Kuyruklu Yıldız Nedir? Kuyruklu Yıldızların Neden Sadece Baş Kısmı Yeşilken, Kuyruğu Farklı Renktedir?

Kuyruklu yıldızlar, genellikle buz, toz ve kayalardan oluşan, asteroit benzeri gök cisimleridir. Türkçe isimlerinin imâ ettiğinin aksine, birer "yıldız" değillerdir ve yıldızlarla doğrudan bir ilgileri yoktur (tıpkı meteorların da "yıldız kayması" olmaması gibi). Kuyruklu yıldızlar, Neptün'ün yörüngesinin ötesinden gelirler ve birçok asteroit ve meteoroid gibi, yaklaşık 4.6 milyar yıl önce, Güneş Sistemi'miz ile birlikte var olmuşlardır.

Kuyruklu yıldızlar, uçucu materyalleri tamamen buharlaşana dek, eliptik yörüngeler halinde Güneş'in etrafında dolanmayı sürdürürler. 1 yılları birkaç yıl (kuyruklu yıldız Encke örneğinde olduğu gibi) ile on milyonlarca yıl arasında değişir. Halley Kuyruklu Yıldızı'nı her 75 yılda bir gözlemleyebilsek de, 2013'te konuğumuz olan Panstarrs Kuyruklu Yıldızı'nı (C/2011L4) bir sonraki sefer görmek için 106.000 yıl daha beklememiz gerekiyor.

Kuyruklu Yıldızların Neden Kuyruğu Var?

Kuyruklu yıldızlar, Dünya'nın mantosunu, tozunu ve buzunu oluşturan malzemeye benzer şekilde kayalık bileşenlerin bir karışımından oluşur. Buz, sadece su buzu (H₂O) anlamına gelmez; aynı zamanda kuru buz (katı CO₂), metan (CH₄), amonyak (NH₃) ve karbonmonoksit (CO) gibi uçucu bileşenleri de bünyesinde barındırır. Tipik olarak soğuk olan uzay koşullarında bu buzlar donmuş haldedir; ancak kuyruklu yıldız, örneğin Güneş gibi sıcak bir yıldıza yaklaştıkça ısınmaya başlar.

Kuyruklu yıldız, Güneş Sistemi'nin iç kısımlarına (Mars ve Jüpiter arasında bir yere) girene dek herhangi bir kuyruk oluşumu görülmez; çünkü Güneş'ten gelen ısıya ve rüzgarlara yeterince yakın değildir. Ancak Mars'ın yörüngesi civarına yaklaştıkça artık yeterince ısınır ve kuyruklu yıldızın çekirdeğindeki buzların çoğu süblimleşir.

Bu süreci "süblimleşme" (katı halden gaz haline, doğrudan, sıvı hale uğramaksızın geçiş) olarak tanımlıyoruz; çünkü uzaydaki basınç sıfır olduğundan buz, uzayda sıvı halde var olamaz. Sadece kuyruklu yıldızın çekirdek yüzeyinin altında sıvı su rezervuarları bulunabilir. Bu sıvı su, uzayın düşük basıncı dolayısıyla kuyruklu yıldızın yüzeyinden jetler halinde fışkırır. Öyle ki, Dünya'daki suyun büyük bir kısmının kuyruklu yıldızlar tarafından gezegenimize taşındığı düşünülmektedir.

Süblimleşen su buharı fışkırmaları aynı zamanda kuyruklu yıldızdan küçük toz parçalarının kopmasına neden olabilir. Gök taşının etrafına saçtığı gaz ve toz, çekirdeğin etrafında geniş, dağınık bir parçacık kümesini oluşturur. Bu gaz ve toz bulutuna koma (İng: "coma") adı verilir.

Güneş'e daha da fazla yaklaşan kuyruklu yıldız, Güneş rüzgarları adı verilen yüklü parçacık ve foton bombardımanına maruz kalır. Bu parçacıklar, kuyruklu yıldız çekirdeğinden daha uzakta bulunan toz ve gazları komanın dışına doğru iter. İşte bu gaz ve toz parçaları, kuyruklu yıldızların çekirdeğinin arkasında, kimi zaman yüzlerce kilometreye, hatta bazen 1 astronomik birimin ötesine (yani yaklaşık 150 milyon kilometreye) erişebilen bir kuyruğun oluşmasına sebep olur.

