2015 yılında kozmolojide devrimsel bir buluş gerçekleşti.

LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory), yani günümüz teknolojisi ile donanımlı LIGO Kütleçekim Dalga Gözlemevi, iki karadeliğin çarpışması ile oluşan kütle çekim dalgaları saptadığını duyurdu.

Daha bu şoku atlatmadan LIGO, 17 Ağustos 2017'de benzer türde yeni bulgular saptadı. Onlar da kütle çekim dalgalarıydı ama farklı olarak dalgaların ulaşmasından iki saniye sonra bir gama patlama görüntüsü elde edilmişti.

Algılanan kütle çekim dalgaları bir karadelik çarpışmasının habercisi gibiydi ama bu gama patlamaları sanki ondan çok daha fazlasının olduğunu işaret ediyordu.

Sonra görüldü ki sadece kütle çekim dalgaları ve gama ışınları yoktu, onlara kızılötesi ışınlar da eşlik ediyordu.

Çok geçmeden, algılanan kütle çekim dalgalarının birbirinin etrafında dönen ve sonra birbirine çarpan iki büyük yıldız kalıntısından kaynaklandığı saptandı.

LIGO'nun dedektörlerinde alınan sinyaller kullanılarak, nötron yıldızlarının 10-15 km çapında olduğu, kütlelerinin Güneş'imizin kütlesinden 1.1 -1.6 katı kadar büyük olduğu belirlendi. Çarpışma sonrasında 100 saniyelik yerçekimi dalgaları tespit edilirken bu dalgalara gama ışınlarından radyo dalgalarına kadar tüm dalga boylarında elektromanyetik radyasyonun eşlik ettiği görüldü.

Nötron yıldızları

Bu yıldız kalıntılarına nötron yıldızları deniliyor. Bunlar bir zamanlar Güneş'imizden en az on kat daha büyük olan ve yakıtı tükendiğinde çökerek süpernovaya dönüşen ve patlayan yıldızlardan geriye kalan çekirdekler.

Nötron yıldızı kuramsal olarak ilk kez 1934 yılında Walter Baade ve  Fritz Zwicky  tarafından öne sürülmüştü. İlk nötron yıldızı keşfi ise 1967 yılında gerçekleşti; Jocelyn Bell ve Antony Hewish tarafından. Hewish, bu yöndeki çalışmalarından ötürü 1974 yılında  Nobel ile ödüllendirildi.

Kendi galaksimizde milyarlarca nötron yıldızı olduğu düşünülüyor ve bunlardan 2000 tanesinin adresleri belirlenmiş durumda.

Bu esrarengiz gök cisimlerinin yardımı ile  yanıtsız kalmış birçok sorunun yanıtının bulunabileceği belirtiliyor.

Biliyorsunuz, yıldızlar hidrojen içeren toz ve gaz bulutlarının kendi çekim gücü altında sıkışması ile oluşur. Yıldız artık bir termonükleer reaktördür ve içinde füzyon yani çekirdek birleşmeleri başlar. Önce hidrojen helyuma, helyum da karbona dönüşür ve füzyon reaksiyonları demir oluşumuna kadar devam eder.

Hidrojenin helyuma dönüşmesi evresinde, füzyon yoluyla üretilen enerji ile kütlesel çekim dengededir. Hidrojen kaynağının tükenmesi sonrasında helyum çekirdekleri birleşip karbon atomuna dönüşürken açığa çıkan enerji kütlesel çekimden daha fazladır. Dolayısıyla yıldız inanılmaz bir hızla büyümeye başlar. Bu küçük ölçekli yıldızlarda kızıl dev evresidir.

Bizim yıldızımız Güneş, bu evreye girdiğinde Dünya'yı içine alacak boyutta genişleyecek, hatta Mars'ı yutabilecek büyüklüğe ulaşacak.

Helyum bitince yıldızda üretilen enerji, artık kütlesel çekimden daha küçüktür ve yıldız içe doğru çökmeye başlar.

Artık yıldızın geleceği kütlesine bağlıdır. Yıldızın kütlesi ne kadar fazlaysa kütle çekim kuvveti de o kadar fazla olur ve yıldızın kendi üzerine çökmesi de o oranda hızlıdır.

Güneş'imiz gibi daha küçük yıldızlar bu süreçte sıkışarak beyaz cücelere dönüşürler.

Daha büyük yıldızlarda demire dönüşüm gerçekleştiğinde füzyon reaksiyonu durur, süpernovaya dönüşürken  ağır elemetlerin etkisiyle yıldız kendi üzerine hızla çöker;  kütle çekim öylesine güçlüdür ki atomlar sıkışır ve parçalanır.

Süpernova patlaması tüm evreni aydınlatmaya yeter. Yıldız ürettiği maddelerin çoğunu uzağa fırlatır, geride nötronlardan oluşmuş bir kütle bırakır.

Bu olağanüstü yoğun bir çekirdektir, nötron içeriği nedeniyle nötron yıldızı olarak adlandırılır.

Çapları 10 ila 15 km dolayında olan nötron yıldızlarının bir küp şeker boyutundaki kütlesinin Dünya ölçeğinde yaklaşık bir milyar ton ağırlığa karşılık gelebileceğini de hatırlatalım.

Nötron yıldızları kendi eksenleri etrafında çok büyük hızlarla dönerler. Bu sırada bazıları parlak radyasyon dalgaları yayar. Belirli aralıklarla elektromanyetik ışıma yapan bu yıldızları pulsar deniyor.  Güneş kütlesinin 30 katı üzerinde kütleye sahip yıldızlar geride magnetar olarak adlandırılan dev  manyetik alana sahip ve çok yoğun nötron yıldızları bırakırlar. 

Nötron yıldızları, süpernovadan  geriye kalan böylesine tuhaf kozmik bir canavarlardır; dev bir manyetik alan, yüksek enerjili parçacıklarla belki de gök cisimleri içinde en tehlikeli olanları.

Nötron yıldızları için karadelik olmadan maddenin en son hali demek mümkün.

Şimdi karadeliklere giden sürecin bir adım önünde duruyoruz; yani zamanın durduğu yerin  bir adım önünde.

Öğrenilecek daha çok şey var, belki de her şeyin başındayızdır!

Kaynakça

LIGO Detection of Colliding Neutron Stars Spawns Global Effort to Study the Rare Event

Space.com - When Neutron Stars Collide: Scientists Spot Kilonova Explosion from Epic 2016 Crash