Evrenle söyleşiler 20 : Bir nötron yıldızıyla söyleşi

Çevirmen: Nâlan Mahsereci

Süpernova patlamalarından arta kalan maddelerin kütleçekimi etkisiyle çökmesiyle meydana gelen bir nötron yıldızıyla söyleştik…

İyi geceler, tanıştığımıza memnun oldum.

Teşekkürler, ben de burada bulunmaktan memnunum.

Konuşmaya ne olduğunuzla, yani nötron yıldızının ne oldu­ğuyla başlayabilir miyiz?

Evet, ama beni bir yıldız olarak düşünmeyin. Beni yanlış an­lamayın, bu adı seviyorum; ama benim içimde hiçbir füzyon oluşmaz. Bir yıldızdan daha çok dev bir çekirdek gibiyim, tabii nötral oluşumu saymazsak.

Yani katı nötronlar mısınız?

Sadece nötrondan oluşmaktayım.

Bayağı yoğun olmalısınız.

İdare ediyorum.

Demek istediğim, her bir birim hacminiz başına çok yüksek bir kütleye sahip olmalısınız. Doğru mu?

Her saniye büyük bir arabanın garajınızın içine girdiğini dü­şünün.

Garajım o kadar büyük değil.

25 yıl boyunca kesintisiz her saniyede bir tane arabanın içeri­ye girdiğini düşünün.

Sizi temin ederim, bu kadar yer yok.

Onları benim yoğunluğuma sıkıştırabilirseniz olacaktır. As­lında bütün o arabalar, parmağınıza da yerleşebilir, tabii eğer benim yoğunluğumdaysalar.

İnanılmaz, nasıl oluştuğunuzu sorabilir miyim?

Bir süpernova patlamasının kalıntısıyım.

Süpernovanın ne olduğunu açıklayabilir misiniz?

Hay hay, söyleşi yaptığınız yıldızın kaldığı yerden devam et­mek isterim.

Notlarıma bir göz atayım, ha evet, yıldız, hidrojenin hel­yumu, helyumun da karbonu nasıl oluşturduğunu açıklamıştı, sonra kırmızı dev evresini, sonra da beyaz cüceyi anlatmıştı…

Son bir görkemli parlamayla yıldızınız sona ermeseydi, hu­zurlu ve verimli bir kariyeri olurdu. Sonunda, uzanarak gezege­ninize temas etmiş gibi görünür; bu yeryüzündeki yaşamı uzun bir süre desteklemiştir.

Bunun böyle olduğunu görebileceğinizi varsayıyorum.

Ona neden karbonda durduğunu sordunuz mu?

Buna şaşırmıştım.

Nedeni toplam kütlesidir. Basitçe söylersek, yıldızınız, konuyu daha fazla zorlayacak kütleçekimi gücünü bir araya getiremez.

Konu dediğiniz nedir?

Füzyon. Ancak büyük kütleli yıldızlar içinde tepkimeler sü­rer; karbon ve karbon, magnezyumu oluşturur; karbon ve hel­yum, oksijeni oluşturur; oksijen ve oksijen, sülfürü oluşturur; oksijen ve helyum, neonu oluştur ve bu süreç böyle gider; bu füzyon süreçlerinin her biri enerji açığa çıkarır.

Bu süreç demir oluşumuna kadar sürer mi?

Evet, altın ve gümüş gibi bazı ağır elementlerin oluşumu dı­şında sürer, ama temelde yıldızların içi kaynamış sıcak demir küresidir.

Sonra ne olur?

Sıkıntı. Yıldızınızın ne söylediğini anımsıyor musunuz, “Bir yıldızın içinde sürekli öfkeli bir savaş vardır; kurtulmaya çalışan radyasyon basıncının dışarıya doğru itişine karşılık, tam bir çö­küş görmek isteyen kütleçekiminin içe doğru çekişi.”

Evet.

Bir kez demir oluşunca, dışarıya doğru bir radyasyon basıncı kalmaz, böylece yıldız çökmeye devam eder. Gerçekten de aşırı ısınır, milyarlarca dereceye ulaşır. Isı enerjisi demir atomları ta­rafından soğurulur, ki bu da onları parçalar; yıldız, basitçe nöt­ron, proton ve elektron haline gelir ve sıcaklık baş aşağı iner.

Sıcaklık düşer mi?

Bu geniş bir buz küpünü bir tabak çorbaya koymaya benzer. Sıcak çorbanın ısı enerjisi, eriyen buza geçer ve çorba soğur. Yıl­dızın içindeyse, ısı enerjisi parçalanmış demir atomlarının ara­sına girer.

Anladım.

Burada işler iyice ilginçleşmeye başlıyor. Yıldız şimdi, çok daha soğuktur, bu nedenle çöker; sonunda elektron ve proton­ları bir diğerinin çok yakınında olmaya zorlar ve onlar da birlik­te nötron ve nötrinoları oluşturur. Nötrinolar arkalarında nöt­ronları bırakarak, hızla ayrılırlar. Yıldız katı nötronların küçük küresine çöker. Çöküş öylesine şiddetlidir ki, nötronları daha yüksek bir yoğunluğa sıkıştırır, yani nötron çekirdeği devasa şok dalgasıyla geriteper.

Bir topun sert bir yüzeye çarptığında sıkışması, sonra geri­tepmeyle itilirken genişlemesi gibi mi?

Evet, ama çok daha güçlüsü. Aslında bu bir süpernovadır, Ev­ren içindeki en enerjik olaylardan biridir.

Anlıyorum, ama bir yere takıldım. Nova ifadesini duymuş­tum, süpernova basitçe daha büyük nova mı demek?

Hayır hayır, öyle değil. Bir kırmızı devle beyaz cüceyi bir yö­rüngede hayal edin.

Güneş ile söyleşimizde, bunu konuşmuştuk.

Güzel. Zamanı gelmişken, birbirlerine yaklaşırlarsa, beyaz cüce kırmızı devden madde çekecektir. Bu madde, cücenin yü­zeyinde birikecektir ve yüzeyde sürekli olarak çarpıştıklarından, cüce giderek ısınır. Aslında, ısısı 15 milyon dereceye kadar çıka­bilir. Bunun ne anlama geldiğini biliyorsunuz.

Füzyon mu?

Füzyon, açık füzyon.

Açık füzyon?

Genellikle füzyon yıldızların kalplerinin derinliklerinde olu­şur. Söz ettiğimiz durumda bu yüzeyde de doğrudur ve birkaç gün ya da birkaç hafta boyunca bu yıldız Güneş’ten 10.000 kat daha parlak ışık saçabilir. Aslında, gökyüzünde bir şey görmü­yorken, aniden yıldızı, yeni yıldızı görürsünüz, ya da novayı.

Süreç devam edebilecek midir?

Evet, ama beyaz cüce intihar olasılığına karşı dikkatli olmak zorundadır.

İntihar mı?

Evet, kırmızı devden çok miktarda madde çeken beyaz cüce için intihar söz konusudur. Eğer çok fazla madde alırsa ve top­lam kütlesi Güneş’inizin 1,4 katına ya da daha fazlasına ulaşırsa, çökecek ve bir süpernovaya dönüşecektir. Açıkladığım türden farklı bir başlangıca sahip olana Tip I süpernova diyebilirsiniz; açıkladığım Tip II’dir. Söyleşi yaptığınız karbon atomu Tip I sü­pernovadan gelmektedir.

Şimdi açıkladığınız haliyle, basit gibi duruyor. Yani nötron yıldızı patlamasının bir kalıntısı mısınız?

Öyleyim. Tip II süpernovadan geliyorum.

Büyüklüğünüz ne kadar?

Güneş’inizle aşağı yukarı aynı kütledeyim ve 20 km genişli­ğindeyim.

Çok ilginç, çok kütleli ve çok küçük.

Evet, bu bana sıradışı özellikler veriyor. Ağırlığınız ne kadar?

Ağırlığıma bakmıştım, 81 kilo civarındayım.

Eğer üzerimde ayakta durabilseniz, ağırlığınız 1 milyon ton gelecektir. Saniyede 100 kez döndüğümden başınız da fırıl fırıl dönecektir.

Dünyada hiç böyle değildir.

Doğru, değildir. Benim Dünyanınkinden 1 trilyon kat kadar güçlü olan manyetik alanım da vardır.

Çok küçük olduğunuz ve yıldızlar gibi ışın yaymadığınız için, saptanmanız imkânsız gibi görünüyor.

Arka avlunuza gece çıktığınız ve gözlerinizi yukarı diktiğiniz­de, beni görmeyi beklememelisiniz, katılıyorum. Gene de beni keşfettiniz.

Nasıl?

Göklerde yalnızca optik ışınım ya da ışık araştırmıyorsunuz; X-ışını, kızılötesi ışınım ve radyo dalgaları ışınımı da arıyor­sunuz.

Evet.

Jocelyn Bell 1960’ların sonunda mezun olmuş bir öğrenciydi. Radyo yayınlarıyla gökleri araştırdı, harika bir gizemle sonuçla­nacak bir keşif yaptı.

Neydi bu keşif?

Radyo dalga boyu enerjisini buldu; ama onu gökadalardan ge­len radyo yayını ya da yıldızdan gelen ışık gibi kesintisiz almak yerine, bir nabız gibi atımla aldı. Kısa bir patlama, 1,34 saniye sonra bir başka kısa patlama, böyle sürüp gidiyordu.

Yayının kaynağı telgraf anahtarı gibi açılıp kapatılıyormuş gibi görünüyor.

Evet, aralar dışında hiç çeşitlenmiyordu. Tabii ki hiç kimse, en az bir yıldız kadar büyük olduğu tahmin edilen bu şeyin nasıl olup da açılıp kapanabileceğini anlayamamıştı. Böylesi bir şeyin mekanizması bilinmiyordu. Zaman geçtikçe, pulsar diye adlan­dırılmaya başlanan diğerleri de bulundu.

Gizem nasıl çözülmüştü?

Bir işaret feneri gibi düşünüldüler. Açmayı ve havaya kusma­yı, hızlı dönüş hareketi iyi açıklıyordu.

Peki…

Sürekli parlak bir ışık yayıyor, ama bir yandan kendi etrafın­da dönüyor. Işın doğrudan size yöneldiğinde parlak görürsünüz; sizden öteye yöneldiğinde bir şey görmezsiniz. Net sonuç şudur: Sürekli parlayan ışık, dönüş nedeniyle size göz kırpar gibi gö­rünür.

Bu pulsarın nasıl çalıştığının açıklaması mı?

Evet.

Pulsarın yaydığı enerji, ışının içine nasıl odaklanır?

Bir şeyin güçlü bir manyetik alanı varsa, enerjiyi gövdesinin manyetik kutuplarından dışarıya, uzaya yayar. Pulsarlardan ge­len enerjinin açıklanabilmesi için, gövdesinin çok küçük olduğu ve çok hızlı döndüğü düşünülür.

Onun bir nötron yıldızı olması gerektiğini mi söylüyorsunuz?

Evet, öyle olmalı. Pulsarlar, bizim varoluşumuzla ilgili göz­lemsel kanıtlardır. Pulsar dönüşlerinde, manyetik kutuplar her zaman dünyayı işaret etmelidir ki, atımı görelim. Bu, Bell’in gör­düğü şeydir.

Büyüleyici, yani pulsarlar nötron yıldızlarının varlığını des­tekliyor.

Pulsarlar ve diğer ilginç kanıtlar.

Örneğin?

X-ışını patlatıcıları.

Bu yeni bir şey…

Bunu 1970’lerde görmeye başladınız. Güneş’inizin olduğun­dan bin kat daha fazla enerjisi olan, ama birkaç saniyede sonla­nan büyük bir X-ışını ışıması patlamasını ölçecektiniz.

X-ışınının ne olduğunu anımsatabilir misiniz?

Elbette, elektromanyetik enerji birçok dalga boyunda gelir. Eğer dalga boyları, 4×10-7 ile 7×10-7 m arasında ve kızılötesi ışın­dan biraz daha uzun, ya da morötesi ışından biraz daha kısaysa, görülebilirlerdir. Eğer dalga boyu 10-10 civarındaysa, X-ışınıdır; eğer 10-12 ya da daha kısaysa gama ışını olarak adlandırılır.

