Güneş de bir gün ölecek

ODTÜ "Yüksek Enerji Astrofiziği Araştırma Ünitesi" başkanı Prof. Dr. Ali Alpar

Astrofizik uzmanı Prof. Dr. Ali Alpar, ODTÜ Yüksek Enerji Astrofiziği Araştırma Ünite Başkanı, TÜBİTAK Bilim Kurulu üyesi ve Türkiye Bilimler Akademisi Konseyi üyesi. Cambridge Üniversitesi'nde fizik doktorasını tamamladıktan sonra (1977), ABD'nin Princeton, Columbia, Illinois, Wisconsin - Madison üniversitelerinde ve sonra İstanbul'da, Boğaziçi Üniversitesi'nde araştırmacı ve konuk profesör olarak çalıştı. Halen ODTÜ Fizik bölümünde öğretim üyesi. Kendisine, evrenin kara deliklerini, pulsarları, güneşin ömrünü, vs. sorduk.
- Gökcisimleri arasında Kara Delik diye adlandırılan yıldızlar var. Bunlara neden böyle deniliyor? Bir de pulsarlar var. Bu yıl, bunların bilimsel olarak varlığının kanıtlanmasının 30. yıldönümü...
Bir yıldızın olabileceği en sıkışık en çökmüş duruma Kara Delik diyoruz. Bunun için ölçüt şu: Güneşin yarı çapı 700 bin kilometredir. Bu kadar kütlesi olan bir yıldız küçüle küçüle yarı çapı eğer 3 kilometreden de azalırsa o zaman ışık salmaz ve ona Kara Delik denilir. Bir yıldız, çökerek o kadar sıkışık bir hale gelmiş olacak ki, kütle çekimi o kadar artacak ki, her santimetre kübüne 100 milyon ton madde birikmiş olacak ki artık ışık bile salmayacak. Onun için de görülmeyecek. Kara Delik denilmesinin nedeni bu. Ama Kara Delik olmasına ramak kalmış, henüz o kadar da sıkışmamış bir başka yıldız türü var. Bu, Nötron Yıldızı. Yarı çapı 10 kilometre kadar. Ama yine güneş kadar kütlesi var. Pulsar ise Nötron Yıldızı'nın bir türü. Maddenin gözlenebilen en yoğun hali. Bu tür yıldızlar çok hızlı döner. Örneğin, bir buz patencisi dönme halinde bir cisimdir. Kolunu bacağını vücuduna yapıştırarak ufalırsa dönmesi hızlanır. Yıldızlarda da aynı şey. Bir şekilde ufalırsa, dönmesi de hızlanır. Pulsarların saniyede 642 kez döneni var.

- Biz bu kadar muazzam hızla dönen bir yıldızı nasıl gözlüyoruz?
Bunların aynı zamanda çok şiddetli mıknatıs alanı oluyor. Dönen bir mıknatıs bir dinamodur. Voltaj üretir. Yüklü parçacıkları hızlı harekete sevkeder. Yani bu tür bir yıldız doğal olarak çok aktif elektrik devreleri ve elektromanyetik dalga oluşturur. Özellikle Nötron Yıldızları'nın bir çoğu bir kenarından radyo dalgaları yayar. Yıldızın bir tarafı radyo dalgası salıyorsa, her döndükçe bir sinyal alırsınız. Tıpkı ışıldak gibi. Bunlar saat kadar dakiktir. Bir sonraki sinyalin kaç milisaniye sonra geleceği geleceği bellidir. Onun için bu tür yıldızlara Pulsar deniliyor. Pulse, ingilizcede nabız atışı demek. Ama her Nötron Yıldızı, Pulsar değildir. Ayrıca, bir Pulsarın eşi de olabilir. İki yıldız birbiri etrafında döner. Kütle aktarımı yaptıkları için kızışırlar ve röntgen ışınları salarlar. Bunlara da X Işını Nötron Yıldızı deniliyor.

