Ömürleri 10 Trilyon Yıl Olan Kızıl Cüceler, "Donarak" Yok Olabilir mi?

Evrenimiz öyle uçsuz bucaksız ki, bizim gibi hacimsel olarak pek de bir anlam ifade etmeyen ancak bilinçleriyle evreni kapsayacak sorgulamalarda bulunan canlılar için her yeni asır, yeni bir teoriyi ve beraberinde yeni bir keşfi getirebiliyor. Henüz keşfi yapılmasa da teorik olarak mümkün olan bir varlıktan söz edelim: donmuş yıldızlar! "Yıldızın donduğu nerde görülmüş?!" demeniz muhtemel. Evet, henüz böyle bir şeyin varlığından kesin olarak bahsedemiyoruz; ancak mevcut kimya, fizik ve astronomi bilgileri ile, böyle bir olasılığının var olduğunu öngörebiliyoruz.

Öncelikle "yıldız" nedir, onu netleştirelim: Yıldız; evrende genelde Güneş kütlesinin en az %7’si kadar maddenin bir araya gelip, nükleer füzyonu başlatıp etrafa yüksek miktarda radyasyon yayan gök cisimlerine verilen isimdir. Bu gök cisimlerinin oluşması için nükleer füzyon, nükleer füzyonun oluşması için de çok fazla miktarda maddenin uzay boşluğunda kütleçekim kuvveti ile bir araya gelmesi, yani birikmesi gerekmektedir. Tahmin edebileceğiniz gibi, bu miktarda kütlenin bir araya gelmesi, çoğu zaman milyonlarca yıl, hatta milyarlarca yıl sürmektedir. Genellikle bu maddeler yığını, daha önce bir yıldızın öldükten sonra patlamasıyla etrafa yayılmış maddelerinden oluşmaktadır.

Tıpkı Hücre Teorisi'ndeki şu varsayım gibi: Bütün hücreler, kendilerinden önce gelen atasal hücrelerin bölünmesiyle var olmuştur. Bunu yıldızlara uyarlayacak olursak: Bütün yıldızlar kendinden önce yaşamış, hüküm sürmüş ve miadını doldurup gösterişli bir patlamayla etrafa yayılmış bir yıldızın kalıntılarından var olmuştur. Elbette bu dediğimizden evrenin ilk yıllarında hidrojen ve helyum ağırlıklı bir ortamda var olmuş yıldızları muaf tutmak zorundayız; çünkü bu yıldızlar, zaten uzay boşluğunda çok yoğun miktarda bulunan hidrojen ve helyum elementlerinin kütleçekim kuvvetiyle bir araya gelmesiyle oluştular. Yani ilk yıldızlar işte tam da onlar!

Buradan şunu da çıkarabiliriz: Bugün var olduğunu bildiğimiz elementlerin ataları da hidrojen ve helyum elementleridir. Demir, bakır, altın, oksijen... Hepsinin ataları hidrojen ve helyum elementleridir. Çünkü az önce bahsettiğimiz, bir yıldızın oluşması için başlaması gereken tepkime olan nükleer füzyon yıldıza hayat olurken bir yandan hidrojen ve helyum dışında bildiğimiz diğer elementlerin de oluşmasına ortam hazırlamaktadır. Nükleer füzyon, en basit tabiriyle anlatılacak olursa, iki lego parçasının birleştirilip daha büyük bir lego parçasına dönüşmesine benzetilebilir.

Füzyon tepkimesinde, element atomları aşırı basınçlı bir ortamda kaçacak yer bulamayıp mecburen birbirleriyle kaynaşıyorlar ve kaynaşmadan önceki element atomundan daha ağır yeni bir element atomu oluşuyor. Yıldızlar hakkında daha teknik ve detaylı bilgi almak isterseniz şuradaki ve buradaki yazılarımızı okuyabilirsiniz. Ayrıca nükleer füzyon ile ilgili bilgi almak için de şu yazımızı okuyabilirsiniz.

NASA

Yıldızların nasıl oluştuğunu kabaca anladığımıza göre, yıldızların ölümünden söz edelim: Neredeyse tüm canlıların bir gün ölmesi gibi, yıldızlar da tıpkı canlılar gibi, doğduktan bir müddet sonra yok olmaktadır. Hatta yıldızların tiplerine göre bu sürenin aşağı yukarı ne kadar sürdüğünü de kestirmek zor değildir.

