Bir yıldızın içi ilk kez gözlendi: Büyülendim

Amerikalı astrofizikçi Carl Sagan, yaklaşık yarım yüzyıl önce ünlü kitabı Cosmos’ta şöyle demişti:

“DNA’mızdaki nitrojen, dişlerimizdeki kalsiyum, kanımızdaki demir ve elmalı turtalarımızdaki karbon, çökmekte olan yıldızların içinde yaratıldı. Biz yıldızların maddesinden yapılmışız.”

Şimdi bir grup bilim insanı, ilk kez bu yıldızların içini —insanları ve çevremizdeki her şeyi oluşturan kimyasal elementlerin üretildiği kaotik fırını— gözlemlemeyi başardı. Araştırmayı yürüten Alman astrofizikçi Steve Schulze, “Büyülendim” diye hatırlıyor.

Yıldızların iç katmanları

Bulguların önemini anlamak için, evrenin 13,8 milyar yıl önceki büyük patlamasına dönmek gerekiyor. Big Bang’den sonraki ilk üç dakikada evrendeki hafif atomların çoğu —özellikle yıldızları oluşturan hidrojen— meydana geldi. Yıldızların içindeki sıcaklık ve basınç o kadar yüksektir ki hidrojen birleşerek giderek daha ağır elementleri oluşturur; önce helyum, ardından karbon, oksijen, silisyum, kükürt ve en sonunda demir.

Bu süreç, astronomların “kozmik soğan” dediği katmanlı bir yapı ortaya çıkarır: dışta hidrojen, sonra helyum, ardından karbon/oksijen, magnezyum/neon/oksijen, oksijen/silisyum/kükürt ve en sonunda çekirdekte demir. Silisyum ve kükürt açısından zengin katman, diğerlerinin altında gömülüdür ve normalde gözlemlenemez.

SN 2021yfj süpernovası: “Yıldızın çıplak hali”

Eylül 2021’de, Hawaii’deki bir volkan zirvesinde bulunan teleskop, bir süpernovanın (SN 2021yfj) ışık tayfını kaydetti. Bu patlama, Dünya’dan 2,2 milyar ışık yılı uzaklıkta gerçekleşti. Ancak sıradan bir süpernova değildi; teleskop, yıldız dış katmanlarından soyulduğu ve içini gösterdiği anda olayı yakaladı.

Schulze, “Başta yıldızın kemiklerine kadar soyulduğunu fark etmemiştik. Profesör Avishay Gal-Yam silisyum, kükürt ve argon gördüğümüz sonucuna vardığında şaşkına döndüm” diyor. Bu bulgular Nature dergisinin kapağında yayımlandı.

Çoğu yıldız ölürken hidrojen kabuğunu korur, ancak az sayıda yıldız güçlü rüzgârlar, patlamalar veya ikili yıldız etkileşimleri nedeniyle bu kabuğu kaybedebilir. Yine de bir yıldızın neredeyse tamamen soyulması ilk kez gözlemlendi.

Neden önemli kabul ediliyor?

Schulze şöyle açıklıyor:

“Samanyolu’nda ve Magellan Bulutları’nda, oksijen/silisyum katmanına kadar çıplak kalmış hiçbir yıldız bilinmiyor. SN 2021yfj, çok nadir ve aşırı soyulma süreçlerinin varlığını gösteriyor. Bu, yıldız evrimi modellerimizi test etmek için kritik bir gözlem.”

Ağır elementlerin karbon ötesinde füzyonu, Güneş’in en az sekiz katı kütleye sahip yıldızlarda gerçekleşir. Bu gözlem, silisyum ve kükürdün yıldızlarda nasıl oluştuğunu ve nerede bulunduğunu doğrudan göstermektedir.

“Kozmik toz”un doğuşu

Carl Sagan’ın Cosmos dizisinde söylediği bir başka söz akla geliyor:

“Kayalardaki silisyum, havadaki oksijen, DNA’mızdaki karbon, bankalarımızdaki altın, cephaneliklerimizdeki uranyum… Hepsi milyarlarca yıl önce, binlerce ışık yılı uzaklıkta yaratıldı. Gezegenimiz, toplumumuz ve biz, kozmik tozdan yapılmışız.”

Madrid’deki CSIC Malzeme Bilimi Enstitüsü’nden fizikçi José Ángel Martín Gago ve meslektaşı Gonzalo Santoro, dört milyon avroluk bir makine inşa ederek yıldız ölümlerini laboratuvarda taklit ediyor. İspanyol araştırmacılar, bu yeni bulguyu değerlendirerek şunları söylüyor:

“Bu gözlem, şimdiye kadar sadece teorik olan süpernovaların katmanlı yapısını doğruluyor. Bu modelin doğrulanması, yıldız evrimini anlamamız için çok önemli.”

Süpernovalar ve kırmızı devler, kozmik tozun temel kaynaklarıdır. Yeni çalışma, evrende kimyasal türlerin nasıl oluştuğunu ve evrildiğini anlamak için kilit bir bilgi sunuyor. Ayrıca, laboratuvar astro-kimyasına yeni bir yön veriyor: silisyum ve kükürt bolluğuna dair elde edilen değerler, molekül oluşum koşullarını laboratuvarda yeniden yaratmamıza imkân tanıyor.