Trilyonlarca yıl geçse bile oluşamayacak yıldızlar

John Wenz

İlk evren tuhaf ve esrarengiz nesnelerle doluydu. Büyük Patlama’dan kısa bir süre sonra, büyük materyal bulutları bugün gördüğümüz yıldızlarda bir araya gelmeden önce doğrudan kara delikler oluşturmuş olabilirler. Henüz oluşum evresindeki galaksiler, evreni berrak bir hale getirecek biçimde renksiz bir hidrojen denizini tutuşturdu ve karanlıktan başka hiçbir şeyin olmadığı uzayda fotonları serbest bıraktı. Yalnızca hidrojen ve helyumdan meydana gelen kısa ömürlü yıldızlar, gecenin içindeki kıvılcımlar gibi varoluş alanına girip çıkmış olabilirler.

13 milyar yılı aşkın bir zamanın ardından, evrenin içeriği, farklı boyut, parlaklık ve yaşam sürelerine sahip birçok yıldız türüyle sabitlendi. Ancak günümüz kozmosunun yıldızları, var olmayı sürdürecek yegâne yıldız türleri değil. Çok uzak bir gelecekte, bugünden milyarlarca hatta trilyonlarca yıl sonra, var olan yıldızlarımız ileri aşamalarda garip ve tamamen yeni göksel cisimlere dönüşebilirler. Bu cisimlerden bazıları, evrendeki ısının yok oluşunun habercisi gibi görev yapabilirler; bunun ardından ne olacağını bilmekse mümkün değil.

İşte, evren onları yaratacak kadar uzun süre hayatta kalırsa, bir gün var olabilecek dört yıldız türü:

MAVİ CÜCELER

İnsan gözünün göremediği, maviyle renklendirilmiş dalga boyundaki ışıkta görüntü toplayan STEREO-A teleskopunun, Extreme Ultraviolet Imager (Aşırı Morötesi Görüntüleyici) aracıyla çekilen Güneş’in bir görüntüsü. (Görsel: NASA / STEREO)

‘M-cüceler’ de denilen kırmızı cüce yıldızların evrende var olan en yaygın yıldız türü olduğu düşünülüyor. Boyutları küçük -kimi zaman gaz devi bir gezegenden daha hacimli değiller-, ayrıca kütle ve sıcaklıkları da (bir yıldız için) düşük. En küçükleri Jüpiter’in yalnızca 80 katı kütleye sahipken, G tipi bir cüce yıldız olan Güneş, Jüpiter’in kütlesinin yaklaşık 1000 katına sahip.

Bu görece küçük ve soğuk yıldızların yine de kendilerince başarılı başka bir özellikleri mevcut. Gökbilimciler, kırmızı cücelerin trilyonlarca yıl yaşayabileceğine inanıyorlar; zira bu yıldızlar hidrojeni çok yavaş biçimde helyuma çeviriyorlar, bu da bazı kırmızı cücelerin neredeyse evrenin tüm yaşamı boyunca etrafta olacakları anlamına geliyor. 2005 yılında yayınlanan bir araştırmaya göre, Güneş’in kütlesinin yüzde 10’una sahip olan bir yıldız neredeyse altı trilyon yıl yaşayabilirken, TRAPPIST-1 gibi en küçük yıldızlar iki kat daha uzun süre yaşayabilir. Evren yalnızca 13.8 milyar yaşında ve bu durumda kırmızı cüceler henüz ömürlerinin yüzde birinde bile değiller.

Buna karşın, Güneş’in hidrojen yakıtını tüketmeye ve helyumu karbona dönüştürmeye başlamasına yalnızca beş milyar yıl kadar bir vakti var. Bu dönüşüm, Güneş’in evriminin bir sonraki aşamasını tetikleyecek; önce kırmızı bir dev haline gelecek ve daha sonra beyaz bir cüce olacak biçimde soğuyarak büzüşecek. Beyaz cüceler, galakside gördüğümüz elektron bakımından zengin bir yıldız türüdür.

Trilyonlarca yıl içinde, kırmızı cüceler de hidrojen rezervlerinin son parçalarını tüketmeye başlayacak. Bu küçük ve güzel yıldızlar bir süreliğine olağanüstü sıcak hale gelecek ve mavi ışık yayacak. Yaşlılık evresine girmiş bir kırmızı cücenin, Güneş gibi dışa doğru genişlemek yerine içe doğru çökeceği tahmin ediliyor. En sonunda, mavi cüce aşaması sona erdiğinde, geride kalan tek şey yıldızın küçük bir beyaz cüce şeklindeki kabuğu olacaktır.

KARA CÜCELER

Bir sanatçının siyah cücelere benzeyen koyu kahverengi cüce çizimi; gelecekte oluşacakları öngörülüyor. (Görsel: NASA / JPL-Caltech)

Beyaz cüceler bile sonsuza dek var olamazlar. Beyaz bir cüce sahip olduğu karbon, oksijen ve serbest akışlı elektron stoklarını tükettiğinde ağır ağır yanar ve bir kara cüceye dönüşür. Elektronu bozulmuş maddelerden meydana gelmiş olan bu teorik cisimler, eğer varsa, kendine ait çok az ışık üretirler; gerçekten bir yıldızın ölümünü temsil ederler.

