içinde Bilim

Süpernova Patlamasından Doğan Bir Yıldız: Evrenin Anka Kuşu… Nötron Yıldızı Hakkında Bilmediğiniz 10 Gerçek

Yazar Dergio 19 Mayıs 2022, 11:20

Bir süpernova patlamasından bir şeylerin hayatta kalabilmesi inanılmaz gibi görünebilir ancak şimdi biliyoruz ki evrende bazı büyük patlamalar arkalarında bir kalıntı bırakmaktadırlar. Bunlar da bugüne kadar keşfedilmiş en garip ve en ölümcül nesnelerdir. Dev bir yıldız süpernovaya dönüşürken infilak ettiğinde bu her zaman bir son değildir…

Öncelikle Nasıl Oluşur?
Güneş’ten 8 kat daha büyük yıldız süpernovaları, geride nötron yıldızı bırakırlar. Nötron yıldızları, kütlesi 10 ile 29 Güneş kütlesi arasındaki yıldızların çekirdeklerinin çökmesi sonucunda ortaya çıkarlar. Evrende bilinen ve gözlemlenebilmiş en yoğun yıldızlardır. Yoğunluklarının çok fazla olması sebebiyle aşırı sıkışıktırlar(kompakttırlar), bu nedenle boyutları da oldukça küçüktür. Tipik bir nötron yıldızının boyutu 10 kilometreler ile ifade edilirken kütleleri ise 1.4 ile 2.16 Güneş kütlesi arasında yer alır. Şöyle somutlaştırırsak: 1 çay kaşığı nötron yıldızı maddesi tam 1 milyar ton ağırlığındadır. Bu da Everest dağına eşit.
Yıldızlar dünyasının Zombileri… Yapıları nasıldır?
Güneş’ten en az 10 kat kütleli bir yıldız çekirdeğindeki hidrojen ve helyumu yakınca, bunları nükleer füzyon yoluyla demire dönüştürüyor. Ancak demiri nükleer füzyonla yakmak mümkün olmadığı için yıldızın çekirdeği aniden sönüyor. Yıldızın merkezinde süper küçük bir hacme çok fazla demir sıkışınca, metalik çekirdek hızla kendi ağırlığı üzerinde ezilerek buruşup çökmeye başlıyor. Ancak, o kadar hızlı çöküyor ki daha merkezdeki demir büzülmeden, yıldızın üst katmanları çekirdeğin üstüne çöküp demiri sıkıştırıyor.Bu da yıldızın üst katmanlarının, demir çekirdeğin dış yüzeyinden hızla yukarıya ve uzaya sekmesine yol açıyor. Bu sırada yıldızın orta katmanları aşırı sınıyor ve yıldız büyük bir şiddetle patlayarak dış katmanlarını uzaya savuruyor. İşte buna süpernova daha doğrusu Tip II süpernova diyoruz.(khosann.com)
İşte bu süpernova patlaması sonucu nötron yıldızları oluşuyor. Bunları yıldızlar dünyasının zombileri gibi düşünebilirsiniz. Çok tehlikeli ve gariptirler. Her yanımızda bulunmaktadırlar. Çekirdekteki basınç o kadar yoğundur ki atomlar bile birbirlerinin içine girerler. Atomlar sıkıca ezildiklerinde ve aralarında boşluk kalmadığında biriken devasa enerjinin bir şekilde boşalması gerekir. Çekirdek, yıldızın dış katmanlarını patlatır. Geride kalan ise süper yoğun bir nötron yıldızıdır. Nötron yıldızı, dev bir yıldızın kütlesine sahiptirancak çok küçük bir hacimde toplanmıştır. Bu da yoğunluğun inanılmaz yüksek olduğu anlamına gelir.
Yıldızların dansı…
Bütün genç nötron yıldızları kendi çevresinde fırıldak gibi dönerler. Saniyede yüzlerce kez kendi çevresinde dönen nötron yıldızları, süpernova sırasında yok ettikleri güneş sisteminden kalan gaz ve tozları üstüne çekiyor. Nötron yıldızları, oluşumları sırasında açısal momentumun korunumu sebebiyle aşırı hızlı bir biçimde dönmektedirler. Öyle ki bir turları saniyeler ve milisaniyeler arasında değişir.
