Yıldız Nedir?
Astronomide bir yıldız, çekirdeğindeki nükleer füzyon reaksiyonlarının bir sonucu olarak parlayan, kabaca küresel, büyük bir sıcak gaz topudur. Yıldızlar evrendeki temel nesnelerdir. Hidrojenden daha ağır elementlerin oluştuğu fabrikalardır.
Güneş gibi tipik bir yıldızdan gelen radyasyon, yaşamın ortaya çıkabileceği Dünya gibi gezegenlerde ılıman koşullar sağlar. Güneş, açıkça Dünya ve onun birçok ekosistemi için merkezi enerji kaynağı olduğundan, Dünya'nın yıldızının nasıl çalıştığını anlamak önemli bir araştırma alanıdır.
Sadece son 80 yılda “ Güneş neden parlıyor? ” sorusu kısmen cevaplandı ve güneş ve yıldız davranışının birçok yönü hala tam olarak anlaşılmadı. Güneşin ve yıldızların fiziği üzerine araştırmalar, uzun yıllar boyunca taze ve zorlu kalacaktır.
Gece gökyüzünde herhangi bir zamanda çıplak gözle yaklaşık 4.000 ila 6.000 yıldız görülebilir. Küçük bir teleskopla yüzbinlerce yıldız görülebilir. Dünya'daki en büyük teleskop, 200 milyardan fazla yıldız içerebilen milyonlarca galaksiyi gözlemleyebilir. Gökbilimciler, tüm evrende 1 × 10 üzeri 22'den fazla yıldız olduğunu tahmin ediyor.
En eski insan ataları gökyüzüne baktığından beri yıldızlar insan merakının nesneleri olmuştur. Tarih boyunca insanlar yıldızlarla ilgili hikayeler anlatmışlardır. Parlak yıldızları gökyüzündeki resimlere dönüştürdü ve sadece son 80 yılda yıldızların nasıl çalıştığını anlamaya başladı.
Bilim insanlarının ve genel olarak insanların yıldızlara bu kadar hayran olmaları doğaldır, çünkü insanlar onlara sıkı sıkıya bağlıdır. Yıldızlar - ve aslında tüm evren - çoğunlukla en basit ve en hafif element olan hidrojenden oluşmuştur.
Ancak insan vücudu ve diğer canlılar karbon, nitrojen, kalsiyum ve demir gibi çok daha karmaşık elementlerden oluşur. Bu elementler yıldızların çekirdeğinde yaratılır ve birçok yıldızın yaşamlarındaki son eylem , yarattığı elementleri galaksiye dağıtan büyük bir patlamadır ve sonunda başka bir yıldız, bir gezegen veya onun üzerinde bir yaşam oluşturabilirler. Bu nedenle yıldızları anlamak, insanları anlamanın bir parçasıdır.
Yıldızların İç Yapısı
Güneş, diğer yıldızlarla karşılaştırıldığında nispeten kararlı bir yıldızdır. Enerji çıkışı, yalnızca küçük değişikliklerle neredeyse sabittir. Bu enerji , yaklaşık 93.000.000 mil (150.000.000 km) uzaklıktaki bütün bir gezegen olan Dünya'yı ısıtmak için yeterli olduğu Güneş sistemine akar. Güneş kütlesindeki (iki milyon trilyon kilogram) bir gaz topu nasıl olur da milyonlarca veya milyarlarca yıl boyunca bu şekilde sabit bir durumda kalır?
Güneş gibi yıldızlar hidrostatik dengede bulunurlar, bu da yıldızın içindeki her noktada, o noktayı örten malzemenin ağırlığı ile o noktadaki gaz basıncı arasında bir denge olduğu anlamına gelir. Bir kişinin bir yıldızın yüzeyi ile merkezinin ortasında olduğunu varsayalım.
Yerçekimi, yıldızın malzemesini merkezine doğru çeker, bu nedenle kişi ile yüzey arasındaki gaz, birini aşağı doğru itme eğilimindedir. Ancak kişinin bulunduğu yerdeki gaz da bir basınç uygular. Gaz, yıldızda meydana gelen enerji üreten reaksiyonlarla ısıtılıyor 'çekirdek ve gaz ne kadar sıcaksa, o kadar fazla basınç uygular.