Örneğin Güneş’imiz boyutundaki yıldızlar, ortalama 10 milyar sene ömre sahipken, çok daha büyük yıldızların ömürleri milyonlarca seneye kadar düşebilmektedir. Tam tersi, "kızıl cüce" denilen ve Güneş’in kütlesinin ortalama %7,5’i ile %50’si arasında değişen kütleye sahip yıldızların ömürleri, kimi zaman trilyonlarca (yani evrenimizin var olduğu tarihten bu yana geçen zamanın binlerce katı) seneye ulaşabilmektedir. Bunun sebebi, yıldızın kütlesinin artmasıyla düzeninin korunması için gereken enerjinin, dolayısıyla maddenin parabolik olarak artmasından kaynaklıdır. Yani yıldızın kütlesi arttıkça varlığını koruyabilmesi için ihtiyaç duyduğu enerji de hızla artmaktadır. Bu sebepten kızıl cüce gibi Güneş’e göre çok küçük yıldızlar, trilyonlarca sene hayatta kalabilirler.

Ancak ne kadar uzun süre hayatta kalırlarsa kalsın, bir noktada ölmek zorundadırlar. Peki yıldızlar ölünce ne oluyor? Genellikle patlıyorlar. Hem de muazzam bir şekilde patlıyorlar! Yani bir süpernova! Ancak her yıldızın ölümü süpernova ile olmaz. Güneş’imizden örnek vermek gerekirse, ömrünün yarısını doldurmuş Güneş’imiz ömrünün sonuna doğru çekirdeğinde biriken ağır metallerden ötürü bir kızıl deve dönüşecek, sonrasında hızla kendi içine çekilerek, dış kısımlarındaki malzemeyi etrafa saçacak ve Güneş’ten geriye sadece bir beyaz cüce kalacak. Ancak bir yıldızın süpernova (ve hatta büyüklüğüne göre hipernova) adı verilen patlamalar yaşaması için, Güneş'ten 8-15 kat daha iri olması gerekiyor. Yıldızların ölümleriyle ilgili şu yazımızı okuyarak çok daha detaylı bilgiler elde edebilirsiniz.

Nasa

Ancak her yıldızın Güneş’imiz gibi son bulacağını söylemek doğru değil. Örneğin kızıl cücelerin nasıl son bulacağını kestirmek hayli zor. Çünkü 10 trilyon sene sonrasından bahsederken ihtimaller bizi binlerce ayrı sonuca ulaştırabilir. Kızıl cücelerin nasıl son bulacağı hakkında bir teori söz konusu: Bu kızıl cücelerin, ömürlerinin sonunda "buz gibi bir hâl" alması muhtemel. Yazıda bahsettiğimiz üzere, nükleer füzyon bir yıldızın tıpkı kan pompalayan kalbi gibidir. Füzyon yoksa, yıldız da yoktur.

Peki neden bu cüce yıldızlar donacak? Çünkü evrendeki kirlilik artacak. Hidrojen ve helyum dışındaki elementlerin asıl kaynağı, ölü yıldızlardır. Zaman ilerledikçe evrendeki hidrojen ve helyum oranı, diğer elementlere, özellikle ağır metallere oranla iyice azalacak ve yeni oluşacak olan yıldızlardaki (ki evrendeki yıldızların çoğu kızıl cücelerden oluşmakta) ağır metal ve diğer elementlerin oranı iyice artacak. Kızıl cüceler ömürlerinin sonuna yaklaşırken bünyelerindeki çoğu elemente füzyon uygulamış ve sıra ağır elementlere gelmiş olacak.

Ağır elementlere (örneğin demire) füzyon uygulayabilseler dahi, bunlardan ekstra bir enerji elde edemeyecek ve bu yüzden ısı ve ışık yayamayacaklar. Çekirdekleri aktif kalsa dahi, ekstra bir enerji söz konusu olmadığından yüzeyleri bünyelerinde birikmiş olan ağır metallerin soğumasıyla, kalın bir metal tabakasıyla kaplanacaklar. Ve hatta bu tabakanın hemen üstünde donmuş buz bulutları yer alacak. Bu ölüm senaryosuna göre, oluşacak olan "donmuş yıldızlar", çevrelerine ısı-ışık yaymayacak ve boyutları önceki hâllerinden çok daha ufak olacak.

Buradaki boyutu şöyle düşünün: Ortalama Jüpiter, hatta Jüpiter’den bile daha küçük bir boyuttan söz ediyoruz! Sadece kızıl cüceler değil, nötron yıldızlarının da böyle bir son ile karşı karşıya kalması ihtimaller dahilinde olabilir.

Peki kara delikler? Kara deliklerin sonuyla ilgili hâli hazırda bir teori söz konusu. Hawking Radyasyonu’nu buradaki yazımızdan öğrenebilirsiniz.