Evrendeki yıldız türleri ve kara delikler

Karadelikli yıldızlar

Bizler aslında bunlara yarım yıldızlar diyoruz ama genel olarak da kara delikli yıldızlar olarak da biliniyor. Bu kara delik yıldızları, yıldızlarının merkezinde hidrojen füzyonu yapan bir çekirdek yerine, tam boy olarak kara delik barındıran yıldızlardır.

Birçok gökbilimciye göre yarım yıldızlar evrenin gençliğinde oluşuyor ve uzayda ortaya çıkan ilk yıldızlar arasında yer alıyor. Çok eskiden yani evrenin oluşumunda evrende hidrojen, helyum ve az miktarda lityum dışında element yok olduğu biliniyor. Bu şekilde açıklanınca da ilk yıldızlar da oksijen, argon, azot, silisyum gibi eser miktarda bulunuyor ve bununla birlikte yıldız oluşumunu etkileyen ağır elementlerle kirlenmemiş oluyor. Bu elementler süpernova olarak patlayan ilk yıldızların ölüm anında helyum atomlarının yüksek sıcaklıkta kaynaşıp daha büyük atomlara dönüşmesiyle ortaya çıkıyor.

En büyük yıldızlar

Aslında, ilk yıldızları oluşturan hafif gazların sıkışıp nükleer füzyon (çekirdek kaynaşması) başlatması için uzayda çok küçük bir noktaya çok büyük miktarda gaz toplanması gerektiği biliniyor Bu yüzden de ilk yıldızlar bugün evrende mümkün olan en büyük yıldızlardan çok daha büyük ve ağır.

Öyle ki ağırlar ki, çekirdeklerinde görülen aşırı yüksek sıcaklık, hafif gazların kolayca genleşmesini sağlayarak yıldızın hızla çöküp kara deliğe dönüşmesini önlüyor ve bu sayede de günümüzden çok daha büyük bir durumda olan süper dev yıldızlarından en azından birkaç milyon yıl boyunca parlamasına izin veriyor olduğu bilinmekteydi.

Peki bugün bu mümkün mü; aslında hayır, çünkü uzaydaki gazlar artık ağır elementler içeriyor ve küçük bir noktaya toplanmadan çok önce sıkışıp alev alıyor. Bu şekilde de yıldızın gaz toplama aşaması sona eriyor. Bebek (küçük ve yeni oluşmuş) yıldız yanmaya başlayınca civardaki gazları radyasyon basıncıyla) boşluğa üflüyor. Bu süreç evrende eskisi kadar büyük yıldızlar oluşmasını önlüyor. Diğer yandan da, “yıldızın hızla çöküp kara deliğe dönüşmesini engellemek” denirken dikkat edilmesi gereken noktalar var. Çünkü, içinde kara delik bulunan ilk yıldızların sırrı burada yatıyor.

Diğer yandan, evrende ilk defa oluşan kara deliklerin oluşumunda birinci kuşak kara delikler aslında süpernova halinde patlayan yıldızların geriye kalan çekirdeğinin çökmesiyle oluşmuyor. Aslında, uzayın bazı bölgelerinde karanlık madde adı verilen ve önüne etkisiyle o kadar büyük bir gaz kütlesi toplanıyor ki evrendeki en hafif element olan hidrojenden oluşan bu gaz topu, yüksek basınç altında alev alıp yıldız oluşturmaya fırsat bulamadan hızla çöküp doğrudan kara delik oluşturuyor.

Bazıları hem kara delik hem de yıldız

Şimdilik yarım yıldızların bu süreç içinde ve bu şekilde oluştuğu biliniyor. Bir yıldız aynı zamanda hem yıldız hem kara delik olabilir mi sorusu ise astrofizikçileri meşgul ediyor. Onlara göre, eğer bebek evrende hızla çöken dev gaz kütlesi hidrojene göre biraz fazla helyum içeriyorsa yarım yıldızlar oluşabiliyor. Bu da ilginç bir veri elbette.

Bu durumda dev gaz bulutu hemen kara deliğe dönüşmüyor. Merkezinde bir kara delik oluşabiliyor ve kara delik gaz bulutunu içten yiyip bitirmeye başlıyor. Ama helyum atomları hidrojenden daha büyük ve ağır olduğu için kara deliğin boğazını tıkıyor.

Kısacası kara delik bir anda yutabileceğinden daha fazla gazı emmeye çalışıyor. Böylece yukarıdan gelen gazlar kara deliğe düşmek için sırasını bekleyen ve trafik tıkanıklığına yol açan alttaki gazlara çarpıyor. Ardından alttaki gazları sıkıştırarak geri sekiyor. Burada sürekli bir devinim başlıyor. Bu sıkışma kontrollü ve yavaş gelişen bir süpernova patlamasına yol açıyor. Kara deliğin güçlü yerçekimi alanı, kara deliğe düşemeyen gazların bir anda tutuşup patlayarak uzaya saçılmasını önlüyor.
Bu nedenle, üstten gelen gazlar alttaki gazlara çarparak kara deliğin kapısında bekleyen gazları yüksek ısı ve basınca maruz bırakıyor. Böylelikle alt gaz katmanları kara deliğe düşmeden önce nükleer füzyon başlatıyor ve bir anda alev alabiliyor. Böylece, dış gaz katmanları da ısınıyor ve genleşiyor.