Teşekkürler. X-ışını patlaması periyodik midir?

Güzel bir soru, fakat yanıtı hayır. Her patlamada, patlayan enerji yayılır.

Bu nasıl olabilir?

Novalar gibi olur, sadece eşlikçi yıldızdan beyaz cüce değil, ben madde kaparım. Madde benim yüzeyimde birikir ve sonuçta füzyona maruz kalır. Güçlü kütleçekimi alanım yüzünden çok fazla X-ışını görürsünüz.

Biliyor musunuz, anlattıklarınız son günlerde okuduğum bir şeyleri anımsattı.

Neymiş o?

Gama ışını patlamaları. Bununla ilgili bir şey biliyor mu­sunuz?

Bunun Başkan Eisenhower’a kadar giden bir hikâyesi var. 1950’lerin sonlarıydı, bazılarınız nükleer denemeleri kısıtlamak gerektiğini düşünüyordu. Ama uluslararası anlaşma taslakları hazırlanırken kimse bunu açıkça yazamadı. Böylelikle, gezege­ninizin yörüngesine, uzayda patlayan herhangi bir nükleer bom­bayı fark edecek dedektörler yerleştirdiniz.

Şimdi anımsıyorum, sözümona çok gizli kapaklı bir proje vardı: Vela Projesi.

Evet ve yıllar sonraki analizler, bu dedektörlerin atom bom­balarından gelmeyen, çok yüksek enerjili gama ışınlarının yo­ğun patlamalarına maruz kaldığını gösterdi. Daha modern alet­ler gösterdi ki, bu patlamalar çok kısa, saniyenin onda biriyle birkaç dakika aralığında sürüyordu.

Gama ışını patlamalarının kaynağı nedir?

Hiç kimse bilmiyor, fakat 1999’da bir ipucu ortaya çıktı. Ast­ronomlar teleskoplarını bir gama patlaması yönüne çok hızla döndürmeyi başardılar ve optik spektrumunu gördüler, bunu geç ışılışıma olarak adlandırdınız. Çok ciddi olarak kırmızıya kaydıkları fark edildi ve bundan dolayı çok uzakta oldukları an­laşıldı. Karşılaştığınız en büyük problem, bir cismin böylesine devasa boyutlardaki gücü nasıl yayabileceğini nasıl açıklayaca­ğınızdı…

Ne büyüklükte bir güçten söz ediyoruz?

Önce bir oturun.

Hazırım.

İçinde bulunduğunuz Samanyolu Gökadasının toplam gücü­nün milyarlarca katı büyüklüğünde bir güç.

İnanılır gibi değil, belki acayip bir çarpışma içeriyordur ara­larında…

Hayır, bunu her zaman görürsünüz, neredeyse günde bir kez…

Onların ne olduğunu söylemeyeceksiniz…

Kimileriniz, bunun yalnızca çok daha büyük bir X-ışını pat­laması gibi olduğunu düşündü; ama eğlencenizi bozacağım. Aslında, çözülmedik problemlere sahip olduğunuzda çok iyi oluyorsunuz. Kuramlarınız ve gözlemlerinizin her bir parçasını incelemelisiniz, her hipotezinizi mikroskop altına yatırmalısınız, hiçbir şeyi tartışılmaz yapmamalısınız. Deneyselciler imkânsızı yapmayı ister, kuramcılar imkansızı düşünmeyi ister. Sonra bir şeyler olur, vadi hâlâ sıcakken birden patlayan yaz fırtınası gi­bidir, ya da çok küçük rüzgârlar birbirlerine eklenerek önüne geçilemeyecek bir güç oluşturur. Çözüm her iki yoldan gelir, genellikle anaforuyla daha fazla gizem yaratır.

Pekâlâ, bu gizemin çözümünü arıyor olacağım. Söyleşiye ka­tıldığınız için teşekkürler.

Benim için de keyifliydi, hoşça kalın.