Büyük yıldızlar ömürlerinin sonlarına ulaştıkları zaman, süpernova patlaması olarak bilinen patlamalar gerçekleşir. Bu devasa patlamalar sırasında, yıldızın dışı uzaya saçılırken, yıldızın demir kalbi, nötron yıldızı olarak bilinen yıldızlara dönüşebilir (Eğer patlamadan geriye kalan kısım üç-dört Güneş ağırlığında ise, yıldız, nötron yıldızı yerine kara deliğe dönüşür).
Nötron yıldızları, gözlemlenen evrendeki en yoğun yapılardır. Kütleleri Güneş’in iki-üç katını bulabilirken, çaplarının büyüklüğü 10 km civarındadır. Bu öyle büyük bir yoğunluktur ki, onlardan alınan kibrit kutusu büyüklüğünde bir parçanın kütlesi 3 milyar tondur.
Yüzey sıcaklıkları, Güneş’in 100 katı civarındadır, yüzeylerindeki yerçekimi Dünya yüzeyinin 200 milyar katı iken, yaydıkları manyetik alan Dünya’nınkinin milyon kere milyar katını bulabilir. Nötron yıldızlarında yerçekimi o kadar güçlüdür ki 1 metreden yere bırakacağınız cisim, yere çarptığında 7.2 milyon kilometre/saat hıza sahip olacaktır.
Bu ekstrem şartlar altında atomlar varlığını sürdüremez, dolayısıyla elektronlarla protonlar birleşip, atomun kalbindeki parçacıklardan biri olan nötronlara dönüşür. Bundan dolayı bu yıldızların iç yapısının büyük çoğunluğu nötronlardan oluşur, isimleri de buradan gelir.
Yeni Açıklanan Keşif
Bu yıldızlar kendi etraflarında saniyede birkaç yüz kere dönebilirler. Bunun sonucunda bazıları elektromanyetik radyasyon yayar ve bunun sayesinde tespit edilebilirler. Bunlara pulsar diyoruz.
Peki bunları neden anlatıyoruz? Geçtiğimiz haftalarda yapılan bir açıklama yüzünden. Kütle çekim dalgalarıyla ilgili önemli gözlem 2015 yılında yapıldı. Ondan sonra dört tane daha kütle-çekim dalgası keşfedildi. Birkaç hafta önce ise bilim insanları beşinci kütle- çekim dalgasının daha keşfini açıkladılar. Ancak bu, önceki dördünden çeşitli açılardan farklı, ayrı bir bilimsel öneme sahip bir gözlem oldu. Diğer dört gözlemde oluşan kütleçekim dalgaları, kara deliklerin çarpışması sonucunda ortaya çıkmışken, bu defa iki adet nötron yıldızının çarpışması sonucunda oluşan kütle çekim dalgaları gözlemlendi.
Peki bu son gözlem, bilim dünyasını neden heyecanlandırdı? Bilim adamları 17 Ağustos günü, 130 milyon yıl önce çarpışan iki nötron yıldızının çarpışmasından uzaya yayılan bir kütle-çekim dalgasının Dünya’dan geçişini yakaladılar.
Çarpışma NGC 4993’te
Bu gözlem, öncekilerden iki açıdan farklıydı. Karadelik çarpışmaları sonucu ortaya çıkan kütle-çekim dalgaları sadece birkaç saniyeliğine gözlemlenebilirler ve bu çarpışma sırasında hiç ışık açığa çıkmadığı için teleskoplarla görünemezler. Ancak nötron yıldızlarının çarpışması sırasında ortaya çıkan dalgalar, tam 100 saniye gözlemlenebilir ve çarpışma sonucunda radyo dalgalarından gama ışınlarına kadar elektro-manyetik spektrumun tamamı açığa çıkar. Bunun sonucunda, kütle çekim dalgaları görünür görünmez, iki saniyeden az bir zaman sonra aynı bölgeden gelen gama ışınları NASA uyduları tarafından yakalandı.
Çarpışmanın optik olarak da tespit edilmesi sayesinde ilk defa bir kütle-çekim dalgasının kaynağının konumu tam olarak tespit edilmiş oldu. Çarpışma, NGC 4993 isimli galakside gerçekleşmişti.
Bu gözlemin bir başka önemli yönü de altın gibi ağır elementlerin oluşumunu ilk kez gözlemlemiş olmamız. Hidrojen, helyum ve lityum yani en hafif üç element, Büyük Patlama’dan 300 bin yıl sonra, ondan artakalan çekirdek ve elektronlarla oluşmuştur. Demirden hafif diğer elementler ise yıldızların içinde oluşurlar. Ancak altın, platin, gümüş gibi değerli elementlerin de içinde olduğu daha ağır elementler, yıldızların içinde oluşamaz.
Bilim insanları, bu elementlerin önemli bir kısmının belki de tamamının bu tarz nötron yıldızı çarpışmaları sırasındaki patlamalarda oluşabileceğini iddia ediyorlardı. Geçen hafta açıklanan bu gözlem, bu iddiayı da doğrulamış oldu. Çarpışmadan gelen ışık üstünde yapılan gözlemler sayesinde ilk defa altının oluşumu gözlemlenmiş oldu. Böylece evrendeki altının yarısı ya da fazlasının bu tarz çarpışmalar sonucunda oluştuğu gözlemsel olarak da anlaşılmış oldu. Elinizdeki altın ya da gümüş yüzüğe iyi bakın; bu yüzüğün hammaddesi muhtemelen böyle büyük bir çarpışma sonucunda oluştu.
Bilim insanları, bu elementlerin önemli bir kısmının belki de tamamının bu tarz nötron yıldızı çarpışmaları sırasındaki patlamalarda oluşabileceğini iddia ediyorlardı. Geçen hafta açıklanan bu gözlem, bu iddiayı da doğrulamış oldu. Çarpışmadan gelen ışık üstünde yapılan gözlemler sayesinde ilk defa altının oluşumu gözlemlenmiş oldu. Böylece evrendeki altının yarısı ya da fazlasının bu tarz çarpışmalar sonucunda oluştuğu gözlemsel olarak da anlaşılmış oldu. Elinizdeki altın ya da gümüş yüzüğe iyi bakın; bu yüzüğün hammaddesi muhtemelen böyle büyük bir çarpışma sonucunda oluştu.
Bilim insanları yarım asırdır, iki saniyeyi bulan uzunluklarda gözlemlenen gama ışınımlarının kaynağını anlamaya çalışıyorlardı. Genel kanaat, bu gama ışını patlamalarının nötron yıldızı çarpışmaları sonucunda ortaya çıktığı idi. Bu gözlem, bu kanaati de deneysel olarak doğrulamış oldu.
Einstein Haklı Çıktı
Son olarak, açıklanan bu gözlemin bir önemi daha var. Einstein 1915’te, kütle-çekiminin ışık hızında hareket etmesi gerektiğini öngörmüştü. Bu gözlemde, hem kütle-çekimi dalgalarının hem de elektromanyetik dalgalarının yakalanması sayesinde, bu iddia deneysel teste tabi tutulabildi. Ve iki hızın milyon kere milyarda bir oranında aynı olduğu ortaya çıktı. Böylece Einstein’in bu iddiası, bir asır sonra gözlemsel olarak doğrulanmış oldu. Görelilik teorisi, bir deneysel testi daha başarı ile geçti.
130 milyon yıl önce gerçekleşen bir çarpışmanın izlerini takip eden binlerce bilim insanının çalışmaları sonucunda, bu haftayı bir önceki haftaya göre daha çok şey bilerek tamamladık. Bilimi güzel yapan da bu.
