Gelin sizinle bu yazımızda yıldız evriminin son halkası olan nötron yıldızları ve onların dönen ikizleri olan atarcalara göz atalım.
Nötron Yıldızlarının Oluşumu:
Nötron yıldızları, Tip-II süpernovaların patlaması sonucu oluşur. Tip-II süpernova patlamaları ana yıldızı yok etse bile merkezinde küçük fakat aşırı yoğun bir kalıntı bırakır.
Tip-II süpernova patlamaları esnasında merkezde elektron ve protonlar yüksek bir hızda çarpışarak nötron ve nötrinoları oluşturur. Nötrinolar merkezi neredeyse ışık hızında terk ederek nötronlardan oluşan merkezi ivmelendirir ve merkezdeki parçacıklar etkileşim haline geçene kadar çarpışmayı devam ettirir. Bu noktadan sonra çekirdek büyük bir güçte patlayarak güçlü bir şok dalgası yayar uzaya. Bu şok dalgası tam olarak merkezde olmaz ve bundan dolayı merkezde yoğun bir çekirdek bırakarak yıldızın geri kalanını yok eder. Araştırmacılar merkezde kalan yoğun nötron çekirdeğe nötron yıldızı deseler dahi nükleer reaksiyonları durduğu için teknik olarak yıldız sayılmazlar.
Nötron Yıldızlarının Özellikleri:
Nötron yıldızları çok küçük fakat çok yoğunlardır. Ortalama 20 kilometrelik çaplarıyla küçük bir asteroid ya da bir şehir boyutunda olmalarına rağmen 1017-1018 kg/m3’e ulaşabilen yoğunluklarıyla evrendeki en yoğun maddeler olarak da adlandırılabilirler.
Nötron yıldızları soğuk denebilecek katı bir merkeze sahiptir. Hatta üzerinde durmayı bile hayal edebilirsiniz, tabi aşırı güçlü yerçekimini saymazsak. Çekim etkileri o kadar güçlüdür ki Dünya’da 70 kg gelen bir insan nötron yıldızında 10 trilyon kg gelir. Böyle bir yerçekimi sizi kağıttan bile ince bir hale getirir!
Yukarıdaki özelliklerin yanı sıra yeni oluşan nötron yıldızlarının eşsiz iki özelliği daha vardır. Bunlardan bir tanesi saniyelik periyodlarla çok hızlı bir şekilde dönmeleridir. Bu dönmeye sebep olan şey açısal momentumun korunumu yasasıdır- dönen cisimlerin yarıçapı küçüldükçe daha hızlı dönerler.
İkinci özellikleri ise yeni oluşmuş nötron yıldızlarının çok güçlü manyetik alana sahip olmalarıdır. Öncü yıldızın çökmesiyle çekirdekte sıkışan maddeler aynı zamanda manyetik alan çizgilerini birbirine yaklaştırarak yeni doğan nötron yıldızının Dünya’dan trilyon kat daha fazla manyetik alana sahip olmasına yol açar.
Zaman içinde nötron yıldızının uzaya enerji yaydıkça yavaşlaması ve manyetik alanının azalması beklenirken doğumundan milyonlarca yıl sonra, evrendeki en garip objeyi oluşturur; pulsarları yani atarcaları.
Atarcalar :
Samanyolu Galaksisi’nde bilinen 1500 atarca vardır. Her atarca kendine özgü periyotta ve uzunlukta ışıma yapar. Bazı durumlarda bu periyodlar milyon yıl içinde bir-iki saniye değişebilir. Şu an yapılabilecek en basit ve en doğru atarca tanımı; Dünya’ya belirli periyodlarda ışıma yapan, dönen nötron yıldızlarıdır. Hatta o kadar hızlı dönerler ki bilinen en hızlı atarca saniyede tamı tamına 716 tur atar! Belirli yönlere anlık radyo dalgası ve X-ışını yayarlar. Bu nedenle gözlemlendikleri zaman tıpkı bir deniz feneri gibi görünürler. Deniz fenerinin ışığı ile yerini belli etmesi gibi bu cisimler de yaydıkları ışınlarla uzayda yerlerini belli ederler. Yani evrenden yayılan radyo dalgalarını dinleyerek bu cisimlerin yerlerini tespit etmek mümkündür.
Atarcalar dönerken merkezdeki parçacıklar ışık hızına yakın bir hızda manyetik kutuplar arasında geçiş yaparlar. Bu parçacıklar aynı zamanda çok güçlü ve parlak bir ışıma gerçekleştirirler. Tıpkı Dünya’da olduğu gibi atarcalarda da manyetik eksen ile dönüş ekseni aynı hizada değildir. Bundan dolayı atarcalar dönerken bu güçlü ışık ışınları, deniz feneri ışığının yaptığı gibi etrafa ışık yayar.
Bazı atarcalar X-ışını yayar. Aslında bu ışık sürekli olarak yayılsa da manyetik kutuplardan çıkan ışınım bizim görüş açımıza girdiği sürece biz atarcaları gözlemleyebiliriz. Yani ışınımın sürekli olmasına rağmen Dünya’dan belirli sürelerde gözlenebildiği için bize periyodik ışınım yapan bir kaynak olarak görünür. Bu da atarcaların deniz feneri gibi ışınım yaptığını düşünmemize yol açar.
Yengeç Nebulası’nda bulunan bir atarca
Atarcaların Keşfi:
İlk atarca keşfi 1967 yılında Cambridge Üniversitesi öğrencisi Jocelyn Bell tarafından gerçekleştirilmiştir. Bell, hızlı ve belirli zaman aralıklarında tekrarlanan ve astrofizikçilere bir o kadar da garip gelen radyo sinyalleri almıştı. Bu düzenli sinyaller o kadar alışılmamıştı ki bir uygarlığa ait olabileceği düşünülmüştü. Bu aralıklar o kadar kesindi ki Dünya’daki tüm atom saatlerinden daha doğru, doğal bir saat gibiydi adeta. Daha sonra yapılan incelemeler sonucunda bu sinyallerin kaynağının nötron yıldızları olduğu ortaya çıktı.
Tüm atarcalar birer nötron yıldızıdır fakat tersini söylemek bir nedenden ötürü mümkün değildir; atarcanın iki önemli özelliği-hızlı dönüşü ve güçlü manyetik alanı- nötron yıldızlarında zamanla azalır. Yani dönüş hızı azalırken manyetik alanı da zayıflar. Atarcalar birkaç yolla ışıma yapabilir. Bunlar;
1-X-ışını atarcaları bir nötron yıldızının başka bir gök cismiyle ikili sistem oluşturmasıyla ortaya çıkar. Bu atarcanın çifti, başka bir yıldız, bir gezegen, beyaz cüce hatta başka bir atarca olabilir. Çiftlerden birisi ömrünün sonuna yaklaştığında dış kabuk şişmeye ve bu eşten nötron yıldızına madde akmaya başlar. Madde akışıyla beraber nötron yıldızı kendi etrafında çok hızlı dönmeye başlayarak X-ışını atarcasını oluşturur. Bütün madde atarcaya geçip bittiği zaman atarcanın dönme periyodu artmaya başlar. Enerjisini tüketen atarcanın tamamen durması yani ölmesi milyarlarca yıl sürebilir.
2-Yörüngesel atarcaların ışıma kaynağı ise adından anlaşılacağı üzere kendi etrafında dönerken sağladığı enerjidir. Bu tür atarcalar dönme enerjileri bittiğinde ölürler.
3-Magnetar olarak da adlandırılan diğer bir atarca ise ışınım kaynağı çok güçlü olan atarcalardır. Bir magnetar normal bir nötron yıldızından bin kat güçlü manyetik alana sahiptir. Bu güçlü manyetik alan atarcaya bir direnç oluşturur ve zamanla yavaşlamasına sebep olur. Hızındaki azalmayla beraber manyetik alanı da zayıflar. Manyetik alanın belirli bir seviye altına düşmesiyle ölürler.
Sonuç olarak büyük kütleli yıldızların süpernova patlamaları sonucunda nötron yıldızları oluşur. Nötron yıldızlarının manyetik alan kuvveti ve dönüş hızlarını korumasıyla atarcalar ortaya çıkar. Her atarcanın kendine özgü periyodu bulunur. Işınım kaynakları farklı olsa da genelde x-ışını ve radyo dalgaları yayarlar. Çok hızlı döndükleri için yaydıkları ışın bize periyodik olarak yansır, bu da atarcaların ışınlarını deniz feneri ışığı gibi görmemize yol açar.
Merak edenler için atarca seslerini burada dinlemek mümkün.
Kaynakça:
1-https://imagine.gsfc.nasa.gov/science/objects/pulsars2.html
2-Astronomy Today, Sixth Edition
Yazan: Deniz Gamze Sanal