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

Neden Desteğe İhtiyacımız Var?

Aslında maddi destek istememizin nedeni çok basit: Çünkü Evrim Ağacı, bizim tek mesleğimiz, tek gelir kaynağımız. Birçoklarının aksine bizler, sosyal medyada gördüğünüz makale ve videolarımızı hobi olarak, mesleğimizden arta kalan zamanlarda yapmıyoruz. Dolayısıyla bu işi sürdürebilmek için gelir elde etmemiz gerekiyor. Bunda elbette ki hiçbir sakınca yok; kimin, ne şartlar altında yayın yapmayı seçtiği büyük oranda bir tercih meselesi. Ne var ki biz, eğer ana mesleklerimizi icra edecek olursak... Daha fazla göster

Aslında maddi destek istememizin nedeni çok basit: Çünkü Evrim Ağacı, bizim tek mesleğimiz, tek gelir kaynağımız. Birçoklarının aksine bizler, sosyal medyada gördüğünüz makale ve videolarımızı hobi olarak, mesleğimizden arta kalan zamanlarda yapmıyoruz. Dolayısıyla bu işi sürdürebilmek için gelir elde etmemiz gerekiyor.

Bunda elbette ki hiçbir sakınca yok; kimin, ne şartlar altında yayın yapmayı seçtiği büyük oranda bir tercih meselesi. Ne var ki biz, eğer ana mesleklerimizi icra edecek olursak (yani kendi mesleğimiz doğrultusunda bir iş sahibi olursak) Evrim Ağacı'na zaman ayıramayacağımızı, ayakta tutamayacağımızı biliyoruz. Çünkü az sonra detaylarını vereceğimiz üzere, Evrim Ağacı sosyal medyada denk geldiğiniz makale ve videolardan çok daha büyük, kapsamlı ve aşırı zaman alan bir bilim platformu projesi. Bu nedenle bizler, meslek olarak Evrim Ağacı'nı seçtik.

Eğer hem Evrim Ağacı'ndan hayatımızı idame ettirecek, mesleklerimizi bırakmayı en azından kısmen meşrulaştıracak ve mantıklı kılacak kadar bir gelir kaynağı elde edemezsek, mecburen Evrim Ağacı'nı bırakıp, kendi mesleklerimize döneceğiz. Ama bunu istemiyoruz ve bu nedenle didiniyoruz.

Destek Ol

Aslında gökbilimciler yakından baktıklarında, kuyruklu yıldızların aslında iki ayrı kuyruğa sahip olduğunu görürler. Biri, beyaz görünür ve tozdan oluşur. Bu toz kuyruk, kuyruklu yıldızın arkasında geniş, hafifçe kıvrılan bir yol izler. Diğer kuyruk mavimsidir ve elektrik yüklü gaz moleküllerinden veya iyonlardan oluşur. İyon kuyruğu her zaman doğrudan Güneş'ten zıt tarafa doğru uzanır.

NASA

Kuyruklu Yıldızların Tipleri

Genel olarak kuyruklu yıldızları kısa periyotlu ve uzun periyotlu olarak ikiye ayırabiliriz.

Kısa Süreli Kuyruklu Yıldızlar: Kuiper Kuşağı Sakinleri

Kısa süreli kuyruklu yıldızlar, Güneş Sistemi'nde yaklaşık 30 astronomik birimden (kısaltma: AU), yani yaklaşık olarak Neptün'ün yörüngesi civarından, 50 AU'ya kadar uzanan milyonlarca buzlu cisim bölgesi olan Kuiper Kuşağı'ndan kaynaklanmaktadır. Bu buzlu cisimlerin bazıları yörüngeleri sırasında Neptün'e çok yaklaşırlarsa, saptırılabilir ve kısa süreli kuyruklu yıldız haline gelecek yeni, eksantrik bir yörüngeye girebilirler. Güneş'in yörüngesinde dolanmaları 200 yıldan az sürer.

