Kappa Mekanizması Nedir? Yıldızların Opaklığı Nasıl Ölçülür?

Yıldızlar enerjilerinin büyük bir kısmını fotonlar aracılığıyla dışarıya salarlar. Fakat yıldız da en nihayetinde bir madde olduğundan, belirli bir geçirgenliğe ($\kappa$) sahiptir. Opaklık olarak ifade ettiğimiz bu kavram, yıldızın belirli bir katmanında ne kadar enerjinin soğurulduğunu ifade etmek için kullanılır. Yıldızın farklı katmanları, sahip olduğu farklı parametrelerden ötürü farklı geçirgenliklere sahiptir. Dolayısıyla enerji akışı, yıldızın bu parametrelerine bağlı olarak farklı katmanlarda farklı şekillerdedir.

Kappa Mekanizması

Bazı titreşim yapan yıldızlar, Eddington tarafından valf (ya da vana) mekanizması olarak adlandırılan bir hareket gerçekleştirir. Bugün biz bu mekanizmaya, buna sebep olan temel etken olan opaklıktan ($\kappa$) ötürü kappa mekanizması diyoruz.

Tıpkı bir araba motorundaki valfin yaptığı gibi, içeriye enerjinin dolması, birden ateşlenerek boşalması ve tekrar dolarak bu sürecin bir çevrim halinde gerçekleşmesi üzerine kuruludur. Yalnızca yıldızda bu değişim $\kappa$'nın artıp azalmasıyla çalışır.

$\kappa$ maddenin ışınıma karşı direnci olarak ifade edilebilir ve sıcaklıkla ters ilişkilidir. Sıcaklık ne kadar fazla olursa $\kappa$ (opaklık) o kadar az olur. Böylece enerji kolaylıkla dışarıya akabilir. Bunun sebebi mikroskobik boyutta gerçekleşen iyonlaşmadan kaynaklanır. Sıcaklık arttıkça iyonlaşma arttığından, iyonların boyutları küçülür. Böylece ışınım daha kolay ilerler, yani opaklık azalır.

$\kappa$ mekanizmasının gerçekleşmesine sebep olan durum ise, sıcaklığın artması durumunda $\kappa$'nın da artmasıdır. Farz edelim ki yıldız bir miktar büzülüyor. Bu büzülmeye eşlik edecek olan şey sıcaklığın artışıdır. Eğer ki sıcaklık artarken opaklık artarsa, içerideki enerjinin dışarıya çıkması zorlaşır. Dolayısıyla dış katmanlara enerji akışı gerçekleşmediğinden, yıldız büzülmeye devam eder. Ta ki sıcaklık opaklığı azaltana kadar. Opaklığın azalmasıyla birlikte biriken enerji dışarıya doğru bir anda boşalır. Enerji boşaldığında, yıldız artık olması gerekenden fazla şişmiştir. Dolayısıyla tekrar büzülmeye başlar ve bu süreç böyle devam eder. Tıpkı bir araba motorunun çalışması gibi (ayrıca bkz. Hidrostatik Denge)

Sıcaklık artarken opaklığın artmasına sebep olan durum ise mikroskobik ölçekte gerçekleşir. Eğer sıcaklığın artmasıyla iyonlaşma yerine uyartılma daha baskınsa, bu kez iyonların boyutları küçülmek yerine daha da büyüyecektir. Dolayısıyla ışınım daha zor bir şekilde ilerleyecek yani opaklık artacaktır. Ta ki sıcaklığın daha da artıp uyartılan bu iyonları iyonlaştırıp boyutlarını küçültene kadar.