NÖTRON YILDIZLARI HAKKIN DA GENEL BİLGİ:

Yıldızların değişik yaşam şekilleri hakkındaki bilgilerimizi giderek genişletmeye devam ediyoruz. Daha önceki yazılarımızda da anlattığımız gibi içlerindeki yakıtı bitiren yıldızlar, kütlelerine bağlı olarak çöküyor ve yaşamlarına bir kırmızı dev, bir kahverengi cüce, bir beyaz cüce olarak devam ediyor veya büyük bir patlamayla dağılıp yok oluyorlar. Kural şu; bir yıldızın kütlesi ne kadar büyükse ortalama ömrü de o ölçüde az oluyor. Örneğin kütlesi Güneş'ten 15 kat büyük olan bir yıldız 10 milyon yıl, kütlesi Güneş'ten 30 kat büyük olan bir yıldız ise yalnızca 1 milyon yıl varlığını sürdürüyor. Bu sayımızda değişik bir sondan bahsedeceğiz ‘‘Nötron Yıldızı’’. Önce yıldızın ismini aldığı nötron ne demek onu öğrenerek başlayalım. Nötronlar atomaltı parçacıklar olup protonlarla birlikte atom çekirdeklerini oluştururlar. Tipik bir atomda protonlar ve nötronlar, atomun ağırlıkça yüzde 99,9’unu oluşturduğu halde hacminin 0,0000000000001’ini kaplayan ve çekirdek adı verilen çok yoğun merkez bölgesinde bulunurlar. Atom hacminin çok büyük bir bölümü çekirdeğin çevresinde göreceli olarak büyük uzaklıklarda dönen ve kütleleri proton ve nötronlara göre çok küçük olan elektronlarca doldurulur. Bununla birlikte, nötron yıldızlarında nötronlar katı ve çok sıkıştırılmış bir biçimde yan yana bulunurlar. Güneş’in atomlarındaki tüm elektronları koparıp çekirdekleri yan yana getirdiğinizi düşünün. Bir nötron yıldızı elde edersiniz. Nötron yıldızlarının yoğunlukları hayal bile edilemeyecek kadar yüksektir: yaklaşık olarak santimetreküpte 1 milyar tondur. Bunun ötesinde bu küre saniyede 1 ile 1000 devir arasında çok yüksek hızlarla dönmektedir. Manyetik alanı Dünya’mızınkinden trilyonlarca kat kuvvetli olan nötron yıldızları, periyodik atma (puls) biçiminde yoğun radyo dalgaları yayarlar. Beyaz cüceler ve nötron yıldızları, yapılarındaki sıkıştırılmış atom altı parçacıkların dirençleri nedeniyle daha fazla çökemez, büzülemezler. Sonsuza kadar bu dengeli durumlarını koruyabilirler.

Milattan sonra 1054 yılında Çin’de hüküm süren Sung hanedanının tarihçileri, Boğa Takımyıldızı’nda, bugün bir süpernova olduğu anlaşılmış olan yeni bir yıldızın ortaya çıktığını kaydettiler. Her ne kadar bu yıldız, ertesi yıl içinde yavaş yavaş ortadan kaybolduysa da, süpernova kalıntısının yeri, tarihsel kayıtlardan saptandı. Bu kalıntı, saniyede 1000 kilometreye varan hızlarda genişlemekte olan gaz sütunları içeren Crab (Yengeç) Bulutsusu’dur. Bu gaz sütunlarının hareket yön ve hızlarından patlamanın tarihi milattan sonra 1054 olarak bulunmuştur. Crab Bulutsusu yoğun bir radyo dalgaları, optik ışın ve X- ışınları kaynağıdır. Çok geçmeden bu ışınımı açıklayabilmek için bir enerji kaynağının olduğu anlaşıldı. Bu bilmece, 1968 yılında Crab Bulutsusu’nun merkezinde bir nötron yıldızı keşfedildiğinde çözülmüş oldu. Bulutsunun içinde bir cismin çok düzenli bir biçimde her 0,033 saniyede bir ışık atmaları (puls) yaptığı gözlendi. Bu atmaların frekansı belli belirsiz bir biçimde azalıyordu. Pulsların yavaşlaması dönmekte olan yıldızın dönme hızının azalması olarak yorumlandı. Pulsar adı verilen yıldız elektromanyetik ışıma yoluyla enerji yaydığından, yavaşlıyordu. Hesaplamalara göre bu pulsların kaynağı, dönen ya da atma yapan bir beyaz cüceden daha sıkı ve küçük olmalıydı. Bu koşulları ancak nötron yıldızı sağlıyordu. Işık pulsları, ambulansların dönen lambalarına benzer şekilde, yüksek manyetik alana sahip nötron yıldızının dönme ekseninin kuzey ve güney kutuplarından demet halinde çıkarlar. Yavaşlama hızından nötron yıldızının oluştuğu tarih, beklendiği gibi, süpernovanın patlama tarihi olan 1054 olarak bulundu.