Uzun Süreli Kuyruklu Yıldızlar: Oort Bulutu Sakinleri

Bunlara uzun süreli kuyruklu yıldız denmesinin nedeni, Güneş'in etrafında dönmelerinin çok daha uzun sürmesidir. Bilinen en uzun yörüngeye sahip kuyruklu yıldızın Güneş etrafında sadece bir tur yapması 250.000 yıldan fazla sürmektedir. Uzun süreli kuyruklu yıldızlar normalde Güneş'ten uzak 2000 AU ile 50.000 AU (veya yaklaşık bir ışık yılı) arasındaki bir bölge olan Oort Bulutu'ndan kaynaklanır. Oort Bulutu, çapları 1 kilometrenin üzerinde olan trilyonlarca buzlu nesneden oluşur. Bu büyük sayılara bakarak söyleyebiliriz ki, gelecekte Güneş Sistemi'nin iç kısmını ziyaret eden kuyruklu yıldızlar açısından herhangi bir yokluk çekmeyeceğiz.

Ancak soru şu: Oort Bulutu'ndaki bu buzlu nesnelerin, oldukça istikrarlı olan yörüngelerinden çıkmalarına ve Güneş Sistemi'nin iç kısmına yaklaşmasına ne sebep oluyor? Nihayetinde, herhangi bir "itme" olmasaydı, Oort bulutunda sonsuza kadar yörüngede dönmeye devam edeceklerdi.

Astrobites

Yakınlardaki geçen yıldızların ve galaktik gelgitin kütleçekimsel dalgalanmaları, bu kuyruklu yıldızların Güneş çevresindeki yörüngelerini değiştirmelerine ve Güneş Sistemi'nin iç kısımlarına yaklaşmasına neden olabilir. Gliese 710 isimli yıldız, yaklaşık 1,4 milyon yıl içinde Güneş'ten sadece 1 ışık yılı uzağa kadar gelecek, Oort bulutunu sıyıracak ve birçok nesnenin Güneş çevresindeki yörüngelerini değiştirmesine neden olacak.

Kuiper Kuşağı'ndan gelen kuyruklu yıldızlar, Güneş Sistemi'nin düzlemi içinde Güneş'in etrafında dönme eğilimindedir; çünkü Kuiper Kuşağı'nın kendisi Güneş Sistemi'nin düzlemiyle hizalanmış haldedir. Oort Bulutu ise küresel bir şekle sahip olduğundan, Oort Bulutu'ndan gelen kuyruklu yıldızlar, herhangi bir yönden gelebilir. Kuiper Kuşağı'ndan gelenler ise tek bir düzlemden bize ulaşır.

NASA

Kuyruklu Yıldızların Yeşil Rengi Nereden Geliyor?

Komayı oluşturan yapı içerisinde sadece basit buzlar ve kayalar değil, bu temel yapı taşlarından oluşan, çoğunlukla hidrojen, oksijen, karbon ve nitrojen yapılı daha karmaşık moleküller vardır. Özellikle ilgi çeken iki molekül, siyanür (CN) ve iki atomlu karbondur (C₂). Bu deniz mavisi veya mavi-yeşil renk, bu gazların güneş ışığında mevcut olan ultraviyole ışık tarafından uyarıldığında, atomik geçişlerin temel bir kuralı olarak elektronlarının daha yüksek enerji seviyelerine atılmasından kaynaklanmaktadır.

Özetle bu yeşil rengi gördüğümüzde, komanın çok miktarda CN veya C₂ molekülü içerdiğini, kuyruklu yıldızın aktif (gaz çıkışının olduğu) ve sıcak (Güneş'e yakın) olduğunu ve olası bir patlama veya bölünme potansiyelinin en yüksek seviyesinde olduğunu biliriz.

NASA

Kuyruklu Yıldızın Kuyruğu Neden Yeşil Değil?

