En Küçük Yıldız Ne Kadar Küçük Olabilir? Örneğin Jüpiter, Bir Yıldıza Dönüşebilir mi?

NASA'nın Galileo uzay aracı, 8 yıl boyunca Jüpiter'i ve uydularını araştırdıktan sonra, görev süresini doldurdu. Uzmanlar, araç ile irtibatın kesileceğinden ve kontrolün yitirileceğinden endişe ederek, aracı Jüpiter'e çakılacak şekilde yönlendirmeye karar verdiler. Aslında bir uydusuna da düşürebilirlerdi; ancak bu uydularda yaşam olma ihtimali bulunduğundan, bu gök cisimlerini kontamine etme riskini almak istemediler.

Ama Jüpiter'e çakılmak konusunda da endişeleri olanlar vardı. Galileo aracı, ufak bir plütonyum termal reaktörü ile çalışıyordu. Plütonyum, hidrojen bombalarında kullanıldığından ve Jüpiter'in atmosferinde de bolca hidrojen bulunduğundan, bu reaktörün Jüpiter'de kontrolsüz bir termonükleer tepkimeye neden olabileceğinden endişe ediliyordu. Bu zincirleme tepkime, Jüpiter'i bir yıldıza dönüştürebilir miydi?

Jüpiter, Bir Yıldıza Dönüşebilir mi?

Cevap, hayır. Ne Galileo'nun çarpması, ne bir başka gök cismi, ne de bir atom bombasının patlaması Jüpiter'i yıldıza dönüştüremezdi. Ama bu, Jüpiter'in gerçekten de ilginç olduğu gerçeğini değiştirmiyor: Jüpiter, Güneş sistemimizdeki en büyük gezegendir ve diğer tüm gezegenlerin toplamının iki katından daha büyük kütleye sahiptir. Tıpkı Güneş gibi, katı bir çekirdeğe sahip değildir ve yıldızımız Güneş ile aynı elementlere sahiptir. Hatta Jüpiter'e bazen, kısmen hatalı bir şekilde, "başarısız olmuş bir yıldız" bile denir; çünkü yıldızlarda bolca gördüğümüz hidrojen ve helyuma bol miktarda sahiptir; ancak bir yıldız değildir. Bu durumda Jüpiter neden bir yıldız değil? Şu anda değilse bile, ileride olabilir mi? Olursa, Güneş Sistemi'nde neler olurdu?

Ne yazık ki, devasa kütlesine rağmen, Jüpiter'in kütlesi bir yıldızı "yıldız" yapan fiziksel tepkime olan nükleer füzyon başlatmak için yeterli değildir. Jüpiter'in kütlesi yaklaşık 1.89×10²⁷ kilogram; Güneş'inki ise 1.98×10³⁰ kilogramdır. Yani Güneş, Jüpiter'in kütlesinin yaklaşık 1048 katıdır. Bunu şöyle de ifade edebiliriz: Jüpiter, Güneş'in kütlesinin %0.1'inden daha az kütleye sahiptir. Araştırmalara göre, Evren'de en yaygın olan yıldızlar, Güneş'in kütlesinin yaklaşık dörtte birine sahip olanlardır. Bu kütle, hala Jüpiter'in kütlesinin neredeyse 262 katıdır.

Ama Evren'de daha küçük yıldızlar da vardır. Gökbilimciler, bir yıldız çekirdeğindeki nükleer füzyon için gereken ısı ve basıncın miktarına dayanarak, en küçük yıldızların sınırının Güneş kütlesinin 0.08 katı (Güneş kütlesinin %8'i) civarında olabileceğini düşünüyorlar. Bu bile Jüpiter'in kütlesinin yaklaşık 84 katıdır. Bugüne kadar keşfedilen en küçük yıldız olan EBLM J0555-57Ab, Jüpiter'in kütlesinin yaklaşık 85 katı kütleye sahiptir.

