Gökyüzümüz yıldız hayaletleri denizinde batırılmış; milyonlarca yıldır ölmüş olan potansiyel fantomların hepsini henüz bilmiyoruz. Bugün tartışacağımız şey bu. Yıldızlarımızın en büyüğüne ne olur ve içinde bulunduğumuz evrenin makyajını nasıl etkiler.
Bu yolculuğa Yengeç Bulutsusu'nu izleyerek başlıyoruz. Güzel renkleri dışa doğru karanlık boşluğa uzanır; bin yıl önce meydana gelen şiddet olayını içeren göksel mezar. Ulaşırsınız ve bileğinizin hareketi ile geri sarmaya başlarsınız ve bu güzel bulutsunun küçülmeye başladığını izlersiniz. Saat geriye doğru sarıldığında, bulutsunun renkleri değişmeye başlar ve bunların tek bir noktaya daraldığını fark edersiniz. Takvim 5 Temmuz 1054'e yaklaştıkça, gaz halindeki bulut aydınlanır ve gökyüzünde dolunay kadar parlak ve gün boyunca görülebilen tek bir noktaya yerleşir. Parlaklık kaybolur ve sonunda orada bir ışık noktası vardır; bugün görmediğimiz bir yıldız. Bu yıldız öldü, ancak şu anda bunu bilemezdik. Bu tarihten önce bir gözlemciye, bu yıldız diğer tüm yıldızların yaptığı gibi sonsuz görünüyordu. Yine de, ayrıcalıklı bakış açımızdan bildiğimiz gibi, bu yıldız süpernovaya gitmek ve bugün gözlemlediğimiz en muhteşem bulutsulardan birini dünyaya getirmek üzeredir.
Yıldız hayaletleri, evren boyunca dağılmış gördüğümüz büyük yıldızların çoğunu tanımlamanın uygun bir yoludur. Pek çoğunun fark etmediği şey, evrene derinlemesine baktığımızda, sadece geniş mesafelere bakmıyoruz, aynı zamanda geriye bakıyoruz. Evrenin oldukça iyi bildiğimiz temel özelliklerinden biri, ışığın sınırlı bir hızda seyahat etmesidir: yaklaşık 300.000.000 m / s (kabaca 671.000.000 mph). Bu hız, birçok zorlu test ve fiziksel kanıtla belirlenmiştir. Aslında, bu temel sabiti anlamak, hem Genel Görelilik hem de Kuantum Mekaniği açısından, evren hakkında bildiklerimizin çoğunun anahtarıdır. Buna rağmen, ışığın hızını bilmek, yıldız hayaletleri ile ne demek istediğimi anlamanın anahtarıdır. Görüyorsunuz, bilgi ışık hızında hareket ediyor. Yıldızlardan gelen ışığı onları gözlemlemek için kullanırız ve bu şekilde nasıl çalıştıklarını anlarız.
Bu zaman gecikmesinin iyi bir örneği kendi güneşimizdir. Güneşimiz yaklaşık 8 ışık dakika uzaklıktadır. Yani yıldızımızdan gördüğümüz ışığın, yüzeyden yeryüzündeki gözlerimize yolculuk yapmamız 8 dakika sürüyor. Güneşimiz şu anda aniden yok olsaydı, 8 dakika boyunca bilemezdik; bu sadece gördüğümüz ışığı değil, bize uygulanan yerçekimi etkisini de içerir. Eğer güneş şu anda yok olsaydı, kütleçekimsel bilginin bize artık kütleçekimsel olarak bağlı olmadığımızı bildirmek için var olmayan yıldızımız hakkındaki yörüngesel yolumuzda 8 dakika daha devam edecektik. Bu, ne kadar hızlı bilgi alabileceğimize dair kozmik hız sınırımızı belirler; bu da, evrenin derinliklerinde gözlemlediğimiz her şeyin, amount x ’miktarından yıllar önce as x’ olduğu için bize geldiği anlamına gelir. Bu, 10 yıl önce olduğu gibi bizden 10 ışık yılı uzakta bir yıldız gözlemlediğimiz anlamına geliyor. O yıldız şu anda ölseydi, 10 yıl daha bilemezdik. Böylece bunu “yıldız hayaleti” olarak tanımlayabiliriz; yerinde bakış açısından ölmüş, ama hala hayatta ve bizimkinde iyi bir yıldız.
Önceki bir yazımda (Yıldızlar: Hayatta Bir Gün) ele alındığı gibi, bir yıldızın evrimi karmaşık ve oldukça dinamiktir. Yıldızın ilk etapta oluşup oluşmayacağını belirlemekten, söz konusu yıldızın büyüklüğüne ve ömrüne kadar her şeyde önemli bir rol oynar. Yukarıda bahsedilen önceki makalede, yıldız oluşumunun temellerini ve ana dizi yıldızları dediğimiz şeyin yaşamını, daha doğrusu kendi güneşimize çok benzeyen yıldızları anlatıyorum. Bir ana dizi yıldızının oluşumu ve yaşamı ile tartışacağımız yıldızlar oldukça benzer olmakla birlikte, araştıracağımız yıldızların ölme biçiminde önemli farklılıklar vardır. Ana dizi yıldız ölümleri ilginçtir, ancak bu büyük yıldızların sona erdiği uzay-zaman bükme yollarıyla neredeyse hiç karşılaştırılmazlar.
Yukarıda belirtildiği gibi, Yengeç Bulutsusu'nun merkezinde bulunan uzun zamandır gitmiş yıldızı gözlemlerken, bu nesnenin dolunay kadar parlak parladığı ve gün boyunca görülebildiği bir nokta vardı. Bir şeyin bu kadar parlak olmasına neden olan şey, en yakın göksel komşumuzla karşılaştırılabilir olurdu? Yengeç Bulutsusu'nun 6.523 ışık yılı uzakta olduğu düşünüldüğünde, ayımızdan yaklaşık 153 milyar kat daha uzak olan bir şeyin ay kadar parlak olduğu anlamına geliyordu. Bunun nedeni, yıldız öldüğünde süpernovaya gitmesiydi, bu da güneşimizden çok daha büyük yıldızların kaderi. Güneşimizden daha büyük yıldızlar ölümü üzerine iki aşırı uçta olacaklar: nötron yıldızları ve kara delikler. Her ikisi de astrofizik dersinde haftalara yayılabilecek değerli konulardır, ancak bugün bizim için, bu yerçekimi canavarlarının nasıl oluştuğunu ve bunun bizim için ne anlama geldiğini ele alacağız.
Bir yıldızın hayatı, kendi kütleçekimsel varlığının kavrayışının içerdiği kaçak füzyonun hikayesidir. Bir yıldızın çekirdeğindeki kaynaştırma elemanlarından gelen dış basıncın, yıldızın kütlesi nedeniyle uygulanan içe doğru yerçekimi basıncına eşit olduğu bu hidrostatik dengeye diyoruz. Tüm yıldızların çekirdeğinde hidrojen helyuma kaynaşır (ilk başta). Bu hidrojen, yıldızın doğduğu, kaynaşmış ve çökmüş olan bulutsudan geldi ve yıldıza ilk yaşam şansını verdi. Yıldızın ömrü boyunca, hidrojen tüketilecek ve yıldızın merkezinde gittikçe daha fazla helyum “kül” yoğunlaşacaktır. Sonunda, yıldız hidrojenden bitecek ve füzyon kısa bir süre duracaktır. Geçici olarak meydana gelmeyen füzyona bağlı olmayan bu dış baskı eksikliği yer çekiminin kazanmasına izin verir ve yıldızı aşağıya doğru ezer. Yıldız küçüldükçe, yıldızın çekirdeğindeki yoğunluk ve dolayısıyla sıcaklık artar. Sonunda belli bir sıcaklığa ulaşır ve helyum külü erimeye başlar. Tüm yıldızlar hayatının ana bölümünde ve ölümünün ilk aşamalarında bu şekilde ilerler. Ancak, burada güneş boyutlu yıldızlar ve devasa yıldızlar kısmen tartıştığımız yerler.