Aslında ilk nötron yıldızı 1967 yılında Cambridge Üniversitesi’nden Jocelyn Bell ve Anthoney Hewish tarafından bulundu. Astrofizikçilerin bu ilginç cisimlerin karakteristik özelliklerini onların keşfinden önce öngörmeleri garip gelebilir. Kaliforniya’da birlikte çalışan İsviçre uyruklu astronom Fritz Zwicky ve Alman uyruklu astronom Walter Baade, nötronun bir laboratuvarda ilk kez keşfinden yalnızca iki yıl sonra, 1934’de nötron yıldızlarının varlığını ve özelliklerini önceden belirlemişlerdi. Böylesi kesin kehanetler, yeryüzünde keşfedilen fizik yasalarının evrenin uzak bölgelerinde de uygulanabilir olduğu varsayımının geçerliliğini sınamaktadır.

Bu öngörüler aynı

zamanda astronomideki teorik hesaplamaların gücünü de sınıyor. Burada bir an durup konu dışına çıkarak astonomide teori ve gözlemin rollerine göz atmakta yarar var.

Her bilim dalında teori ve deney birlikte, yan yana yer alır. Teori kavramları tanımlar ve geliştirir, yeni deney ve gözlemlerin sonuçlarını önceden görmeye çalışır, deney sonuçlarını yorumlar. Akıl ve zekamızın dışında dış dünyada neyin gerçek olduğunu bize söyleyen, deney ve gözlemdir. Astronomi, diğer bilimlerden bir anlamda farklıdır. Astronomide incelenen cisimler ışık yılları boyu uzakta ve kontrol dışındadır. Bir nötron yıldızının manyetik alanını kapatıp nasıl davrandığını inceleyemeyiz; bir galaksinin belirli bir yöne dönmesini sağlayamayız, hatta ona değişik açılardan bakamayız bile. Astronomide yalnızca gözleyebiliriz. Astronomide veri toplayan insanlara ‘deneyci’ değil ‘gözlemci’ denir. Astronomide gözlediğimiz cismi kontrol edemediğimizden ve onu parça parça incelemek üzere parçalarını izole edemediğimizden astronomik sistemleri olduğu gibi, tüm karmaşıklıklarıyla kabul etmemiz gerekir.

Pek çok fiziksel olay, etki ve ilkeler genelde birbiri içine girmiş durumda olup kolay kolay ayrılamaz. Örneğin bir nötron yıldızının çevresindeki gazın yaydığı belirli bir ışınım şiddeti, teorinin öngördüğü gibi manyetik alanın gazı etkilemesi sonucu ortaya çıkmış olabileceği gibi, şık evrensel çekim teorimizle hiçbir ilgisi olmayacak bir biçimde basit bir gaz kümelenmesinden de kaynaklanıyor olabilir. Gazı kontrol etmek ya da daha yakından bir göz atmak mümkün olmadığından bu iki olasılık veya bir düzine başka olasılık arasından seçim yapabilme olanağından yoksunuz. Dolayısıyla astronomide teori ve gözlem arasında net bir karşılaştırma, diğer bilim dallarında olduğundan daha zordur. Astronomide belirli bir teorinin kesinlikle yanlış veya kesinlikle doğru olduğunu söylemek çok zordur. Bu durum bazı teoricilerin kendilerini çok rahat hissetmelerine yol açıyor. Bazılarında ise hayal kırıklığı yaratıyor. Bununla birlikte astronomide bile teori ve gözlem oldukça uyumlu bir birliktelik sergilemektedir. Hertzsprung ve Russel’in gözlemleri, daha sonra yıldız yapısı teorilerine giren çok önemli bilgiler sağlamıştır. Zwicky ve diğerlerinin teorik öngörüleri, saniyede bir kez dönüyor gibi görünen bir gök cismi bulan Bell ve Hewish’in ilginç ve meraklı gözlemlerinin yorumlanabilmesini sağlamıştır. Varsayılan bir nötron yıldızının çok küçük boyutlarına sahip olmadığı sürece hiçbir cisim hem o kadar hızlı dönüp hem de dağılmadan, tek parça halinde kalamaz.

Beyaz cücelere ve nötron yıldızlarına ilişkin çok sayıda çözülmemiş bilmece var. Bu yoğun ve sıkı yıldızların başlangıçtaki dönüş hızlarını saptayan nedir? Nötron yıldızlarının merkezindeki süper yoğun maddenin doğası nedir? Bir nötron yıldızının manyetik alanı, yıldızın dönme hızıyla etkileşerek elektronları yüksek hızlara kadar ivmelendirir ve radyo dalgaları yayılmasına neden olur. Ama bu radyo dalgaları yayını 1-10 milyon yıl arasında yok olur. Neden? Yeni radyo teleskoplar bu sorulara yanıt bulmak için uğraşacaklar.

İlker EM

Kaynaklar:

Evrenin Kısa Tarihi ( Joseph Silk )

Yıldızların Zamanı ( Alan Ligthman

RESİMLER: