Pulsar Yıldızlarının Aşırı Acıklı Hikayesi

Pulsar yıldızları 1967’de henüz daha 24 yaşında olan Jocelyn Bell Burnell tarafından bulundu fakat Bell genç ve güzel bir kadın olduğu için asla Nobel’i alamadı. Onun yerine keşfi yapmamasına rağmen araştırmanın başında olan Antony Hewish‘e Nobel verildi.

Discovery of Pulsars_detail

Bell 24 yaşındayken. Kedi canını senin.

1967’de 4 dönümlük bir araziye 2 yılda inşa edilmiş dev radyo teleskopları kuasarları gözlemlemek için inşa edilmişti ve bu araştırmaya katılan ve henüz doktorasını yapmakta olan Bell gökyüzündeki bir noktadan eşit zaman aralıklarıyla radyo sinyali geldiğini fark etti. Kasım ayında yaptığı ilk keşifte 1.33 saniyede bir atım gözlemledi ve keşfini araştırmayı yürüten Hewish’e söylemesinin ardından aynı noktaya farklı teleskoplarla bakıp teyit ettiler, ilk akıllarına gelen o noktada insan yapımı bir uydu olduğu ve ondan sinyal gözledikleri oldu fakat o noktada hiçbir insan yapımı cisim yoktu. Bunun akabinde gökyüzünün farklı bölgelerinde de bu atımlardan aramaya başladılar ve çok geçmeden galaksinin her tarafında atım yapan bu cisimlerden buldular. Belirli kesin aralıklarla radyo dalgası yayması akıllı bir yaşam formunun iletişim çabasını andırdığından buldukları atıma LGM 1, yani Little Green Men (küçük yeşil adamlar) adını taktılar.

s.o.s.

Bulgularını yayınlamadan önce toplanan araştırmacılardan bir tanesinin “Neyle karşı karşıya olduğumuzu bilmiyoruz, belgeleri yok edip her şeyi unutalım.”  diyerek belirttiği gibi araştırma ekibindeki hemen herkes durumun oldukça tuhaf ve anlaşılmaz olduğunun farkındaydı. Bell ve Hewish daha sonra akıllarından “uzaylı” fikri geçse de ciddi olarak bu ihtimale inanmadıklarını söylediler, yaptıkları kontroller ve yayınlamaktan kaçınmalarının sebebi durumun fazla ilginç olmasıydı. Nihayetinde 1968 yılında bulduklarını yayınladılar ve büyük sansasyona yol açtılar.

Pulsar yıldızları bir nötron yıldızı çeşididir. Yıldızlar çekirdeğe doğru kütle çekimi ile dışarıya doğru nükleer tepkimeden doğan gaz basıncının birbirine eşit olduğu hidrostatik dengedeki yapılardır. Yıldızın içine çökmemesini sağlayan, kütle çekimini tutan nükleer tepkimelerdir. Füzyon tepkimesi iki adet hafif elementin birleşerek daha ağır bir elementi oluşturması ve bu birleşme sırasında dışarıya enerji verilmesidir. Yıldızlar ömürlerinin neredeyse tamamını hidrojeni daha ağır helyuma dönüştürerek geçirir. Hidrojenler helyum olarak birleşir ve dışarıya enerji verilir. Hidrojenleri birleştirip helyuma dönüştürecek tepkimenin gerçekleşmesi için belli bir ısıya ihtiyaç vardır ve yıldızlar bu ısıyı doğumları sırasında henüz dev gaz yığınlarıyken kütlesi sayesinde çekirdeğini sıkıştırıp ısıtmasına borçludur. Yeterince ısınan gaz toplarının çekirdeğinde füzyon tepkimesi başlar ve yıldız böylece ateşlenmiş olur. Hidrojeni biten yıldızlar yeterince kütlesi varsa helyumları birleştirmeye başlar. Helyumlar oksijene, oksijenler karbona, karbonlar silikona ve en nihayetinde silikonlar demire dönüşür. İş demire geldiğinde durum değişmiştir, daha önceki füzyon tepkimelerinin hepsi dışarıya enerji verirken demir füzyonu dışarıdan enerji alır. Demir eşiğine gelindiği an yıldızı dengede tutan gaz basıncı hızla düşmeye başlar. Gazdaki mevcut enerjiyi emen demir füzyonu, gazın basıncını azaltarak kütle çekimine karşı koyan kuvveti yok etmiş olur. Kütleçekiminin karşısında duracak kuvvette bir gaz basıncı kalmadığı için de yıldız hızla çökmeye başlar.

