Kozmik geçmişimiz

Kozmik kökenimizi arıyoruz. Nereden geldik, nelerden oluşuyoruz?

Biliyorsunuz bizim yıldızımız Güneş, Samanyolu galaksisi içinde 200 milyar yıldızdan biri.

Samanyolu gibi büyük kütleli bir galakside, günümüz yıldızlarını oluşturan atomların farklı dönem yıldızlarının üretimi olduğu düşünülüyor. 

Bizim yıldızımız Güneş ve gezegenlerin eş zamanlı olarak yaklaşık 4,5 milyar yıl önce, içinde ağır elementlerin de olduğu toz ve gaz bulutlarının çökmesi sonucu oluştuğunu biliyoruz.

Ancak kaç ata yıldızın, Güneş ve gezegenlere elementel katkı verdiğine ilişkin soruların ise net bir yanıtı yok. 

Elementel katkı derken, başta hidrojen olmak üzere Güneş Sistemi içinde var olan tüm elementler kastediliyor.

Hidrojen erken evrenden mi miras?

Bizim kabul gören evren hikâyemiz Büyük Patlama ile başlıyor.

Patlama sonrası evren çok sıcak ve çok yoğun bir parçacık çorbası gibiydi. Bu evrede yoğun enerji, madde-antimadde parçacık çiftleri üretiyor. 

Evren genişledikçe soğumaya başlıyor ve soğuma ile birlikte yeni madde-antimadde üretimi duruyor.

Ve var olan madde-antimadde çiftleri birleşerek enerjiye dönüşürken geride çok az miktarda madde parçacığı kalıyor.

Günümüz evreni, sağ kalan bu madde parçacıklarından oluşmakta.

Aslında beklenen madde-antimadde parçacıklarının eşit olması; ama değil. Eğer eşit olsalardı günümüz evreni oluşamazdı. Bu asimetrinin kaynağı nedir derseniz, bu sorunun henüz bir yanıtı yok.

Evren genişlemeye devam ettikçe soğuma da devam ediyor ve soğuma ile birlikte protonlar, nötronlar ve elektronlar gibi atomaltı parçacıklar oluşuyor.

Ardından protonlar ve nötronlar erken evrenin sıcak fırınında ilk nükleer reaksiyonlara girerek ilk atom çekirdeklerini oluşturuyorlar. Evrenin soğumaya devam etmesi ile birlikte "nükleosentesis" olarak adlandırılan bu evre sona eriyor.

Ve bu andan itibaren, ilk yıldızlar görünene kadar evrenin element kompozisyonu sabit kalıyor.

İlk yıldızlar oluşmadan önce evrenin yüzde 75'i hidrojen çekirdeği (proton) ve yüzde 25'i de helyum çekirdeğinden (iki proton ve iki nötron) oluşmaktadır. Yaklaşık yüzde 0.01 oranında döteryum, helyum-3 ve lityum-7 bulunmakta.

Ve bu oranlar on milyonlarca yıl sabit kalıyor. 

Muhtemel ki bizim hidrojenimiz bu erken evrenin ürünüdür.

Yaşamın kaynağı elementler

Artık evren ilk yıldızlar için hazırdır.

İlk yıldızlar öncesinde evrenin yapısında organik molekülün bileşenleri olan karbon, nitrojen veya oksijen yok, bunun için erken dönem yıldızlarının oluşması beklenecek. 

Erken dönem yıldızları, Güneş kütlesinin 100 katı veya daha fazla kütleye sahiptiler. Ancak ömürleri kütleleri ile ters orantılı olarak çok kısaydı; muhtemelen birkaç on milyon yıl yaşadılar.

Bu yıldızların olağanüstü sıcak merkezinde hidrojen helyuma; helyum karbona dönüştü. Bu reaksiyonlarla karbon oksijene, o da sırasıyla neona, silikona, kükürte dönüşürken kobalt, demir ve nikele gelindiğinde dönüşüm sonlandı.