Kabaca kendi güneşimizin büyüklüğüne yakın bir yıldız, karbona ulaşıncaya kadar bu süreçten geçecektir. Bu boyuttaki yıldızlar karbonu kaynaştıracak kadar büyük değildir. Böylece, tüm helyum oksijene ve karbona kaynaştığında (burada kapsanmayacak kadar karmaşık iki işlemle) yıldız, füzyonu başlatmak için yeterince oksijen ve karbonu “ezemez”, yerçekimi kazanır ve yıldız ölür. Ancak güneşimizden yeterince kütleye sahip olan kütleler (kütlenin yaklaşık 7 katı) bu elementleri geçmeye devam edebilir ve parlamaya devam edebilir. Bu göksel fırınların kalbindeki dinamik etkileşimler olan bu “ezme ve sigortalama” sürecini devam ettirmek için yeterli kütleye sahipler.
Bu daha büyük yıldızlar, karbona ve oksijene, silikondan geçerek füzyon işlemlerine kadar demire kadar devam edecekler. Demir, bu yanan behemothlar tarafından söylenen ölüm notudur, çünkü demir şimdi ölmekte olan çekirdeklerini doldurmaya başladığında, yıldız ölüm atar. Ancak bu devasa enerji yapıları geceye sessizce gitmez. En görkemli yollarla dışarı çıkarlar. Demir olmayan elementlerin sonuncusu çekirdeklerinde kaynaştığında, yıldız iyi bir şekilde unutulmaya başlar. Yıldız, yerçekiminin acımasız tutuşundan kurtulmanın hiçbir yolu olmadığı için kendi üzerine çöküyor ve sonraki elementlerin yaşam katmanlarından sonraki katmanlarını eziyor. Bu içe doğru serbest düşüş, belirli bir boyutta, ihlal edilmesi imkansız bir kuvvetle karşılanır; yıldızı dışarı doğru geri sekmeye zorlayan bir nötron dejenerasyon basıncı. Bu büyük kütleçekimsel ve kinetik enerji, evreni aydınlatan ve bir anda tüm galaksileri gölgede bırakan bir öfke ile geri döner. Bu öfke evrenin hayat kanıdır; davul senfoni galaktikte atıyor, çünkü bu yoğun enerji uranyuma kadar demirden daha ağır elementlerin kaynaşmasına izin veriyor. Bu yeni elementler, bu kozmosun derinliklerine fırlatan enerji dalgalarını sürerek, evreni bildiğimiz tüm elementlerle tohumlayarak, bu inanılmaz kuvvetle dışa vuruluyor.
Ama geriye ne kaldı? Bu muhteşem olaydan sonra ne var? Her şey yine yıldızın kütlesine bağlı. Daha önce de belirtildiği gibi, ölü büyük bir yıldızın aldığı iki form bir Nötron Yıldızı veya bir Kara Delik'tir. Bir Nötron Yıldızı için oluşum oldukça karmaşıktır. Aslında, açıkladığım olaylar, süpernovadan sonra kalan tek şey dejenere bir nötron topudur. Dejenere, maddenin fizik tarafından izin verilen sınırlara sıkıştırıldığında aldığı bir forma uyguladığımız bir terimdir. Dejenere olan bir şey çok yoğundur ve bu bir nötron yıldızı için çok geçerlidir. Etrafında duymuş olabileceğiniz bir sayı, bir çay kaşığı nötron yıldızı malzemesinin yaklaşık 10 milyon ton ağırlığında ve yaklaşık 4 ° C'de veya% 40 hızda bir kaçış hızına (yerçekimi çekmekten kurtulmak için gereken hız) sahip olacağıdır. ışığın. Bazen nötron yıldızı inanılmaz hızlarda dönmeye bırakılır ve biz bunları pulsarlar olarak adlandırırız; onları nasıl tespit ettiğimizden türetilmiştir.