Bu yeşil renk kuyrukta gözlenememektedir. Diatomik karbon (C₂), adından da anlaşılacağı üzere iki adet karbon atomundan oluşur ve oldukça reaktif ve kararsızdır. Bununla birlikte, bir kuyruklu yıldızda çekirdek, Güneş'e yeterince yaklaşmadan diatomik karbon oluşamaz. Güneş, kuyruklu yıldızda bulunan organik maddeleri ısıtır, süblimleşmeye neden olur ve bu sayede bu maddelerin kuyruklu yıldızın etrafındaki komaya girmesini sağlar. Güneş ışığı daha sonra daha büyük organik molekülleri parçalayarak diatomik karbonu oluşturur.

Diatomik karbonun Güneş ışığı altındaki yıkımını doğrudan gözlemleyen ilk deneyler, bazı kuyruklu yıldızların kuyrukları renksiz kalırken yeşil bir "hâle" kazandığı mekanizmayı aydınlatmıştır. Kuyrukta bu gazların oluşumu engelleyen olay ise, doğrudan C₂'nin fotodisosiyasyonudur (fotoliz).

Bir kuyruklu yıldız Güneş'e daha da yaklaştıkça, fotodisosiyasyon kuyruklu yıldızın çekirdeğinden veya başından çok uzaklaşmadan taze diatomik karbonu parçalar. Böylece kuyruklu yıldızın kendisi Güneş'e yaklaştıkça daha parlak görünürken, C₂ Güneş ışığı tarafından parçalandıkça parlak yeşil koma küçülür. Buna karşılık diatomik karbon, kuyruklu yıldızın kuyruğuna asla ulaşamaz. Bu yüzden kuyruklu yıldızın o kısmı yeşil renkte parlamaz.

C₂ Fotodisosiyasyon Sürecinin Keşfi

Bu fotodisosiyasyon süreci, ilk olarak 1930'larda fizikçi Gerhard Herzberg tarafından teorize edilmiştir. Herzberg, fenomenin Güneş ışığının diatomik karbonu, güneş ışığı ile kuyruklu yıldızın baş kısmındaki organik madde arasındaki etkileşimden oluşan bir kimyasalı yok etmesinden kaynaklandığını öngördü; ancak C₂ sabit olmadığı için bu teorinin test edilmesi zor olmuştu. Araştırmacılar ilk kez 2021'de bu kimyasal etkileşimi dünya üzerinde kontrollü bir ortamda incelemeyi başardılar. Çalışmanın kıdemli yazarı ve UNSW Science'da kimya profesörü Timothy Schmidt yaptığı açıklamada şöyle diyor:

Diatomik karbonun güneş ışığı tarafından parçalandığı mekanizmayı kanıtladık.

Araştırmacılar, bir vakum odası ve lazerler kullanarak Güneş'ten gelen ultraviyole radyasyonun diatomik karbon bileşiğini parçaladığında meydana gelen kimyasal reaksiyonu yeniden oluşturmayı başardılar. Reaksiyon, buzlu cisimlerin yeşil görünmesine neden oldu. C₂ moleküllerini oluşturmak için araştırmacılar, iki karbon atomu ve dört klor atomundan oluşan bir bileşik olan perkloroetilen aldı ve klor atomlarını çıkarmak için ultraviyole lazerler kullandı. Ortaya çıkan C₂ molekülleri, daha sonra yaklaşık 2 metre uzunluğunda bir vakum odasında, bir gaz ışını yoluyla gönderildi. Vakum odasında C₂, ultraviyole lazerlerden daha çok radyasyona maruz kaldı, karbon atomlarını parçaladı. Araştırmacılar her bir atomun hızını ve sırayla onları birleştiren bağda depolanan enerjiyi ölçebildi. Kimyager Timothy Schmidt, şöyle diyor:

Diatomik karbon, kuyruklu yıldızın çekirdeğinde donmuş daha büyük organik moleküllerin parçalanmasından gelir. Ömrünü ve yıkımını anlayarak, kuyruklu yıldızlardan ne kadar organik maddenin buharlaştığı daha iyi anlayabiliriz. Bunun gibi keşifler bir gün diğer uzay gizemlerini çözmemize yardımcı olabilir.