Siyah Yıldız Var Mıdır? Siyah Cüce Nedir?

Geceleyin gökyüzüne baktığımızda, neredeyse tüm renkte yıldızlar olduğunu görüyoruz. Sıcak olanlar mavi, biraz daha soğuk ama yine de Güneş'e göre oldukça sıcak olanlar beyaz, Güneş gibi sıradan olanlar sarı ve en soğukları olanlar da kırmızı renkte kendisini gösteriyor. Peki siyah yıldızlar var olabilir mi? Siyah cüceler, evrende bir yerlerde saklanıyor mu?

Farklı Renkte Yıldızlar

Fakat bu renklerin arasında yeşil ya da mor rengi göremiyoruz. Bu durum, cisimlerin sadece sıcaklıklarından ötürü yaptıkları ışımanın doğasından kaynaklanır (bkz. Kara cisim ışıması). Cisim ne kadar sıcaksa, o kadar yüksek enerjiye sahip ışıma yapar. Bütün renkler karıştığında beyaz olur. Eğer cismin sıcaklığı biraz daha artarsa mavi bölgede daha çok ışıma yapmaya başlar. Bu da beyaza mavinin daha çok eklenmesi sonucunda, cismin mavi görünmesine neden olur. Bu nedenle hiçbir renk karışımı yeşil renkte yıldız olmasına müsaade etmez (bkz. Yeşil yıldız neden yoktur?).

İnsanların kızılöte kameralarda parlamasının sebebi de budur (bkz. Kızılöte kamerada neden görünürüz?). Bizim sahip olduğumuz sıcaklık, kızılötede güzel bir ışıma yapmamıza sebep olur. Fakat yıldızlar bizden çok daha sıcaktır, bu yüzden kızılöteye göre daha yüksek enerjiye sahip görsel bölgede belirgin bir ışıma yaparlar. Görsel bölgede kırmızı en düşük enerjiye, mavi ise en yüksek enerjiye sahiptir. Eğer bu aradaki renklerin hepsini birbirine karıştıracak olursanız, elde edeceğiniz renk beyazdır. (Bkz. HR Diyagramı)

Bu yüzden sıcaklığı artan cisim önce kızarır (çünkü kırmızı bölgede daha çok ışıma yapar), ardından beyazlaşır (kırmızı ile mavi dengelenir), ardından da mavileşir (beyaza fazladan mavi eklenirse mavileşmeye başlar). Bu arada bir yeşil yıldızın ortaya çıkma ihtimali bu yüzden yoktur. Aslında yıldızlar daha sıcak olabilseydi, bir şans mor renge sahip olabilirlerdi. Fakat yıldızların sıcaklıkları da onların kütleri ile sınırlıdır ve yıldızlar belirli kütleden daha fazlasına sahip olamazlar, bu yüzden mor yıldızlar da yok.

Siyah Yıldız Var Mı?

Peki ya siyah yıldızlar? Oralarda bir yerlerde var olup da göremediğimiz yıldızlar olması mümkün mü? Belki de gözlemleyemediğimiz karanlık madde, siyah yıldızlardır?

Aslında bu pek mümkün görünmüyor. Çünkü yıldız dediğimiz cisimler, kütlesi sebebiyle kendi üzerine çökmüş, bu yüzden çekirdeğindeki sıcaklık yeterli derecede yükselmiş ve bu sayede nükleer füzyon yapmayı başarabilen cisimlerdir. Her cisim doğası gereği, sahip olduğu sıcaklıktan ötürü bir ışıma yapmak zorunda olduğuna göre, siyah bir yıldızın var olmasını bekleyemeyiz. Siyah cisim; kabaca, çok soğuk bir cisimdir ve bu da yıldız olmanın tanımına uymaz.

O Halde Siyah Cüce Nedir?

Aslına bakarsanız, siyah yıldızlar için ele alınması gereken bir başka ihtimal daha bulunmaktadır. Güneş benzeri yıldızlar ömürlerinin sonunda geriye sıcak bir çekirdek bırakır. Bunlara beyaz cüce deriz ve beyaz cüceler, ömürleri boyunca sahip oldukları sıcaklıktan ötürü ışıma yaparak enerji kaybederler. Aslında bunlar birer yıldız değildir, dolayısıyla kendi enerjilerini nükleer füzyon yoluyla üretemezler. Fakat hali hazırda çok büyük kütleye sahip, sıcaklığı yüksek bir gök cismi vardır ve bunun ışıma yoluyla enerjisini kaybetmesi kozmikte ölçekte bir zaman alır.

Beyaz cücelerin enerjilerini kaybettikçe giderek soğudukları için, bir gün siyah, soğuk bir cisim haline geleceklerini biliyoruz. Yani beyaz cüceler bir gün siyah cüce haline dönüşmeliler, yıldız evriminden ve astrofiziğinden beklediğimiz budur.

Fakat bu, oldukça uzun bir zaman alacağı için henüz böyle siyah cisimler olmadığını biliyoruz. Hatta beyaz cücelerin bu soğuma miktarları, evrenin yaşını ölçmek için belirlenmiş yöntemlerden biridir (bkz. Evrenin yaşı nasıl hesaplanır?).

Bir beyaz cücenin, bir siyah cüce haline gelerek siyah yıldız olarak anılan gök cisimlerini, evrenin mevcut yaşı olan 13.8 milyar yıl içerisinde oluşturmuş olması mümkün görünmüyor. Bunun önündeki en büyük engel, cisim soğudukça yaptığı ışımanın azalması, dolayısıyla giderek daha yavaş soğumasıdır. Yani bir cisim 100.000 Kelvin'den 99.900 Kelvin'e oldukça hızlı bir şekilde düşerken 200 Kelvin'den 100 Kelvin'e çok çok daha uzun bir sürede düşmektedir.

Tüm bu hesaplar yapılıp incelendiğinde, siyah cücelerin henüz var olmamaları gerektiklerini öngörüyoruz ve bu konudaki genel kabul de bu yöndedir. Bu tür nedenlerden ötürü siyah yıldızlar olması mümkün görünmemektedir.

Hazırlayan: Ögetay Kayalı

Referanslar
1. K. S. De Boer & W. Seggewiss, Stars and Stellar Evolution
2. Rasyonalist.org, Yıldız Astrofiziği: Kara Cisim Işıması, <http://rasyonalist.org/yazi/kara-cisim-isimasi/>
3. Rasyonalist.org, Yıldız Astrofiziği: Wien Kayma Yasası, <http://rasyonalist.org/yazi/yildiz-astrofizigi-wien-kayma-yasasi/>
4. Rasyonalist.org, Yıldız Astrofiziği: Hidrostatik Denge, <http://rasyonalist.org/yazi/yildiz-astrofizigi-hidrostatik-denge/>
5. Rasyonalist.org, Neden Yeşil Yıldız Yoktur?, <http://rasyonalist.org/yazi/neden-yesil-yildiz-yoktur/>
6. Space.com, Black Dwarf Stars, <https://www.space.com/23799-black-dwarfs.html>

Kapak görseli: Mark Garlick / Science source