Yakıt tükendiğinde bu büyük kütleli erken dönem yıldızları yıkıcı bir süpernova patlamasında dış katmanları ile birlikte ürettikleri elementleri evrene saçtılar. İki protonlu helyumdan her çekirdeğinde 26 protonlu demire kadar olan bu elementler bir sonraki nesil yıldız oluşumuna katıldılar.

Birinci nesil yıldızlar olarak adlandırılan bu yıldızlardan arta kalan çekirdek de sonunda bir nötron yıldızına veya bir karadeliğe dönüşecekti.

Yeni nesil yıldızlar

Ölmekte olan ilk nesil yıldızlardan evrene saçılan malzemeler, ikinci nesil yıldızların yakıtını zenginleştirdi.

Bu yeni yıldız nesli, hidrojen ve helyumun yanısıra daha az miktarda da olsa karbon, oksijen ve diğer daha ağır elementlere sahipti. Bu yıldızlar da merkezlerinde daha ağır elementlerin oluşumuna katkı verdiler.

12 milyar yıl önce süpernovalardan fışkıran ve yıldız rüzgarlarıyla saçılan elementler, Güneş'in doğumundan önce galaksi boyunca birbirine karışmak için fazlasıyla zamana sahipti. 

Bu anlamda Güneş'imizin sahip olduğu elementlerin gerçek kozmik kaynağını ve kozmik geçmişini belirlemenin tam bir yolu yok, görünüyor.

Ama bazı varsayımlar yapmak mümkün.

Güneş kaçıncı nesil yıldız?

Öyle görünüyor ki ağır elementlere sahip Güneş türü bir yıldızın var olması için en az bir yıldız nesli geçmiş olmalı. Ayrıca biliyoruz ki çok daha ağır elementlerin oluşumunda başka yıldız süreçleri de rol oynamaktadır. Bu da bize en az iki yıldız neslinin geçmiş olmasının olası olduğunu söylüyor.

Öncelikle sahip olduğumuz hidrojenin bize erken evrenden miras olduğunu söyleyelim.

Diğer elementlerin farklı nesil yıldızların süpernovalarından saçılan malzemeler olduğunu biliyoruz .

"Nesil" yıldızlar, yakıt kompozisyonlarına göre genel olarak üç kategoride tanımlanıyor:

• Birinci nesil yıldızlar: Bunlar, Büyük Patlama malzemesinden oluşmuşlardır ve ömürleri bir kaç on milyon yıldır.
• İkinci nesil yıldızlar: Birinci nesil yıldızların ürettiği ve saçtığı orta ağır elementlerle zenginleştirilmiş yakıta sahiptirler ve merkezlerinde daha ağır element üretimi gerçekleşir.
• Üçüncü nesil yıldızlar: Bunlar da birinci ve ikinci nesil yıldızların üretimi olan orta ve ağır elementleri içeren malzeme içeriğine sahiptirler.

Bizim yıldızımız Güneş, üçüncü nesil yıldız olarak değerlendirilmekle birlikte gökbilimciler daha net bir yanıt için kozmik geçmişimiz ve yıldızların evrimi konusunda çok daha fazla veriye ihtiyaç duymaktalar.

Biliyorsunuz, gökbilimciler bir anlamda gökyüzü arkeologlarıdır!

Onların uzayın derinliklerinde ölü yıldız kalıntılarının izlerini sürerek ulaşacakları her yeni bilgi bizim kozmik geçmişimize ve nasıl bugüne ulaştığımıza yönelik ipuçları sağlayacaktır.

Sonuçta biliyoruz ki yıldızlarda üretildik; şimdi buradayız. Kilit elementler karbon, nitrojen veya oksijen; bizlere yaşam sundular.

Ama akıl, yine de çok daha fazlasını bilmek istiyor!

Kaynakça

https://www.space.com/57-stars-formation-classification-and-constellations.html

https://www.schoolsobservatory.org/learn/astro/stars/cycle