinde çökmesi için yavaşlaması ve bunun için de soğuması gerekir). İlk gaz bulutlarının kenar mahallelerinde yine 1200 Güneş kütleli dev yıldızlar oluştu. Ancak, bunların sayısı merkezden azdı ve ortam gazını çok ısıtmadıkları için daha çok büyümeye devam ettiler. Sonuçta…

10 bin Güneş kütlesine ulaştılar

İşte bunlar 2 milyon yıl içinde meganovalar halinde patlayarak ilk ve en cüsseli kara delikleri oluşturdular. Öyle ki evrendeki ilk kara delikler daha başlangıçta 3000 Güneş kütlesinde doğabiliyordu; yani en eski kara delikler orta boylu değildi. Daha baştan süper kütleli kara delikti. Böylece diğer yıldız kütleli ve orta boy kara delikleri hemen üstüne çekip yutarak hızla büyüdüler. Özetle en süper kütleli kara delikleri 10 bin Güneş kütleli ilk yıldızların kara delik kalıntıları oluşturdu.

İlgili yazı: İnsanlar Gelecek 100 Yılda Nasıl Evrim Geçirecek?

Hipernova-10-kat-güçlü-patlayan-ölüm-yıldızları

Hiperaktif süper kütleli kara deliklerin (kuasar) püskürttüğü gaz jetlerinin bulutsuları sıkıştırmasıyla doğan yeni yıldızlar. Temsili.

 

Hipernova tehlikeli mi?

Normalde yakında patlayan bir süpernovanın gama ışınları Dünya’ya ulaşırsa bizi Güneş’in zararlı ışınlarından koruyan ozon tabakasını yok eder ve atmosferin yüzde 20’sini de parçalayıp yok edebilir.

Bu da gezegendeki oksijen miktarını, hava basıncını ve radyasyon oranını artırarak Dünya’daki hayatı kısmen veya tamamen yok edebilir. Şanslıysak hayat en kötü senaryoda bile sürer; ama atmosferi incelen Dünya’da yaşam bir daha asla eskisi gibi olmayacaktır.

Öte yandan, Dünya’nın atmosferini incelten bu felaket ilk 20 milyon yılda gezegeni soğutacak olsa da atmosferimiz volkanik etkinliklere yüzeye çıkan gazlar sayesinde zamanla tazelenebilir. Tazelenmez; ancak hayat sürerse Dünya’nın yaşama elverişli olma süresi de paradoksal şekilde uzayabilir!

Sonuçta Güneş yaşlandıkça daha çok ısı ve ışık saçacak. Öyle ki 1 milyar yılda parlaklığını yüzde 10 artırarak Dünya’nın okyanuslarını buharlaştıracak. Oysa ince atmosferli bir Dünya 1 milyar yıl sonra bugünkü kadar sıcak olarak hayatı 500 milyon yıl daha destekleyebilecek. Evren çok garip bir yer. :p

Hipernovalara gelince

Bunlar süpernovalardan 10-100 kat güçlü patlamalar. Bu sebeple gezegenimize daha uzaktan (300 ışık yılı yerine 500 ışık yılı uzaktan) zarar verebilirler. Neyse ki çok nadirler. Dahası büyük kısmı da kendi oluşturduğu gaz kozasıyla, yine kendi ürettiği gama ışınlarının önünü kesiyor. Bu sebeple hipernovaların yaşamı yok etme ihtimali süpernovalardan daha düşüktür. Öyleyse kurtuluyoruz (?).

En azından bir süre için kurtuluyoruz. Peki evrendeki son kırmızı cüce de söndükten sonra insan uygarlığı yaşamak için gereken ısı ve ışığı nasıl üretecek? Onu da kara delik bombasında görebilir ve evrenin nasıl yok olacağına da hemen göz atabilirsiniz. Hepinize bol güneşli bir hafta dilerim.

VY Canis Majoris patlarsa


1Signatures of a jet cocoon in early spectra of a supernova associated with a γ-ray burst
2Heart of a stellar explosion revealed
3Formation of massive black holes in rapidly growing pre-galactic gas clouds

Add a Comment

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir