Yıldızların Oluşum ve Gelişimi (star formation and development)

Yıldızlar, uzayda bulunan yüksek yoğunlukta geniş bölgelerden oluşan moleküler bulutların içinde oluşur. Bu bulutlar çoğunlukla hidrojen, % 23–28 helyum ve az miktarda daha ağır öğeler içerir. İçinde yıldız oluşan bu tür bir Nebula veya bulutsuya örnek Orion bulutsusudur. Bu bulutsulardan büyük yıldızlar oluştukça, içinde bulundukları bulutları güçlü bir şekilde ışıklandırıp iyonlaştırır ve bir H II bölgesi yaratırlar. H II bölgesi, yüzlerce ışık yılı genişlikte olabilen, içerisinde yıldız oluşumlarının gerçekleştiği, parlayan bir plazma ve gaz bulutudur. Gaz içinde oluşmuş olan genç, sıcak ve mavi yıldızlar yüksek miktarda morötesi ışın yayar.


Nebula uzayda bulunan ve geniş alanlara yayılmış olan gazlar, toz, Hidrojen, helyum ve diğer iyonize gazlardan oluşan bulutsu yapıdır. Eskiden galaksileri de kapsayacak şekilde yaygın gök cisimlerine verilen isimdi; ancak zamanımızda astronominin ilerlemesi ile galaksi ile nebula farklı anlamlarda kullanılmaya başlandı. Yıldızlar arasında bulunan boşluklarda yer alan ve yıldızların yaydıkları ışık enerjisi ile görünür hale gelen yoğun gaz ve toz bulutları, galaksilerin temel bileşenlerindendir.

Nebula Oluşumu

Bir Nebula oluşmadan önce bir yıldızdır. Bu yıldız büyüdükten sonra ya beyaz cüce ya nötron yıldızı ya da bir karadelik olur. Fakat bütün yıldızlar bunlardan biri olmadan önce kırmızı süperdev haline gelir. Bu yıldızlar çok büyük oldukları için içten gelen basınç ve yüksek (100 000 000 0C) sıcaklığın etkisiyle uzay boşluğuna gaz salarlar.

Bu gaz püskürmeleri oldukça büyük ve hızlıdır. Daha sonraları bu gazlar yakınlaşarak bir gaz bulutu oluşturur. Gaz bulutunun sıcaklığı 15 000 0C’ den fazladır. Bu sıcaklık ve çeşitli basınçlar oradaki gazlarla (Hidrojen) birleşerek füzyon reaksiyonu başlatır. Bu füzyon reaksiyonu yeni bir yıldızın ilk temelleridir. Daha sonra o minik yıldızlar büyür ve anakol yıldızına dönüştüğü zaman, ana yıldız kadar olmasa da gaz püskürtmesi yaparlar. Bu arada ana yıldız kahverengi veya beyaz cüce olup ömrünü demir ve karbon yığını olarak tamamlar.

Yeni Bir Yıldız Oluşumu

Gökyüzüne birer gün arayla bakıldığında önceden görülmeyen çok parlak bir yıldız görülebilir. Bunun nedeni bir süpernova patlamasının olmasıdır. Süpernova patlamaları izlemeye değer olaylardır. En son kaydedilen patlama 1987 yılında olmuş ve kayıtlara 1987A olarak geçmiştir. Eski Çağ dönemlerinde Çin'de de izlenmiş bir süpernova patlaması vardır. Süpernova patlamalarında kırmızı süper devler patlayıp nötron yıldızı, bazen de karadelik oluşur (karadelik oluşma ihtimali binde birdir). Karadelik oluştuğu zaman çevresindeki her şeyi çeker. Nötron yıldızı oluştuğu zaman çevresindekileri karadelik gibi çekmez; Nötron yıldızının madde yoğunluğu çok fazladır.

Süpernova Sonucu Oluşan Bulutsu

Bazen yıldızlar süpernova yoluyla patlarlar; çevrelerine yavaş yavaş değil bir anda gaz salarlar. Bu gazlar çeşitlidir ve reaksiyona girerek çeşitliliği daha da arttırırlar, çok renkli bir görüntü oluştururlar. Bu tür bulutsular süpernova sonucu oluşmuş bulutsular olarak adlandırılır.

Süpernova sonucu oluşmuşlarda gazlar çeşitli etkiler sayesinde dağılırlar ve garip şekiller oluşur. Fakat gezegenimsi bulutsularda gazlar dağılmadığı için simetrikdir. Bir nebulanın gezegenimsi mi yoksa süpernova sonucumu oluştuğu buna bakarak anlaşılabilir.


(a) Bulutsu NGC 604, üçgen gökada'da bulunan dev bir H II bölgesidir, (b) Orion Bulutsunun Hubble Uzay Teleskobu tarafından çekilmiş fotoğrafı

Önyıldız oluşumu

Önyıldız yıldızlar arası ortamda, dev bir moleküler bulutun gazlarının daralmasıyla meydana gelen büyük bir kütledir.

Anakol

Anakol, Ejnar Hertzsprung ve Henry Norris Russell tarafından geliştirilen Hertzsprung-Russell diyagramında yıldız gruplarından anakol denilen gruba dahil edilen yıldızları tanımlayan addır.

Renk ve büyüklük esas alınarak yapılan bu sınıflandırmada anakol grubuna giren yıldızlar, Güneş gibi hidrojeni yakıp helyuma çeviren cüce yıldızlardır. Bu yıldızlar hidrojen yakıtlarını bitirdiklerinde dev yıldızlar grubuna girecek şekilde genişler (kızıl dev), sonra da ak cüce haline gelirler. Yıldızların çoğu anakol grubuna girer, yıldızlar evrim süreçlerinin büyük kısmını anakol yıldızı olarak geçirirler.

Ana dizi ötesi

En azından beşte iki güneş kütlesine sahip olan yıldızlar çekirdeklerindeki hidrojeni tükettiklerinde dış katmanları genişler ve soğuyarak bir kırmızı dev oluşturur. Yaklaşık 5 milyar yıl sonra Güneş kırmızı dev olduğunda o kadar büyük olacak ki Merkür’ü ve büyük olasılıkla Venüs’ü de içine alarak yok edecektir. Kurulan modellemelere göre Güneş’in Dünya’nın şu anki yörüngesinin (1 astronomik birim ya da AU) %99’u kadar genişleyeceği tahmin edilmektedir. Ancak o zamana kadar Güneş’in kütlesinin azalması nedeniyle Dünya’nın yörüngesi 1,7 AU’ya çıkacak ve böylece güneşin içinde kalmaktan kurtulacaktır. Ancak Güneş’in parlaklığı birkaç bin katına çıkarken Dünya üzerinde ne okyanus ne de atmosfer kalacaktır.

Büyük yıldızlar: Dokuz güneş kütlesinden daha fazla kütleye sahip olan yıldızlar helyum yaktıkları aşamada genişleyerek kırmızı süper dev olur. Çekirdekteki bu yakıt da bittikten sonra helyumdan daha ağır öğelerin çekirdek kaynaşması devam eder. Sıcaklık ve basınç karbon çekirdek kaynaşmasına yetene kadar çekirdek küçülür. Bu süreç, oksijen, neon, silikon ve kükürtün yakılmasıyla devam eder. Yıldızın yaşamının sonuna doğru kabuklarda çekirdek kaynaşması gerçekleşebilir. Her kabukta farklı bir öğe çekirdek kaynaşmasına uğrar. En dışta hidrojen, içeri doğru helyum ve sonra ağır öğeler olarak devam eder.

Son aşamaya, yıldız demir üretmeye başlayınca ulaşılır. Demir atomlarının çekirdeği diğer ağır atomların atom çekirdeklerinden daha sıkı bağlandığından, çekirdek kaynaşmasına uğradıktan sonra enerji açığa çıkarmazlar, dolayısıyla bu süreç enerji tüketir. Aynı şekilde daha hafif atomların atom çekirdeklerinden daha sıkı bağlandığından fisyon (bölünüm) ile de enerji açığa çıkmaz. Görece yaşlı ve çok büyük yıldızların merkezinde büyük ve eylemsiz bir demir çekirdeği toplanır. Daha ağır öğeler yıldızın yüzeyine çıkarak Wolf-Rayet yıldızı denen nesnelere dönüşür. Bu yıldızların dış gazyuvarının kaçtığı yoğun bir yıldız rüzgârı bulunur.


Fisyon (bölünüm), kütle numarası çok büyük bir atom çekirdeğinin parçalanarak kütle numarası küçük iki çekirdeğe dönüşmesi olayıdır. Fisyon reaksiyonlarında radyoaktif elementler kullanılır ve tepkimeler için bir ilk enerjiye (aktiflenme enerjisi) ihtiyaç vardır. Reaksiyon sonucunda kararsız çekirdekler ve nötron oluşur. Oluşan nötronların her biri yeni bir uranyum atomu ile tepkimeye girer. Bu esnada açığa çıkan nötronlar ortamdan uzaklaştırılmazsa tepkime zincirleme olarak devam eder.

(a) İndüklenmiş fisyon reaksiyonu, (b) bir nükleer fisyon zincir reaksiyonunun şeması


Çöküş: Gelişiminin sonunda, ortalama büyüklükte bir yıldız artık dış katmanlarını kaybederek gezegenimsi bir bulutsuya dönüşür. Eğer dış gazyuvarı döküldükten sonra kalan kütle 1.4 güneş kütlesinden azsa oldukça küçük bir nesne (yaklaşık Dünya kadar) hâline gelene kadar küçülür. Daha fazla sıkışmanın oluşması için yeterince büyük olmayan bu yıldızlara beyaz cüce denir. Her ne kadar yıldızlar plazma yuvarları olarak tanımlansa da beyaz cücenin içindeki elektron yozlaşmış madde artık plazma değildir. Beyaz cüceler oldukça uzun zaman sonra kara cücelere dönüşeceklerdir.


17 Eylül 2019


GERİ (astrofizik)
GERİ (yıldızlar)