- Bir yıldız Kara Delik olmaya doğru niye küçülür? Örneğin güneş küçülüyor mu?
Güneş belli bir dengede. Önce, bir dengede olması bir sorun aslında. Çünkü bütün maddeler Newton'ın bulduğu kütle çekimi yasasıyla birbirlerini çeker. Dünya bizi çekiyor. Ama düşmüyoruz. Neden? Aşağıda bir kuvvet var bizi tutuyor. Yer var... Uzayda bir kütle parçası düşünün. Bir gaz bulutunun bir yıldızın her tarafı birbirini çektiğine göre bir orta noktaya doğru çökmeye başlar. Çöktükçe sıkışacak, ısınacak. Sıcak gazın bir basıncı var. Ama sırf o gazın sıcaklığından kaynaklanan basınç çökmeyi durdurmaya yetmiyor... Güneşin dengede olması, çökmemesi, hep aynı yarı çapı korumasının ise nedeni şu: Güneş, merkezinde öyle bir yüksek sıcaklığa erişmiş ki o sıcaklıkta artık hidrojen molekülleri, nükleer reaksiyon sonucu helyuma dönüşüyor. Hidrojen bombası ile aynı şey. Belli bir basınç şartını sağladığı zaman oradan elde ettiği enerji üretimi, güneşin dış katmanlarına doğru yayılıp yüzünden ışık olarak çıkıyor. Oradan elde ettiği basınç kütle çekiminin içeriye doğru bastırmasını tam tamına dengeliyor. Isınıyor, parlıyor, parladığı zaman belli bir sıcaklıkta enerji üretimi başlıyor, o enerji üretiminin basıncının tam da kütle çekimine denk geleceği zaman çökmüyor.

- Yani güneş hiç sönmeyecek mi?
Kendi kendini kütle çekimi dolayısıyla uygun koşullarda tutan doğal bir reaktör oluyor. Yanmaya devam ediyor. Şimdi bu, bir dengedir. Ama bu dengenin bir sonu olması gerek. Çünkü hidrojen bitecek. Ne kadar hidrojeni var, bu hızla yakmaya devam ederse kaç zamanda yanar onu biliyoruz. Güneşin 5 milyar yıllık bir ömrü var.

- Güneşin hidrojeni bitince ne olacak?
Hidrojeni bitince, ilk başta çökmeye başlayacak. Çökünce kızışacak. Helyum yakma şartlarını yakalayacak. Oradaki basınç o kadar yüksek olacak ki yıldız şişmeye başlayacak. Güneşin, sonunda ulaşacağı aşama bu. Ama bunun da sonu var. Helyumu yakarsınız, karbonu yakarsınız, başkalarını silikon, magnezyum, oksijeni yakarsınız. Hepsi yanıp biter. Ama çekirdek reaksiyonlarında en dengeli olan demirdir. Ağır elemanlar parçalanarak, küçük elemanlar da reaksiyonla birleşerek sonunda gittikleri çekirdek türü, demir. Oraya vardıktan sonra artık reaksiyon olmaz. Ama oraya gidene kadar daha ağır çekirdekleri yakmak için daha büyük ısı gerekir. Yıldız daha enerjik olur. Yakıt daha hızla tükenir. Son yakıtını çok dengesiz bir şekilde tüketmesiyle, en sonunda bir patlama olur yıldızda. Buna, süper nova patlaması diyoruz. Orada yanma o kadar hızlı olur ki yıldızın dış kabuğunu üfürür. Ortada kalan kısım da yine bir basınç kaynağı bulamadığı için çöker. O aşamada çökmeyi durduracak hiç bir reaksiyon kalmaz...

- Güneş de, en az 5 milyar yıl sonra sönecek yani?
Burada Pauli Prensibini açıklamak gerek: İki elektronu aynı anda aynı yere tam tamına koyamazsınız. İki elektronu üstüste koymak zorunda kalacağınız kadar sıkışırsa madde, yeni bir basınç kaynağı olur. Zaten koyamıyorsunuz. O zaman bu elektron basıncı nereye gidiyor? Güneş kütlesinde bir yıldız, yakıtını tüketip çöküp de elektron basıncı devreye girerse, elektronların sağladığı basınç kütle çekimine karşı durur. Tam dengeye geldiği yarı çapta, yıldız durağan olur. Artık yakıt sorunu kalmamıştır. Elektron basıncıyla durmak, yıldızların mümkün 3 tür sonundan biri: Buna Beyaz Hücre diyoruz. İkinci mümkün son, 1 - 1.5 Güneş Kütlesi'ndeki yıldızların Nötron Yıldızı'na dönüşmesi. Üçüncüsü de, eğer kütleleri daha yüksekse, 2 - 2.5 Güneş Kütlesi'nden fazlaysa, çökmeye devam ederse, Kara Delik olurlar... Yani yıldızlar aslında ölmez. Üç kategoriden birine gidip kalırlar. Orada sağlanan denge, yakıta dayanan bir denge değildir. Kütle çekimini fizik kuralları elektron ve nötronlarla sağlar. Bu da sonsuza kadar sürer.