Gazı sıkıştırmaya çalışmak, bir balonu sıkıştırmaya çalışmak gibidir. Bir balonu öylece ezemezsiniz, çünkü içerideki hava, balonun sıkışmaya direnen yanlarına bir basınç uygular. Aynı şekilde, bir yıldızın içindeki sıcak gaz, üzerindeki malzemenin ağırlığına direnerek, yerçekimi etkisi altında içeri düşmesini engeller.
Kararlı bir yıldız, içindeki her noktada yerçekimi ve gaz basıncı arasındaki bu dengeye sahip olmalıdır. Bununla birlikte, yıldızın merkezine yaklaştıkça, üstteki malzemenin ağırlığı da artar, aynı şekilde, bir yüzme havuzunun dibine yakın yüzüldüğünde kulaklardaki basınç giderek artar.
Bu nedenle, yıldızın merkezine daha yakın olan gaz, üzerindeki tüm gazın ağırlığına karşı koyan daha büyük bir basınç uygulamak için daha sıcak olmalıdır.
Yıldızlar Nasıl Enerji Üretir?
Hidrostatik dengede kalabilmek için bir yıldızın gazını çok sıcak tutması gerekir. Güneş'in yüzeyine yakın gaz yaklaşık 6.000 K (Kelvin) (10.292 ° F ; 5.700 ° C) iken, iç kısmında daha derinde sıcaklık milyonlarca Kelvin (K) dereceye ulaşır. Açıkçası, bir yıldızın tüm bu gazı bu kadar sıcak tutmak için güçlü bir güç kaynağına ihtiyacı var.
Bir yıldızın içine doğru bir hayali yolculuğa çıkarsak, daha da derine yıldızın içine girersek, sonunda bu güç kaynağını, yıldızın çekirdeğini buluruz.
Yıldızlar, merkez ve en sıcak kısımları olan çekirdeklerinde enerji üretirler. Güneş'in çekirdeği yaklaşık 15.000.000 K (15.000.000 ° C ) sıcaklığa sahiptir ve bu, termonükleer füzyon reaksiyonlarının gerçekleşmesi için yeterince sıcaktır.
Birçok farklı türde reaksiyon mümkündür, ancak Güneş de dahil olmak üzere kararlı yıldızlar için birincil reaksiyon, dört hidrojen atomunun bir helyum atomuna dönüştürüldüğü reaksiyondur. Bu dönüşüme eşlik eden, yıldızın çekirdeğinden dışarı akan ve yıldızı ısıtmak için gereken enerjiyi sağlayan muazzam bir gaz salınımıdır.
(Bu arada bu, H-bombası olarak adlandırılan bir ICBM'nin (kıtalararası balistik füze) modern bir savaş başlığında meydana gelen tepkinin aynısıdır. Nihai insan imha silahı, çok kısa bir an için, küçücük bir yıldız.) Güneş, her saniye yaklaşık altı yüz milyon ton hidrojeni helyuma dönüştürür, ancak o kadar büyüktür ki, bu yakıt tüketimi oranını beş milyar yıldır koruyor ve bunu bir beş milyar yıl daha sürdürecek.
Yıldız Modelleri
Yukarıda tartışılan gerçekler, yirminci yüzyıl astronomisinin büyük başarılarından birinin ürünleridir: bir yıldızın iç yapısını tanımlayan yıldız modellerinin inşası.
Bir yıldızın iç kısmında işleyen mekanizmalar, topluca yıldız yapısı yasaları olarak bilinen dört matematiksel formülle tanımlanabilir. Bu denklemler, yıldızın merkezinden değişen mesafelerle sıcaklık ve basınç gibi önemli niceliklerin ne kadar önemli değiştiğini açıklar.
Bir yıldız modeli hesaplaması, önemli yıldız parametreleri için başlangıç değerlerinin seçilmesini ve kendi içinde tutarlı bir çözümün ortaya çıkıp çıkmadığını görmek için modeli çalıştırmayı içerir.