Güneş benzeri yıldızların gelecekteki kaderi budur; öte yandan, bir yıldızın kara cüceye dönüşme sürecine girmesi dahi milyarlarca yıl alır. Güneş’in ömrünün sonuna doğru, önce cüce bir yıldız haline gelip (yaşamı toplamda yaklaşık 10 milyar yıl olacak ve şu anda Güneş 4,6 milyar yaşında) potansiyel açıdan Venüs’ün yörüngesine kadar ulaşan kırmızı bir deve dönüşerek, dışa doğru genişleyecek. Beyaz bir cüceye dönüşmeden önce bir milyar yıl daha bu haliyle kalacak. NASA, Güneş’in yaklaşık 10 milyar yıl boyunca beyaz bir cüce olarak yaşayacağını tahmin ediyor. Bununla beraber, diğer tahminler, yıldızların bu aşamada 1015 yıl, yani katrilyonlarca yıl yaşayabileceğini gösteriyor. Her iki durumda da bu evreye geçmek için gereken zaman, evrenin şu andaki yaşından daha uzun; bu nedenle bu garip cisimlerin hiçbiri henüz var olmamıştır.

Kara cüce, ömrünün sonunda, öncelikle proton bozunması yaşayacak ve nihayetinde hidrojenin egzotik bir türü şeklinde buharlaşacaktır. 2012 yılında keşfedilen iki beyaz cüce 11 milyar yaşını biraz aşmış durumda; yani siyah cüce dönüşümüne doğru ilerliyor olabilirler. Ancak, birçok farklı sebep bu süreci yavaşlatabilir; bu yüzden, değişimlerini görmek için önümüzdeki birkaç milyar yıl boyunca bunları gözlemliyor olmamız gerekecek.

DONMUŞ YILDIZLAR

Bir sanatçının bir ‘magnetar’ yani kısmen donmuş bir yıldızı andıran ve oldukça büyük manyetik güce sahip bir nötron yıldızı çizimi. (Görsel: NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi)

Bir gün, evrende geri dönüşüm için gerekli malzemeler tükenmeye başladığında, daha hafif elementlerin çoğunu daha ağır olanlara karıştırarak, neredeyse suyun donma noktası kadar soğuk bir ısıda yanan yıldızlar ortaya çıkabilir. “Donmuş yıldızlar” denen bu tür, kozmosta yaşanacak hidrojen ve helyum kıtlığı nedeniyle çeşitli ağır elementleri toplayarak yalnızca 0 santigrat derecede çalkalanacaklar.

Bu tür cisimleri kavramsallaştıran araştırmacılardan Fred Adams ve Gregory Laughlin’e göre, donmuş yıldızlar daha trilyonlarca yıl boyunca oluşmayacak. Bu yıldızlardan bazıları, gezegenlerden daha büyük ancak bir yıldız gibi tutuşamayacak kadar küçük olan ve “kahverengi cüce” adı verilen yıldız-altı cisimler arasındaki çarpışmalar sonucunda ortaya çıkabilirler. Donmuş yıldızlar, düşük ısılarına karşın, kuramsal olarak sınırlı bir nükleer füzyonu sürdürmek için yeterli kütleye sahip olacak ama ışıkları evrende parlayacak kadar yoğun olmayacak. Zayıf çekirdekleri düşük seviyede enerji yayacağından, atmosferleri buz bulutlarıyla kaplanabilir. Eğer bir gün oluşurlarsa, gerçek yıldızlardan ziyade kahverengi cüceler gibi görünürler.

Bu uzak gelecekte, etrafımızdaki en büyük yıldızlar, günümüzde Güneş’in kütlesinin 300 katından daha büyük olduğu bilinen yıldızlara kıyasla, Güneş’in kütlesinin yalnızca 30 katı boyutlarda olacak. Bu dönemde yıldızların ortalama olarak çok daha küçük olacağı ön görülüyor; büyük kısmı Jüpiter’in kütlesinin 40’ta biri boyutlarda ve yüzey altında hidrojeni helyuma zar zor çevirecek kadar küçük olacak. Adams ve Laughlin’e göre, evrenin hiçbir şekilde yeni yıldız yaratamaz hale geldiği bu soğuk ve uzak gelecekte, geri kalan büyük cisimler esas olarak beyaz cüceler, kahverengi cüceler, nötron yıldızları ve kara delikler olacak.

DEMİR YILDIZLAR

Bir sanatçının erimiş bir gök cismi çizimi; belki de trilyonlarca yıl sonra oluşacak demir yıldızların görüntüsü buna benzeyecektir. (Görsel: Iuliia Bycheva / Alamy Stock Photo)

Şayet evren durmaksızın dışa doğru genişlerse, bu durumun sonunda içe doğru çökmek yerine -bilim insanları hangisinin olacağından emin değiller- atomların bile parçalanmaya başladığı bir tür “ısı ölümü” yaşanacak. Bu sürenin sonuna doğru, bazı sıra dışı nesneler oluşabilir. En sıra dışı olanlardan biriyse demir yıldızlar olabilir.

Evrenin yaşam süresinde yıldızlar sürekli biçimde hafif elementleri daha ağır olanlara dönüştürdükçe, neticede olağanüstü miktarda istikrarlı ve uzun ömürlü bir element olan demir izotopları açığa çıkacak. ‘Kuantum Tünelleme’ adı verilen tuhaf bir süreç, atom altı seviyede demiri parçalayacak. Bu süreç, sonunda, neredeyse tamamen demirden oluşan kütlelere sahip demir yıldızları yaratacak. Öte yandan, böylesi nesneler ancak bir protonun bozunmaması durumunda mümkün olabilir ki bu da insanların yanıtlamak için yeterince uzun yaşayamayacağı bir başka soru.

Hiç kimse evrenin daha ne kadar süre var olacağını bilmiyor ve neredeyse kesin olarak söyleyebiliriz ki türümüz kozmosun son günlerine tanıklık etmek için orada olmayacak. Buna karşın, trilyonlarca yıl boyunca yaşayıp gökyüzünü daha fazla gözlemleyebilseydik, şüphesiz çok önemli değişimlere tanık olabilirdik.

* Yazının aslı Smithsonian sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)