büyük kütleli yıldızlar

öncelikle;
(bkz: küçük kütleli yıldızlar)
(bkz: orta kütleli yıldızlar)

8 güneş kütlesinden daha fazla kütleye sahip yıldızlar. öldüklerinde kara delikleri ve nötron yıldızı dediğimiz gök cisimlerini oluşturduklarından bu yıldızlar astronomi ve kozmoloji için oldukça önemlidir.

bu yıldızların yaşam evrelerini anlatmaya çalışayım. öncelikle şunu belirtmek gerek; yıldızların geçirecekleri evreler tamamen onların oluşum aşamasındaki kütlelerine bağlıdır. yukarıdaki 2 başlığı okursanız, belirli bir yere kadar benzer yollardan geçtiklerini ama bir noktadan sonra kütle nedeniyle farklı yönlere evrildiklerini göreceksiniz. burada da durum aynı. yine belirli bir evreye kadar bu büyük yıldızlar aynı olayları yaşayacak ama bir noktadan sonra büyük kütleleri nedeniyle farklı sonlara doğru yol alacaklar.

- tüm yıldızlar gibi büyük kütleli yıldızlar da moleküler bulutlardan oluşur. bu gaz ve toz bulutları, yakınlardaki bir dış etken nedeniyle sıkışınca bölgesel olarak çökmeye başlar. çökme devam ettikçe bulutun merkezi kısmı aşırı derecede yoğunlaşır ve ısınır. öyle ısınır ki 10,000,000 kelvin'i bulur. bu sıcaklık, hidrojen atomlarının nükleer tepkime yoluyla helyum atomlarına dönüştürülmesi için yeterlidir. böylece moleküler bulutun sıkışan bölgesinin merkezinde enerji üretimi başlar. burada artık enerji üreten ve bunu dış yüzeyinden uzaya yaymaya başlayan gaz topu bir yıldızdır ve anakol yıldızı olarak adlandırılır. hidrostatik denge ve termal denge, bu yıldızların bir özelliğidir.

- zamanla yıldızın merkezi bölgesinde hidrojen biter. çekirdek artık bu hidrojenin dönüştüğü helyumla dolu, hemen hemen ölü bir çekirdektir. bu bölgedeki koşullar değiştiğinden çekirdek büzülmeye başlar. büzülme sonucunda sıcaklık artar ve helyumla dolu bu çekirdeğin hemen dış komşuluğunda, çekirdeği bir kabuk gibi saran kısımdaki hidrojen de nükleer olarak yanmaya başlar. buradaki reaksiyonlardan oluşan helyum da çekirdeğin üzerine birikmeye başlar.

helyum çekirdek büzülmeye başladığı zaman, yıldızın dış katmanları, yani zarfı aksine genişler ve yıldız, daha önceki boyutlarının birkaç yüz katına kadar büyür. şimdi yıldızımız bir anakol yıldızı değil, bir kırmızı devdir.

- çekirdek büzülmeye devam ettikçe sıcaklık da artmaya devam eder. öyle bir noktaya gelinir ki, artık helyumun da nükleer yanmaya uğrayacağı sıcaklığa ulaşılır: artık 100,000,000 kelvin gibi sıcaklıklardan bahsediyoruz burada.

küçük kütleli yıldızlar buraya kadar aynı yoldan gelirler ama burada ufak bir değişiklik olur. diğer yıldızlar gibi evrimleri devam etmez ve ömürlerinin sonuna gelmiş olurlar.

- evet, yıldızımız şimdi çekirdeğindeki helyumu karbona çevirmeye başlamıştır. burayı saran bölgede ise hâlâ yanmakta ve helyuma dönüşmekte olan hidrojen bulunur.

orta kütleli yıldızlar buraya kadar aynı yoldan gelirler ama bu noktadan sonra ömürleri tamamlanır.

bundan sonraki aşamalar, tıpkı buna benzer. tek bir farkla; sürekli olarak çekirdekte nükleer olarak yakılan element ve onun dış kabuğunu saran element değişkenlik gösterir. çekirdekteki karbon önce oksijene, oksijen neona, neon magnezyuma, magnezyum silisyuma ve silisyum demire * dönüştürülür. çekirdeği saran kabuklar da benzer şekilde yanmaya devam eder. aşağıya bununla ilgili bir görsel ekleyeceğim ki kafada daha iyi bir fikir oluştursun.

çekirdekte üretilen enerji her yeni element yakımında gittikçe düşmektedir.

- silisyumdan demire geçtikten sonra artık enerji üreten mekanizma kesintiye uğrar. demiri yakacak enerjiyi yıldız çekirdeği sağlayamaz. her yakıtı bittiğinde büzülen çekirdek yine büzülmektedir ve bir noktaya kadar devam eden bu büzülme nihayetinde aniden durur. bu ani duruş, çekirdekle dış katmanlar arasında büyük bir dengesizlik yaratır ve bir şok dalgası yağmuruyla yıldızın çekirdeği kendi üzerine çökerken dış katmanlar da çok şiddetli bir patlamayla uzaya savrulur. 10^44 yani 100,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 joule enerjiden bahsediyorum. artık kafanızda nasıl canlandırırsınız bu sayıyı, bilemiyorum.

yıldızın uzaya saçtığı demir gibi ağır metaller, diğer yıldızların ve gezegen sistemlerinin varlığında kendisini gösterir. dünyamızda demirin bu şekilde var olduğu düşünülmektedir.

- çöken çekirdeğin kütlesi güneş kütlesinin 3 katı kadarsa, geriye kalan cisim bir nötron yıldızıdır. başlangıçta, yıldız hayatının baharındayken ürettiği ışınımın basıncı, merkeze doğru olan kütle çekim kuvvetiyle dengededir ve yıldız bu sayede ayakta kalır. nötron yıldızındaysa artık ışınım basıncı tamamen ortadan kalkmıştır. madde garip bir maddeye dönüşmüştür ve yıldız artık sadece ortamda kalan yoğun nötronların sağladığı basınçla ayakta durmaktadır.

eğer çöken çekirdeğin kütlesi 3 güneş kütlesinden daha büyükse nötron basıncı da ayakta kalmayı sağlayamaz ve çekirdek tamamen çökerek bir kara deliğe dönüşür.

***
son bir bilgi daha iliştireyim buraya. bbüyük kütleli yıldızların anakol ömürleri çok kısa sürer. örneğin güneş gibi daha küçük kütleli bir yıldızda bu süre yaklaşık 10 milyar yıldır ama çok büyük kütleli bir yıldızda bu, birkaç milyon yıl kadar kısa(!) sürebilir. hatta güneş kütlesinin 20 katı kütleyle hayatına başlayan bir yıldızın çekirdeğindeki hidrojeni bitirmesi yaklaşık 10 milyon yıl sürer. bundan sonraki aşamalar çok daha kısadır. örneğin çekirdekte hidrojenden sonra yakılan helyum 1 milyon yıl, oksijen bir yıl, demir ise 1 günden kısa sürede biter. yani aslında demirden sonra gelen süpernova aşaması son derece kısa, birkaç dakikalık bir olaydır. tüm bunları uygun veriler girilerek elde edilen bilgisayar modellemelerinden bildiğimizi de ekleyelim.

evet, bu görsel süpernovanın hemen öncesine ait. en iç katmanda demir-nikel bir çekirdek kalmış. onun üzerinde ise sırasıyla silisyum, oksijen, neon, karbon, helyum ve hidrojenin yandığı kabuklar var.