Bu tür yıldızlar çok fazla radyasyon üretir. Nötron yıldızları muazzam bir manyetik alana sahiptir. Bu alan yıldız atmosferindeki elektronları inanılmaz hızlara hızlandırır. Bu elektronlar, radyo dalgalarını, X-Işınlarını ve gama ışınlarını (ne tür bir nötron yıldızı olduğuna bağlı olarak) serbest bırakabilecekleri nötron yıldızının manyetik alan çizgilerini kutuplarına kadar takip eder. Bu enerji kutuplara yoğunlaştığı için, bir deniz fenerinden çıkan ışık ışınları gibi davranan yüksek enerji ışınlarıyla bir tür deniz feneri etkisi yaratır. Yıldız döndükçe, bu kirişler saniyede birçok kez süpürülür. Eğer Dünya ve dolayısıyla gözlem ekipmanımız bu atarcaya doğru yönelirse, yıldızların ışınları üzerimizde yıkadıkça bu enerji “atımlarını” kaydedeceğiz. Bildiğimiz tüm pulsarlar için, bu enerji ışınlarının bize zarar vermesi için çok uzaktayız. Fakat bu ölü yıldızlardan birine yakın olsaydık, gezegenimiz üzerinde yıkanan bu radyasyon sürekli bildiğimiz gibi yaşamın tükenmesine neden olur.
Ölü bir yıldızın aldığı diğer biçim; bir kara delik? Bu nasıl oluyor? Dejenere malzeme maddeyi ezebildiğimiz kadar uzaksa, bir kara delik nasıl görünür? Basitçe söylemek gerekirse, kara delikler hayal edilemeyecek kadar büyük bir yıldızın sonucudur ve bu nedenle çökme üzerine bu nötron dejenerasyon basıncını “kırabilen” gerçekten büyük miktarda maddedir. Yıldız esasen öyle bir kuvvetle içe doğru düşüyor ki bu görünüşte fiziksel limiti ihlal ediyor, kendi üzerine dönüyor ve uzay zamanını sonsuz yoğunluk noktasına sarıyor; tekillik. Bu şaşırtıcı olay, bir yıldızın güneşimizin sahip olduğu kütle miktarının kabaca 18 katına sahip olması ve öldüğü zaman, gerçekte aşırı fiziğe giden bir özettir. Bu “ekstra kütle”, bu dejenere nötron topunu çökmesine ve sonsuzluğa düşmesine izin veren şeydir. Düşünmek hem korkutucu hem de güzel; uzayzamanda fiziğimiz tarafından tam olarak anlaşılmayan bir nokta ve bildiğimiz bir şey var. Kara deliklerle ilgili gerçekten dikkat çekici olan şey, bize karşı çalışan evren gibi olmasıdır. Bir karadelikteki süreçleri tam olarak anlamak için ihtiyacımız olan bilgiler, olay ufku dediğimiz bir perdenin arkasında kilitlenir. Bu, karadelik için bu noktanın ötesinde herhangi bir şeyin bundan çıkacak gelecekteki yolları olmadığı bir karadelik için geri dönüşün olmadığı noktadır. Hiçbir şey çekirdeğindeki çökmüş yıldızdan bu mesafeden kaçmıyor, hatta ışık bile değil ve bu nedenle hiçbir bilgi bu sınırı terk etmiyor (en azından kullanabileceğimiz bir biçimde değil). Bu gerçekten şaşırtıcı nesnenin karanlık kalbi, arzulanan bir çok şey bırakıyor ve bilinmeyenleri denemek ve tanımak için alemine girmemizi istiyor; meyveyi bilgi ağacından kavramak.