Sonuçta neler oluyor?

Bunun sonucunda da, çekirdeğindeki kara deliğin ürettiği enerjiyle alev alan ve 7 milyon yıl boyuna yaşayan bir yıldız oluşuyor. Bu tür gök cisimlerine yarım yıldızlar diyoruz. Kara delik yarım yıldızları içten içe kemiriyor. Ancak, çekirdekteki yüksek sıcaklık gazları yukarı üfleyerek kara deliğin yıldızı oluşturan gazları yutmasını geciktiriyor.
Özetle hem kara delik bütün gazları bir anda yutamadığı için hem de sıcak gazların kara deliğe düşmesi geciktiği için uzayda kısa ömürlü yarım yıldızlar oluşuyor.

Bugün ise, bir yıldızın süpernova olarak patlaması yukarıda anlattığımız yarım yıldız süreciyle aynı. Ancak, günümüzde uzayda çok fazla ağır element olduğu için kara deliğe bir anda düşemeyen gazlar dışarıya çok hızlı aktarılıyor. Bu nedenle de, yıldızın dış katmanları hemen uzaya dağılıyor ve geriye kara deliğin kısa sürede yutacağı kadar az gaz kalıyor. Sonuç olarak da yıldız çekirdeği 10 milyon yıllık süre zarfında yavaş yavaş çöküp kara deliğe dönüşmek yerine, neredeyse bir anda çökerek kara delik oluyor.

Evrendeki yarım yıldızlar gerçek mi?

Yarım yıldızlar milyarlarca yıl önce ömrünü tamamlayıp yok olmuş. Artık, bundan eminiz ama diğer yandan yarım yıldız görmenin bir yolu var. Gökbilimciler, 3,5 milyar yaşındaki en eski galaksilere teleskopla bakarak bunların içindeki yıldızımsıları tespit edebiliyor. Ama maalesef bizler onları uzak galaksileri milyarlarca yıldıza rağmen siyah boşlukta küçücük birer nokta olarak görebiliyoruz. Bugünkü teknoloji ile içlerindeki yarım yıldızların kadim ışığını tek tek seçemiyoruz. Bu durumda da, sadece genç evrende değil, bugünkü yetişkin evrende de görülmesi mümkün olan diğer teorik yıldız türlerine; yani kuark yıldızlarıyla elektro-zayıf yıldızlara getiriyor ve hala böyle bir yıldız da gözlemlenemedi. Nedeni ise, bunların teleskopla dışarıdan bakınca normal nötron yıldızlarına benzemesi.

Kuark yıldızları

Önce, yıldız kalıntısı çekirdekteki elektron ile protonlar sıkışarak birleşiyor ve nötrona dönüşüyor. Böylece bildiğimiz nötron yıldızlar oluşuyor. Bazı yıldızların ise patlama öncesi kütlesi o kadar büyük oluyor ki geriye kalan çekirdekleri de nötron yıldızlarından daha yoğun oluyor. Nötron yıldızı ile kara delik arasında kalan yıldız çekirdeklerinde protonlar ve nötronlar da parçalanarak kuark-gluon plazması oluşturuyor. Teorilerde öngörülen bu yıldızlara kuark yıldızları deniyor.

Bir de çökme sırasında çekirdek sıcaklığı 8 milyar dereceye ulaşan elektrozayıf yıldızlar var. Evren büyük patlamayla oluştuktan hemen sonra (saniyenin 10 milyarda birinde) 8 milyar derece sıcaklıktaydı. Peki bu kadar yüksek sıcaklıkta kuarklara ne oluyor? Kuarklar sıkışarak birleşiyor ve belki de gluonlarla bir araya gelerek leptonlara dönüşüyor. Ama, kara delik oluşmadan önceki son aşamada merkezi tümüyle leptonlardan oluşan bir elektrozayıf yıldız oluştuğunu düşünüyoruz. Süper sıcak elektrozayıf yıldızlar da zamanla çökerek kara deliğe dönüşmek zorundalar; ama çökene kadar yüksek sıcaklığa bağlı radyasyon basıncıyla genleşip bir süre ayakta kalmayı başarıyorlar. Sonuçta, sıkışan kuarklar elektrozayıf yanma ile leptonlara dönüşüyor. Bu tür elektrozayıf yıldızlar 10 milyon yıl içinde kuarkların büyük kısmını yakıp leptonlara dönüştürüyor ve yakıtı bitince sönüyor. Leptonlar da çökmeyi önleyecek ısı üretmediği için süpernova nihayet çökmesini tamamlayarak kara deliğe dönüşüyor. Özetle merkezinde kara delik olan yarım yıldızlar, kurak yıldızları ve elektrozayıf yıldızlar normal yıldızlara göre kısa ömürlü oluyor. Ancak, aslında bu tür egzotik yıldızlar uzun ömürlü olan ve oldukça kontrollü bir şekilde gerçekleşen süpernova patlamaları sınıfına giriyor.