Yaşam için gerekli olan elementlerin yıldızlarda üretildiğini biliyoruz.

Peki, nasıl oldu da yıldızlarda üretilen bu elementler evrenin her tarafına saçıldı ve bizlerde yaşam buldu?

Bilim insanları, bu sorunun yanıtının büyük yıldızlarda saklı olduğunu söylüyorlar.

Onların hikayesine göre evrenin ilk dönem yıldızları çok büyüktüler. Bu yıldızlar öldüklerinde, ürettikleri elementleri çok şiddetli patlamalarla uzayın en karanlık köşelerine fırlattılar. Bu elementlerle zenginleşen nebulalar toz ve enkaz diskine dönüştü ve ardından daha az şiddetli patlamalarla ikinci nesil yıldızlar ortaya çıktı.

Bizim yıldızımız Güneş de bu sürecin ürünü. Sonrasında sahnede bizler yer alıyoruz.

Yıldızların doğuşu da, ölümü de patlamalarla gerçekleşir; yani patlamayla doğarlar ve yine patlayarak ölürler.

Yıldızların bu şiddetli ölümü olmasaydı, yeni nesil yıldızlar olmayacaktı; bizler de olmayacaktık.

Bu patlamalara "süpernova" deniyor.

Süpernova patlamaları doğadaki en şiddetli yıldız ölümleri olarak sınıflanıyor. Yalnızca büyük yıldızlar bu patlamalar ile yaşamlarına son verirler.

Dolayısıyla, çok küçük ölçekte bir yıldız olduğundan bizim yıldızımız Güneş için bu tür bir son olmayacak.

Hikaye böyle. Ancak gökbilimciler bir süpernova patlamasını sağlayan itici gücü açıklamakta zorlandılar.

Cassiopeia A

Sorularına yanıt bulmak amacıyla araştırmacılar, James Webb Uzay Teleskobu'ndan (JWST) alınan verilere odaklandılar ve bu verilere daha yakından baktıklarında yakın zamanda gerçekleşmiş bir süpernova görüntüsü yakaladılar.

Bu görüntü, yaklaşık 350 yıl önce gerçekleştiği düşünülen genç bir süpernova kalıntısına aitti. Daha doğrusu, patlamadan gelen ışık yaklaşık 350 yıl önce Dünya'ya ulaşmıştı. Bu görüntü, Dünya'dan yaklaşık 11.000 ışık yılı uzaklıkta, "Cassiopeia A (Cas A)" adlı oldukça genç bir süpernovaya aitti.

Gökbilimciler JWST'den alınan bu verileri, Hubble Uzay Teleskobu, Chandra X-ışını Gözlemevi ve Spitzer Uzay Teleskobu tarafından daha önce yapılan gözlemlerle birleştirerek Cassiopeia A'nın şimdiye kadarki en net görüntüsünü ortaya çıkardılar.

JWST görüntüleri gerçekten muhteşemdi. Biliyorsunuz JWST uzun dalga boylu kızıl ötesi ışığı yakalıyor ve büyük aynalar kullanarak yüksek çözünürlükte görüntüler sağlıyor.  Hubble ise insan gözünün görebildiği dalga boyu aralığında görünür ışık altında gözlem yapıyor.

Bir süpernovanın anatomisi

Cassiopeia A, galaksimizde patlayan, devasa bir yıldızın bilinen en genç kalıntısı olarak bu tür süpernovaların nasıl meydana geldiği hakkında eşsiz bir fırsat sunuyordu. Bilim insanları bu fotoğraflardan sorularına yanıt bulmaya çalıştılar. Bunu yaparken bir büyük yıldızın doğumundan ölümüne kadar geçirdiği süreçlere odaklandılar.

Biliyorsunuz nebulalar, yıldızların doğdukları toz ve gaz bulutlarıdır. Buralarda sıkışan gaz ve toz kümeleri büyük basınç altında patlar ve yeni yıldızların doğumu gerçekleşir. Yıldız, aşırı sıcak bir fırın gibidir ve bu fırında önce hidrojen çekirdekleri birbiri ile kaynaşarak helyuma dönüşür. Hidrojen tükendiğinde, karbon oluşturmak için helyum çekirdekleri, ardından da neon oluşturmak için karbon yakılır ve böylece yıldız merkezinde demire ulaşana kadar element üretimi sürer. Ağır bir element olan demir üretimi ile yıldız yerçekimine yenilir ve kendi içine doğru çökmeye başlar. Aşırı basıncın hakim olduğu bu süreçte proton ve elektronlar sıkışarak nötrona dönüşürler. Sonunda nötronlar daha fazla sıkışamaz duruma gelince itici bir şok dalgası ile yıldız patlar ve ürettiği tüm elementler uzaya saçılır.

Bu patlamalar o kadar şiddetlidir k uzaya saçılan elementler yeni galaksilerin, yıldızların ve gezegenlerin oluşmasını sağlarlar. Yıldızdan geriye ise nötranlardan oluşan bir kütle kalır.

Bu kütle artık bir nötron yıldızıdır.

İtici güç neydi?

Patlamaları sağlayan itici gücün kaynağı nedir, sorusuna dönecek olursak; o hala bir gizem.

Bilim insanlarına göre bu itici gücün kaynağı, maddeden engelsiz bir şekilde geçebilen nötrino benzeri parçacıklar olmalıdır.

JWST Görüntüleri, yıldız patlaması sırasında kaçan bir gaz olduğunu gösteriyor. Bilim insanları resimlerde yeşil renkte görülen bu gazın yıldızdan patlama öncesinde savrulduğunu düşünüyorlar. Sürecin nasıl geliştiğini anlamak için daha fazla gözleme ihtiyaç duymaktalar. Bu amaçla galaksimizde tanımlanmış yaklaşık 400 süpernova kalıntısının incelenmesi öngörülüyor.

Bu çalışmalarda bilim insanlarının en büyük yardımcısı ise JWSTîn kızılötesi gözleri olacak.

Bilim insanları için süpernovaların sırlarını çözmek, Dünya'nın ve üzerindeki yaşamın nasıl ortaya çıktığını anlamamız açısından çok önemli.

Bir anlamda bizim varoluş hikâyemiz.

Oysa bizler varoluşumuzu 3,5 milyar yıl öncesinde gel-gitlerle çalkalanan okyanus sularının derinliklerinde arıyoruz. Süpernovalar ise bize bu hikayenin çok daha uzun, çok daha gürültülü ve inanılmaz derecede görkemli bir versiyonunu sunuyorlar.

 

Kaynakça:

https://www.nasa.gov/universe/webb-reveals-never-before-seen-details-in-cassiopeia-a/

https://public.nrao.edu/gallery/cassiopeia-a/

https://spider.seds.org/spider/Vars/casA.html

https://esahubble.org/images/heic0609a/

 

 

 

 

 

 

 

 

Nafiye Güneç Kıyak kimdir? Nafiye Güneç Kıyak, lisans eğitimini İstanbul Üniversitesi (İÜ) Fizik Bölümünde ve yüksek lisans eğitimini İstanbul Teknik Üniversitesi (İTÜ) Nükleer Enerji Enstitüsünde tamamladı. Çalışma hayatına Türkiye Atom Enerjisi Kurumu - Çekmece Nükleer Araştırma ve Eğitim Merkezi'nde araştırma reaktörü radyasyon güvenliği sorumlusu olarak başladı.  Doktora sonrası Uluslararası Atom Enerjisi Kurumu bursu ile Almanya-GSF (Gesellschaft für Strahlen- und Umweltforschung-München)'de "nükleer santraller çevre analizleri, radyasyon dozimetrisi, nükleer teknikler" alanlarında çalışmalarda bulundu.  Yurda dönüşünün hemen ardından doçent ve daha sonrasında da profesör oldu. 1996 yılında kurulan Işık Üniversitesi'nin kuruluş çalışmalarına katıldı ve çeşitli kademelerde görev alarak kurucu fizik bölüm başkanlığı, Fen Bilimleri Enstitüsü müdürlüğü görevlerinde bulundu. "Lüminesans Araştırma ve Arkeometri Laboratuvarı"nı kurdu modern fizik konularında lisans ve yüksek lisans dersleri verdi. 2010- 2015 yılları arasında Işık Üniversitesi Rektörü olarak görev yaptı.  Rektörlük süresini tamamlamasının sonrasında Feyziye Mektepleri Vakfı okulları CEO'su görevinde bulundu.  Prof. Kıyak'ın uluslararası bilimsel dergilerde yayımlanmış çok sayıda bilimsel makalesi, yurtiçi ve yurt dışında sunulmuş 200 dolayında bilimsel çalışması bulunmaktadır. Ayrıca popüler bilim alanında üç kitabın yazarıdır: Aklın bilinmeyene yolculuğu: KOZMOS; Sırlar evrenine açılan kapı: KUANTUM ve Başlangıcın ötesi: ÇOKLU EVRENLER.  2019'dan bu yana T24 Haftalık'ta popüler bilim konularında yazılar yazmaktadır.  Prof. Kıyak evli ve iki çocuk sahibidir.