Bu nedenle, Jüpiter'in hidrojeni füzyonlayarak helyuma dönüştürmeye başlayabilmesi için kütlesinin yaklaşık 84 katına ihtiyacı olacaktır. Bununla birlikte, gaz devinin üzerine 13 veya daha fazla Jüpiter'i istifleseydiniz, ulaşacağı bu yeni kütle, bildiğimiz füzyonda birbirine kaynayan hidrojen atomunun bir izotopu olan döteryumla sürdürülen döteryum füzyonunu başlatmak için yeterli olabilirdi. Bu bile, Jüpiter'i bir yıldız yapmazdı; fakat bir kahverengi cüce yapardı. Kahverengi cüceler ne yıldız ne de gezegen olarak kabul edilir; genellikle yıldız-altı nesne olarak isimlendirilirler. Yani gezegen ile yıldız arasında bir "geçiş grubu" olan bu gök cisimleri, döteryumu başka bir hidrojen izotopu olan Hidrojen-3'e füzyonlar.

Wikimedia

Jüpiter'e "başarısız olmuş bir yıldız" demek yanıltıcı bir isimlendirmedir; çünkü Jüpiter'i yıldız olmak konusunda özel kılan hiçbir şey yoktur. "Yıldız olmak", tamamen kütleyle ilişkili bir şeydir. Hangi cisim olursa olsun, ona yeterince kütle eklerseniz yıldıza dönüşebilecektir. Çünkü artan kütlenin etkisi altında yeterli sıcaklığa ve iç basınca erişebilen cisimler, nihayetinde yıldız olma eşiğini aşacak ve termonükleer faaliyet gösterecektir. Bu cisimlere de zaten "yıldız" adını veriyoruz. Dolayısıyla, eğer ki Jüpiter'e "başarısız olmuş bir yıldız" diyeceksek, yıldız olabilecek kütleye sahip olmayan her cisme bu ismi vermemiz gerekirdi - ki bu da anlamsız olurdu.

Jüpiter'i Yıldıza Dönüştürmek...

Ama diyelim ki 80-85 adet Jüpiter kütlesi kadar malzeme bulduk ve Jüpiter'in üzerine yığdık. Ne olurdu? Bu durumda bile gezegenin bir yıldıza evrimleşeceği kesin değildir; fakat ola ki bu olacak olursa, bu devasa kütle kendi üzerine çökerek gaz devini bir termonükleer reaktöre, yani bir yıldıza dönüştürürdü. Ama bu yıldız, Güneş'e hiç de benzemezdi.

Bu yeni yıldızımız her ne kadar şu anki Jüpiter'den çok daha büyük bir kütleye sahip olsa da çapı, kütleçekiminin etkisi dolayısıyla Jüpiter'in çapının sadece %20'sine eşit olurdu. Geriye kalan kütle, çok daha küçük bir hacme sıkışmış olurdu; yani bu yıldızın yoğunluğu, Jüpiter'inkinden çok daha büyük olurdu.

Oluşacak olan bu yıldız, bir kırmızı cüce yıldız olurdu. Bunlar, isimlerinden de anlaşılacağı üzere ufak, soğuk ve yakıt olarak hidrojen kullanan yıldızlardır. Diğer kırmızı cüceler gibi, Jüpiter'in oluşturacağı yıldız da pek parlak olmazdı. En fazla, Güneş'in %0.3'ü kadar parlaklığa sahip olurdu.

SciTechDaily

588 milyon kilometre ile Dünya'nın Jüpiter'e olan mesafesi, Dünya'nın Güneş'e olan mesafesinin 4 katı kadar olduğu için, bu ufak yıldızdan Dünya'ya ulaşacak ısı ve ışık çok az olurdu. Bu açıdan bakacak olursak, Jüpiter'in bir yıldız olmasının Dünya'da yaşam açısından pek bir şeyi değiştirmeyeceği söylenebilir. Tabii gökyüzüne baktığımızda, bir dolunaydan birazcık daha parlak, ikinci bir yıldızı gökyüzünde görürdük ve bu durum, evrimsel süreci bir miktar etkileyebilirdi.

Kütleçekimi Etkisi

Peki ya kütleçekimi? Güneş Sistemi'ndeki ikinci bir yıldız, sistemi alt üst eder miydi?

