Kozmoloji: Tip Ia Süpernova - Standart Mumlar

Tip Ia süpernovalar, evrendeki en şiddetli patlamalardan biridir. Fakat onları bu kadar özel yapan şey, onu doğuran fiziksel mekanizma gereği çok spesifik bir ışıma yapmalarıdır. Salt parlaklıkları bilindiğinden ve çok uzaklardan görünebildiklerinden, kozmolojinin göz bebeklerinden olduğunu söylemek yanlış olmaz. Fakat hala haklarında oldukça fazla miktarda tartışma dönmektedir.
Tip Ia süpernovalar çift yıldız sistemlerinde gerçekleşir. Evrendeki çoğu yıldız, çiftli sistemler halinde bulunmaktadır. Bunların kütlelerinin birbirinden farklı olması durumunda ki bu gayet olası bir durumdur, çiftlerden biri erken evrimleşerek gezegenimsi bulutsu gerçekleştirerek geriye bir beyaz cüce bırakır. Beyaz cüceler oldukça sıkışık cisimler olduğundan yapısını kolayca bozamazsınız, fakat yanındaki bileşen için durum böyle değildir. Diğer bileşen hangi türden bir yıldız olursa olsun, beyaz cüce bu yıldızdan madde çalmaya başlar, fakat bunu sonsuza kadar sürdüremez.
Karbon ve oksijenden oluşmuş beyaz cüce (WD), bileşeninden kütle çaldıkça kütlesinin 1.38 M_⊙ (Chandrasekhar kütlesine) yaklaşmasıyla, oluşan yüksek sıcaklık nükleer füzyon reaksiyonunun birden başlamasına neden olur*. Beyaz cücede aniden başlayan bu reaksiyonlar, birden beyaz cücenin, geriye bir kalıntı bırakmadan şiddetli bir biçimde patlamasına neden olur. Orta çıkan enerji ise muazzamdır (10⁵¹ erg ya da 10³¹ megaton), yani kabaca Güneş'in ömrü boyunca yaydığı enerjinin tümünü bir anda salar. Yapılan bu salmanın çoğu görünür (optik) bölgede değildir ve önemli bir kısmı da nötrinolar aracılığıyla taşınır.

Kozmolojideki Önemi

Tip Ia süpernovaların (Tip Ia SNe olarak yazılır) kozmolojide bu kadar önemli olmasının sebebi standart mumlar olarak kabul edilmeleridir. Belirgin bir kütle değerinde, hep aynı şekilde gerçekleşen bir olay olması, nerede gerçekleşirse gerçekleşsinler, aynı salt parlaklığı vermeleri gerektiğini söyler. Astronomide eğer bir cismin salt parlaklığını biliyorsanız, görünür parlaklığını da kullanarak, uzaklığını belirlemek mümkündür. Aynı zamanda aşırı parlak olduklarından ötürü çok uzak mesafelerden görünebilirler. Bu sebeple kozmolojik uzaklık ölçümlerinde kullanılırlar ve evrenin zaman içerisindeki dinamik gelişimi hakkında bilgi verirler.
1998 yılında Riess, Schmidt ve Perlmutter (ve diğerlerinin) Tip Ia süpernovalar üzerinde yaptığı çalışma, evrenin ivmelenerek genişlediğini ve bir karanlık enerjinin var olması gerektiğini gösterdi. Bu çalışmalarından ötürü 2011 yılında Nobel ödülüne layık görüldüler. Yaptıkları çalışma kabaca, Hubble sabitinin mesafe ile değişimini incelemekti. Ne kadar uzağa bakarsanız o kadar geçmişi göreceğinizden dolayı, aslında Hubble sabitinin zamanla değişimini inceliyorlardı. Bulguları, Hubble'ın 1929 yılında ortaya koyduğu gibi doğrusal bir ilişki olmadığını, sabitin zamanla değişen bir parametre olduğunu gösterdi. Elbette böylesi bir durum derin bir etki bıraktı. Bu konu hala oldukça tartışmalıdır ve kozmologların önemli bir kısmı verilerin bir sebepten yanlış yorumlandığını iddia etmektedir. Geçtiğimiz yıl Oxford'dan Subir Sarkar, daha çok veriyle farklı bir istatistiksel analiz yöntemi uygulayıp, ivmelenme olmadığını iddia etti ve bu da derin bir tartışma ortamı oluşmasına sebep oldu.
Bu sebeple Tip Ia süpernovaların günümüzde standart mumlar olarak kabul edilip edilemeyeceği hala oldukça tartışmalı bir konudur. Bahsetmeden geçemeyeceğim, çok uzak noktaların gözlemini yapmak her zaman tartışmaya açıktır. Çünkü zaman içerisinde bazı evrensel sabitlerin değişmesi gerektiğini iddia eden teoriler de vardır ve eğer bunlardan biri doğruysa, süpernovalarda gözlenen bu garipliği açıklayıp, karanlık enerji fikrini tamamen çöpe atabilir. Özetle, bu konu hala oldukça ateşli ve güncel bir konudur.
*Burada sıklıkla Chandrasekhar kütlesi, Chandrasekhar limiti ile karıştırılır. Chandrasekhar limiti, dejenere elektron basıncının, kaçınılmaz çökmeyi engelleyemeyeceği kütle limitidir. Genel olarak kabul gören değeri 1.4 M_⊙'dir (1.4 Güneş kütlesidir).
İleri okuma için: Evrenin Gözlemsel Özellikleri - Kozmolojik parametreler ve belirlenme yöntemleri

---

Ögetay Kayalı
Referanslar
1. Mazzali, P. A., Röpke, F. K., Benetti, S., & Hillebrandt, W. (2007). A common explosion mechanism for type Ia supernovae. Science (New York, N.Y.), 315(5813), 825–8. https://doi.org/10.1126/science.1136259
2. Nielsen, J. T., Guffanti, A., & Sarkar, S. (2016). Marginal evidence for cosmic acceleration from Type Ia supernovae. Scientific Reports, 6(1), 35596. https://doi.org/10.1038/srep35596
3. Riess, A. G., Filippenko, A. V., Challis, P., Clocchiatti, A., Diercks, A., Garnavich, P. M., … Tonry, J. (1998). Observational Evidence from Supernovae for an Accelerating Universe and a Cosmological Constant. The Astronomical Journal, 116(3), 1009–1038. https://doi.org/10.1086/300499
4. NASA, Introduction to Supernova Remnants, <https://heasarc.gsfc.nasa.gov/docs/objects/snrs/snrstext.html>
Görsel: Americanspace.com