Antalya'da bir gözlemevi kuruluyor. İki teleskobumuz olacak. Birini Hollanda'nın Utrecht Üniversitesi veriyor. 40 santim yarıçapında, küçük bir teleskop. Rusya Bilimler Akademisi Uzay Enstitüsü ortaklığı ile aldığımız ikinci teleskop, 1,5 metre yarıçapında.
- Antalya'da bir gözlemevi kuruluyor. Türkiye'nin, böyle bir gözlemevine ihtiyacı var mı?
Astronomide bütün yeni teknolojiye rağmen hala optik gözlem kullanılır. Türkiye'de optik gözlem, üniversitelerin elindeki 40 - 50 santim yarıçapındaki teleskoplarla yapılır. Bunlar hem küçüktür, hem de yer olarak büyük kentlere yakın olduklarından bunlarla yapılacak bilim sınırlı. Çünkü atmosferin çok dönüşümlü hava koşullarının neden olduğu titreşimlerin, katmanların üzerine çıkılamaz bunlarla. Oysa Türkiye'de coğrafi ve meteorolojik bakımdan çok iyi gözlem olanağı var. Bu olanağı kullanmak gerekiyordu.

- Antalya'da nerede kuruluyor?
Saklıkent'ten 7 kilometre daha yukarıda. Saklıkent'e kadar 60 kilometre yol zaten var. Ulaşıma bu kadar açık bir dağ zirvesi az bulunur. Antalya'da üniversite de var. Havaalanı da. 2500 metrelik bir zirveye bu kadar yakın olanaklar bulmak zordur.

- Türkiye, bu gözlemevini kendi başına mı kuruyor?
İki teleskobumuz olacak. Birini Utrecht Üniversitesi veriyor. 40 santim yarıçapında, küçük bir teleskop. Ama yüksek bir yere koyunca iyi verim almak mümkün. İkinci teleskobu Rusya Tataristan Kazan Üniversitesi ve Rusya Bilimler Akademisi Uzay Araştırmaları Enstitüsü ortaklığı ile alıyoruz. Bu, 1.5 metrelik bir teleskop. Bunu Türkiye ve Rusya ortak kullanacak. Biz, alt yapıyı sunuyoruz. Halen teleskopların montajı yapılıyor.

- Türkiye bir de uydu projesine katılıyor, değil mi?
Rusların öncülük ettiği "Spectrum Röntgen Gama" (SRG) uydusu projesine ABD, İngiltere, Danimarka, Almanya, İsviçre, İsrail, Finlandiya, Macaristan teknik katkı sağlıyor. Türkiye de mali destek verecek. Uydu 1998'de atılacak. Uzay cisimlerini röntgen ve gama ışınlarıyla izleyecek. Bunun, ülkemizdeki örgütlenmesini TÜBİTAK ile ODTÜ Fizik Bölümü'nün kurduğu "Yüksek Enerji Astrofiziği Araştırma Ünitesi" kanalıyla yapıyoruz. SRG, Türkiye'nin TÜBİTAK aracılığı ile temel bilimsel araştırmalarda ülke olarak katıldığı ilk büyük uluslararası girişimlerden biri. SRG ile gözlenecek röntgen ışını kaynaklarının optik teleskopla ilk kez gözlenmesi de Antalya'daki ulusal gözlemevindeki 1.5 metrelik teleskopla yapılacak. Ve bundan sonra katılacağımız uluslararası uzay gözlemevi girişimlerine, detektör yaparak katılmalıyız.