Bir yıldızın demir füzyonuna ulaşabilmesi için çok büyük kütlede olması gerekir. Güneş gibi sıradan yıldızlar buna asla ulaşamayacaklar. Füzyonun karbon aşamasındayken güçleri tükenecek ve karbonların birleşme tepkimesini ateşleyecek enerjiyi asla kendilerinde bulamayacaklar. Güneş gibi sıradan yıldızlar karbondan bir çekirdeğe sahip olarak beyaz cücelere dönüşerek ölecekler. Kalan katmanları da uzaya nova olarak dağılacak; geriye ise karbondan, yani elmastan Dünya büyüklüğünde bir top kalacak.

Yüksek kütleli yıldızlar ise  kendi içlerine çökmeyle sonuçlanacak demir füzyonuna kadar gelebilirler. Çökme başladıktan sonra geri dönüşü yoktur. Milyar kere milyar kere milyar ton hızla kendi içinde çökmeye başlar. Bu o kadar büyük bir kütledir ki, çökme sonucu geriye beyaz cücelerdeki gibi kristal yapıda çok sıkışmış atomik madde kalmaz. Kütle çekimi o kadar korkunç boyuttadır ki atomları o kadar kuvvetli itmektedir ki elektronlar protonların içine itilirler. Normalde protonun bir hayli uzağında süzülmekte olan elektronlar gelen baskıya dayanamayıp protona itilirler ve proton elektron ile birleşerek nötronu oluşturur. Nötronun oluşma tepkimesinde çok büyük enerji açığa çıkar ve süpernova patlaması oluşur. Sıkışmış saf nötrondan oluşan çekirdeğin dışındaki katmanlar süpernova ile dışarıya saçılır ve geriye nötron yıldızı kalır.

The Starway to Heaven Nebula Stone Nebula

kabooom

Süpernovalar evrendeki en büyük enerji kaynağıdır, evrende daha sıcak hiçbir yer yoktur. Demire kadar olan bütün elementler yıldızların içinde üretilmiştir. Demirden daha ağır olan elementler ise oluşmaları için gereken enerjiyi asla yıldızlarda bulamazlar zira bir yıldızın enerjisi asla buna yetmeyecektir, demir son duraktır. Daha ağır elementlerin oluşması için gereken enerji ise süpernovalarda bulunur. Altın, gümüş gibi günlük yaşamda yaygın olan ağır elementler süpernovalarda oluşmuştur.

Lightsmall-optimisedPulsarlar kısaca Dünya’dan bakıldığında atım yapıyormuş gibi gözüken bir nötron yıldızı çeşididir. Nötron yıldızlarının manyetik alanı o kadar kuvvetlidir ki, yaptığı ışıma sıradan bir cismin ışımasına benzemez. Sıcak bir cisim her yöne ışıma yapar. Fakat manyetik alanı pulsarlar kadar güçlü ise bu mümkün olmaz, ışık (ışık elektromanyetik dalganın gözle görülen spektrumuna verilen addır ve radyo dalgası, mikrodalga, kızılötesi ile ışık aynı şeyin farklı enerjideki halleridir, hepsi elektromanyetik dalgadır) dışarıya kaçamaz. Pulsarın yaydığı ışıma manyetik alana yakalanır ve kutuplara çekilir ve sadece manyetik alanın yüzeye dik olduğu kutuplarda dışarıya kaçabilir. Bu sebeple sadece kutuplarından ışıma yapar.

Pulsarın ışıması atımlar halinde değildir, süreklidir. Fakat deniz feneri etkisi adı verilen durum sebebiyle Dünya’dan bakıldığında atımlar halindeymiş gibi algılanır. Tıpkı Dünya gibi pulsarlar da kutupları hizasında dönmezler. Eksen eğikliği sebebiyle kutuplarından gelen ışıma tıpkı deniz fenerindeki gibi belli aralıklarla bize doğru döner, bu sebeple belli aralıklarla dalga yakalarız.

Pulsarlar oldukça korkunç cisimlerdir ve onları keşfeden Bell’e haksızlık yapılmıştır. Bell daha sonraları durumu tevazuyla karşılamıştır ve bölüme ilk başladığım sene kendisiyle konuştuğumda kendisini rahat anlamam için aksansız konuşmaya çalışacak kadar da ince bir insandır. Güncel astrofizik ders kitaplarında kendisinin trajedisini anlatan bölümler mevcuttur.