Şimdi söylemek gerekir ki, bugüne kadar kara delikler ile araştırma yolunda çok şey var. Profesör Stephen Hawking gibi fizikçiler, diğerlerinin yanı sıra, bir kara deliğin nasıl çalıştığının arkasındaki teorik fizik üzerinde yorulmadan çalışıyorlar, fiziğimizi en iyi şekilde kullanmaya çalıştığımızda ortaya çıkan paradoksları çözmeye çalışıyorlar. Bu tür araştırmalar ve bunların sonraki bulguları hakkında birçok makale ve makale var, bu yüzden hem anlayıştaki sadeliği korumak hem de bu sorunları çalıştıran şaşırtıcı zihinlerden uzak durmak istememek için karmaşıklıklarına dalmayacağım. Birçoğu, tekilliğin, fiziksel olarak ne olduğunu tamamen temsil etmeyen bir matematiksel merak olduğunu öne sürüyor. Bir olay ufkunun içindeki maddenin yeni ve egzotik biçimler alabilmesi. Genel Görelilikte, kütlesi olan herhangi bir şeyin bir kara deliğe çökebileceğini de belirtmek gerekir, ancak genellikle bir kitle aralığına, bu kütle aralığında olandan daha az bir şeyle bir kara delik oluşturma olarak olabilir. Ancak fizik okuyan biri olarak, şu andan itibaren, bu yerçekimi spektrumları içinde gerçekte olup bitenlerle çok yakından ilgilenen fikirlerin ilginç bir kesitindeyiz.
Bütün bunlar beni yapılması gereken bir noktaya geri getiriyor. Tanınması gereken bir gerçek. Bu büyük yıldızların ölümlerini tarif ettiğim gibi, meydana gelen bir şeye dokundum. Yıldız kendi enerjisinden koparıldıkça ve içeriği evrene doğru dışarı üflenirken, nükleosentez adı verilen bir şey oluyor. Bu, yeni elementler yaratmak için elementlerin kaynaşmasıdır. Hidrojenden uranyuma kadar. Bu yeni elementler inanılmaz bir hızda dışarı doğru püskürtüldü ve bu nedenle tüm bu elementler sonunda moleküler bulutlara dönüşecek. Moleküler bulutlar (Karanlık Bulutsular), kozmosun yıldız kreşleridir. Yıldızların başladığı yer burasıdır. Ve yıldız oluşumundan, gezegen oluşumu elde ederiz.
Bir yıldız olarak, söz konusu yıldızın doğduğu moleküler buluttan oluşan bir enkaz bulutu onun etrafında dönmeye başlar. Bu bulut, şimdi bildiğimiz gibi, süpernovalarımızda pişirilen tüm unsurları içeriyor. Karbon, oksijen, silikatlar, gümüş, altın; hepsi bu bulutta var. Bu yeni yıldız hakkındaki bu toplanma diski, bu zenginleştirilmiş ortamdan birleşen gezegenlerin oluştuğu yerdir. Kaya ve buz topları çarpışıyor, birikiyor, parçalanıyor ve sonra yerçekimi bu yeni dünyaları olasılık adalarına kalıplamak için gayretli ellerini çalıştırırken yeniden şekillendiriliyor. Bu gezegenler, bu felaket patlamasında sentezlenen aynı elementlerden oluşur. Bu yeni dünyalar bildiğimiz gibi yaşam için planlar içeriyor.
Bu dünyalardan birinde belirli bir hidrojen ve oksijen karışımı oluşur. Bu karışım içinde, basit bir paterni takip eden kopya zincirleri oluşturmak için belirli karbon atomları oluşur. Belki milyarlarca yıl sonra, ölmekte olan yıldız tarafından evrene itilen bu aynı unsurlar, kozmos olan görkemine bakıp takdir edebilecek bir şeye hayat verirken kendini bulur. Belki de bir şey, içindeki karbon atomunun ölmekte olan bir yıldızda yaratılanla aynı karbon atomu olduğunu ve bu karbon atomunun doğru zaman. Uzun ölü bir yıldızın son ölen nefesi olan enerji, yaşamın ilk nefesini alıp yıldızlara bakmasına izin veren enerjiydi. Bu yıldız hayaletleri atalarımızdır. Formdalar, ancak yine de kimyasal belleğimizde kalırlar. İçimizde varlar. Biz süpernova'yız. Biz yıldız tozuyuz. Yıldız hayaletlerinden geldik…