Olmazsa, parametreler tekrar tekrar ayarlanır ve tutarlı bir çözüme ulaşılana kadar model yeniden çalıştırılır. Başarılı bir model, yıldız yüzeyinde gözlemlenen miktarları yeniden üretmelidir -yani, model yıldızın yüzey sıcaklığı, aynı kütle ve büyüklükteki gerçek bir yıldız için fiilen gözlemlenen sıcaklıkla aynı olmalıdır.
Yirminci yüzyılın ilk bölümünde, gökbilimciler yıldız modellerini zahmetli bir şekilde elle hesapladılar. Daha yakın zamanlarda, yirminci yüzyılın son çeyreğinden bu yana bilgisayarlar, astronomların giderek daha ayrıntılı modeller oluşturmasını sağladı. Yıldız astronomlarının çalışmaları, yalnızca son birkaç on yılda insanlığa, "Bir yıldız neden parlar?" sorusuna temel bir yanıt verdi.
Temel Yıldız Özelliği
Kütle en önemli yıldız özelliğidir. Bunun nedeni, bir yıldızın yaşamının yerçekimine karşı sürekli bir mücadele olması ve yerçekiminin doğrudan kütle ile ilişkili olmasıdır. Bir yıldız ne kadar büyükse, yerçekimi o kadar güçlüdür.
Bu nedenle kütle, yerçekimi kuvvetinin yıldızın her noktasında ne kadar güçlü olduğunu belirler. Bu da, yıldızın içindeki her yerde hidrostatik dengeyi korumak için gazını yeterince sıcak tutmak için yakıtını ne kadar hızlı tüketmesi gerektiğini belirler.
Bu, yıldızın sıcaklık yapısını ve enerjinin çekirdekten yüzeye taşınma yöntemlerini kontrol eder. Yakıt tüketim oranı ömrü belirlediğinden , yıldızın ömrünü bile kontrol eder.
En küçük yıldızlar Güneş'in kütlesinin yaklaşık 0.08 katıdır. Bir gaz küresi bundan daha küçükse, çekirdeğinde gerekli füzyon reaksiyonlarını tutuşturmak için oluşurken iç sıcaklığını yeterince yükseltemez.
En büyük yıldızlar Güneş'ten yaklaşık 50 kat daha büyüktür. Bundan daha büyük bir yıldız o kadar yoğun bir şekilde parlar ki radyasyonu yerçekiminin üstesinden gelmeye başlar - yıldız yüzeyinden o kadar hızlı kütle kaybeder ki asla kararlı olamaz. Bir yıldızla ilgili hemen hemen her şey kütlesiyle ilgilidir ve bir sonraki bölümde bunun nasıl çalıştığı dört vaka öyküsünde tartışılacaktır.
Güneş Nasıl Ölecek?
Yıldızların olası dört sonu olur: kara delikler, nötron yıldızları, beyaz cüceler ve kırmızı cüceler. Güneş, sıcak ama soluk beyaz bir cüce , Dünya'dan daha büyük olmayan bir nesne olarak yaşamına son verecek ve bir kamp ateşinde ölmekte olan bir kor gibi yavaş yavaş soğuyacak ve karanlığa dönüşecek. Uzay böyle ölü yıldızlarla dolu.
Bundan beş milyar yıl sonra, ölüm sancılarıyla Güneş, Merkür'ü yutacak, Venüs'ü kızdıracak ve Dünya'daki her yaşam kalıntısını silecek. Alnilam çok daha şiddetli gidecek; gezegenleri varsa, süpernova tarafından buharlaştırılacaklar.
Her iki durumda da, uzaya genişleyen bir gaz bulutu fırlatılacaktır. Bu bulut ağır elementler açısından zengin olacak ve onları merkezi fırınlarında yaratan Alnilam gibi yıldızlar olmasaydı uzayda yüzen demir atomları diye bir şey olmayacaktı.
Önceki Yazı
Sonraki Yazı