Ardından, yıldızın şiddetli manyetik alanı bu gazları kuzey ve güney kutuplarından uzaya ışık hızının yüzde 90’ı ile püskürtüyor. Süper sıcak ve hızlı gaz jetleri, nötron yıldızının kutuplardan deniz feneri gibi ışık saçmasına yol açıyor.
Pulsar nedir?
Kendi çevresinde saniyede onlarca veya yüzlerce kez dönen nötron yıldızlarına atarca (pulsar) diyoruz. Neden bu kadar hızlı döndüklerine gelince: Nötron yıldızlarının en az 10 Güneş kütlesindeki dev yıldızların kalıntısı olduğunu hatırlayalım. Bu yıldızlar patlamadan önce kendi çevresinde Güneş gibi normal bir hızda dönüyor.
Ancak, fizikte momentumun korunumu ve açısal momentum diye bir şey var. Kısacası milyonlarca km çapındaki dev yıldız patladıktan sonra, kendi çevresinde dönmesini sağlayan açısal momentum 20 km çapındaki küçücük nötron yıldızına aktarılıyor. Böylece nötron yıldızı deli gibi hızlı dönmeye başlıyor (buz pateninde kollarınızı vücudunuza çekince daha hızlı dönmeniz gibi).
Neden “Nötron”?
Nötron yıldızları adını maddeyi süper sıkıştırmış olmasından alıyor. Öyle ki nötron yıldızlarının daha fazla çökerek kara deliğe dönüşmesini sadece bu çöküşe karşı koyan dejenere nötron basıncı durduruyor. Bunu anlamak için atomların yapısına göz atmamız yeterli.
Manyetik alan
Genç nötron yıldızları olan atarcaların bebeklik haline manyetar diyoruz. Bunlar süper güçlü bir manyetik alana sahip olan nötron yıldızları (zaten manyetar, manyetik yıldız demek).
Yüzey sıcaklığı 10 milyon dereceye ulaşan bebek nötron yıldızlarının manyetik alanı ise Dünyamızın manyetik alanından 1000 trilyon kat daha güçlü. Nitekim 100 milyar tesla şiddetinde manyetik alanı olan manyetarlar, 160 bin km uzaktan Dünya’daki bütün kredi kartlarını silebilir ve bütün bilgisayarları yakabilirler.
Dış çekirdekte büyük miktarda nötron var, ama nötronlar atomlardan çok daha küçük parçacıklar. Bu yüzden yüksek basınca rağmen tümüyle sıkışıp katılaşmıyor ve bunun yerine, Fermi sıvısı denilen özel bir akışkan şeklinde davranıyorlar (ağdalı diş macunu gibi yavaş akan bir sıvı düşünün). Kuarklar ise bildiğimiz en küçük atom altı parçacıklar. Bu nedenle iç çekirdekte basınç inanılmaz boyutlara ulaşmasına rağmen gaz halinde kaldıklarını düşünüyoruz. Yani bu şu anlama geliyor; yüzde 95 nötron içeriyor, fakat nötrondan oluşmuyor..
Bir Nötronda “hayat(!)”Nötron yıldızlarının yerçekimi o kadar güçlü ki yıldızın yüzeyinden roketle kalkmak için ışık hızının yarısına (saniyede 150 bin km) erişmeniz gerekiyor. Üstelik sadece 2000 km yüksekten nötron yıldızına düşseydiniz ışık hızının 5’te biri hızla yüzeye çarpar ve termonükleer patlamayla havaya uçardınız. Vücudunuz da tıpkı grafen malzemesi gibi tek atom kalınlığında olan ince bir katman halinde nötron yıldızı yüzeyine yayılırdı. Tereyağı gibi ekmeğe sürüldüğünüzü düşünün.Bu arada biliminsanlarına göre nötron yıldızı kabuğunun pürüzsüz olamaz. Nötron yıldızı yüzeyinde dağlar olmalı, ama bunlar en fazla 2 mm yüksekliğinde olabilir; çünkü yerçekimi çok güçlü. Ancak, bu mikro dağların her biri Everest kadar ağır.