Elbette bu ek kütlenin Güneş Sistemi üzerinde etkisi olacaktır; ancak Jüpiter yerine bir kırmızı cücenin bulunması, sistemi sandığınız kadar etkilemezdi. Henüz yıldız sistemlerinin oluşum dinamiklerini tamamen çözebilmiş değiliz; ancak birçok yıldız sistemi aslında ikili yıldızlardan oluşuyor gibi gözüküyor ve bu sayı kimi zaman 3, 4 ve hatta daha fazla sayıda yıldıza çıkabiliyor. Bu yıldız sistemlerinin etrafında da gezegenler bulunuyor.

ZME Science

Bizim sistemimizde tek bir yıldız bulunmasının nedeninin, sistemimizin oluşumu sırasında kütlenin dağılımının tek bir yıldıza izin verecek şekilde olması olduğu düşünülüyor. Jüpiter'in oluştuğu bölgedeki kütle, bir yıldızın (özellikle de Güneş'in) kütlesine yakın olacak biçimde dağılmadığından, ikili bir sistem de oluşmadı; çünkü birçok ikili yıldız sisteminde, yıldızların kütlesi birbirine az çok eşit olmaktadır.

Bunlardan yola çıkarak düşünecek olursak, Jüpiter'in de bir yıldıza dönüşmesi veya en başından bir yıldız olması halinde, tüm gezegenlerin ve hatta Güneş'in de yörüngesi, şu anda olduğundan farklı olacağı; ancak yine de sistemin genel düzeni benzer olacağı söylenebilir. Yani Jüpiter yerinde ufak bir kırmızı devin olması, gezegenlerin birbirine çarpmasına veya kaotik bir şekilde uzaya savrulmalarına neden olmazdı. Özellikle de Venüs, Merkür, Dünya ve Mars gibi iç gezegenler bundan neredeyse hiç etkilenmezdi.

Tabii belli başlı diğer değişimleri beklerdik: Örneğin Jüpiter yerinde daha iri bir kütlenin olması, Güneş Sistemi dışından geçen göktaşlarını sisteme çekebilir ve daha fazla sayıda meteor ile yüzleşmemize neden olabilirdi. Ama bu durumun biraz kaotik olduğunu bilmekte fayda var: Sonuçta, Jüpiter büyüklüğündeki bir gezegenin varlığında tam da Dünya ile çarpışacak bir yörüngede olan bir göktaşı da, Jüpiter yerine bir kırmızı cüce olması halinde bu yörüngesinden sapabilir ve Dünya'yı ıskalayabilirdi. Dolayısıyla genel geçer bir şey söylemek zor. Benzer şekilde, Uranüs, Neptün ve özellikle de Satürn gibi büyük gök cisimlerinin yörüngesi daha ciddi bir şekilde etkilenebilirdi; ancak daha iri bir Jüpiter'in kütlesinin 50 milyon kilometrelik yarıçapın ötesinde çok büyük bir etkiye sahip olmasını beklemezdik.

Eğer Güneş Sistemi'ni alt üst etmek isterseniz, Jüpiter'i 80 kat değil, 1.000 kat kadar büyütmeniz gerekirdi. Bunu yapacak olursanız, gezegenler üzerindeki kütleçekim kuvveti öylesine değişirdi ki, yörüngeler şu ankinden çok daha farklı olur, birçok gezegen birbirine çarpar, bazıları Güneş Sistemi'nden savrularak dışarı fırlardı. Spesifik olarak Dünya'ya ne olurdu bilmek zor; ancak muhtemelen ya Güneş'e veya bu yeni yıldıza doğru savrulurduk ya da sistemin dışına doğru... Her halükarda, Jüpiter yerinde büyük bir yıldız olması hiç de hoş olmazdı.

Ama tüm bu senaryoları bir kenara bırakıp, gerçekte olana bakacak olursak: Jüpiter, Güneş Sistemi'nin sonuna kadar bir gezegen (spesifik olarak bir gaz devi) olarak kalmaya devam edecektir. Hiçbir zaman bir yıldıza dönüşmeyecektir.