Güneş’in Ömrün Nedir

Güneş sistemimiz, bizim Güneş adını verdiğimiz tek bir yıldız ve onun etrafında dönen dokuz gezegen, bu gezegenlerin etrafında dönen 60′dan fazla uydu (Ay), yine Güneş’in etrafında dönen gezegen olarak kabul edilemeyecek kadar küçük 5 000 civarında astroit, sayısız göktaşı, toz ve parçalardan oluşur. Güneş bu sistemdeki enerjinin de tek güç kaynağıdır.

Güneş’e baktığımızda katı bir maddeymiş gibi görürüz ama aslında yanan bir gaz kütlesinden başka bir şey değildir. Bilim insanlarına göre Güneş’ten söz ederken yüzey kelimesini kullanmak hatalıdır çünkü Güneş tamamen gazdan oluşmuştur. Güneş’in fotoğraflarında görülen keskin köşeler ise gazın yoğunluğunun birdenbire arttığı yerlerdir.

Güneş evreni dolduran milyarlarca yıldızdan biridir. Üstelik tamamıyla sıradan bir yıldızdır. Gezegenimizin de içinde bulunduğu Samanyolu galaksisinde tam 200 milyar güneş bulunuyor. Bizim güneşimiz de bunlardan farklı bir oluşum değil.

Güneş bize çok yakın (150 milyon kilometre) olduğu için çok büyük ve parlak görünür. Güneşten sonra bilinen en yakın yıldızın, bu mesafenin 250 bin katı daha uzakta olduğu düşünülürse, Güneş’e burnumuzun dibinde diyebiliriz.

Dünyamızdan bakınca Güneş sabitmiş gibi görünür ama o da kendi ekseni etrafında döner. Dönüş yönü dünyanınkine göre terstir. Katı bir cisim olmadığından ekvatoru üzerindeki bir nokta 24,5 günde tam dönüş yaparken daha kuzeydeki bir noktası 31 günde yapar. Yani kutuplarına gittikçe dönüş hızı yavaşlar.

Güneş’in ısı ve ışık olarak yaydığı enerji, merkezinin hemen çevresinde sürüp giden nükleer tepkime (hidrojen bombasında olduğu gibi) yani hidrojen atomlarının helyum atomlarına dönüşürken çıkardığı büyük enerjidir. Güneş tarafından saniyede yakılan hidrojen miktarı 564 milyon tondur. Bunun yüzde 0,7’si ise doğrudan enerjiye çevrilmekte, ısı ve ışın yayınımına gitmektedir.

Yeryüzünde yaşam Güneş ışınlarına bağlı olduğuna göre, Güneş’in insanlar için gerekli olan enerjiyi daha ne kadar zaman sürdürebileceğini bilmek hakkımızdır. Güneş’in şu andaki enerji durumunda önümüzdeki 5 milyar yılda önemli bir değişiklik olmayacak, aynı şekilde ısı ve ışık vermeye devam edecektir.

Daha sonra genleşmeye başlayacak, sıcaklığı bugünküne göre yüzde 20 artacak dev bir kızıl yıldıza dönüşecektir. O zaman yeryüzündeki sıcaklık dayanılmaz bir yüksekliğe ulaşacak, okyanuslar kaynayıp buharlaşacak ve gezegenimiz bizim bildiğimiz türden bir hayatın var olduğu bir yer olmaktan çıkacaktır. Ancak 5 milyar yıl hayli uzun bir zaman süresidir, şimdiden telaşa kapılmaya gerek yoktur.

Yorum ekle 30 Kasım 2006

Evrende Yolculuk Nedir

Böyle bir soruyu ilkçağlarda okyanus kıyısında yaşayan bir kişiye ‘bu denizlerin sonuna yolculuk nasıl olurdu’ diye sorsaydınız herhalde hayal gücünü bile kullanamazdı. Biz bugün evren hakkında o zamanın insanının dünya hakkında bildiğinden daha çok şey biliyoruz.

Şimdilik bilebildiğimiz kadarıyla evrenin büyüklüğünü daha iyi anlayabilmek için gelin hayali bir uzay aracı ile hayali bir uzay yolculuğuna çıkalım ve içinde bulunduğumuz Samanyolu galaksisinin ikizi Andromeda galaksisine bir gidip gelelim.

Tabii bu uzay aracının hızı dünyamızdaki yolcu uçaklarınınki kadar, yani saatte l 000 kilometre civarında olursa, Güneş’e bile varmak yıllarca sürer. Onun için aracımızın hızının ışık hızı, yani saniyede 300 000 kilometre olduğunu varsayalım. Bu hızı tahayyül edebilmek için bir silahtan çıkan merminin hızının saniyede bir kaç kilometre olduğunu belirtelim.

Dünyadan hareket eder etmez, bir saniyeden biraz fazla bir süre içinde Ay’ı sollar, 8 dakika sonra Güneş’te oluruz. Güneş’in sıcaklığından bir an evvel kurtulmak için yolumuza devam edersek 5,5 saat sonra gezegenleri arkamızda bırakarak Güneş istemimizden çıkarız. Buraya kadar 6 milyar kilometre yol gelmişizdir ve geriye dönüp baktığımızda artık Dünya’nın yanında Ay’ı seçemeyiz.

Güneş sisteminden çıkarken rotamızı en yakın yıldıza çevirelim. 4 yıl 3 ay sonra Proxima Centauri’ye varırız. Buralardan artık Güneş sistemimizin devleri Jüpiter ve Satürn de dahil hiç bir gezegen gözle görülemez sadece Güneş sönük bir yıldız olarak gözümüze çarpar.

Madem hayali bir seyahat yapıyoruz, burada geçen ömrümüzün de sınırlı olmadığını kabul edelim. 20 bin yıl sonra içinde bulunduğumuz yıldız grubu Samanyolu’nun sınırına ulaşıp dışarı çıkarız Burada artık Güneş de gözden kaybolur. Bir kaç yüz bin yıl daha boşlukta gidip geriye baktığımızda 100 milyar yıldızdan oluşan Samanyolu’nu hızla dönen büyük bir girdap gibi görürüz.

İçinde bulunduğumuz Samanyolu galaksisine diğer ülkeler mitolojiden kaynaklanan, ’süt’ veya ’sütlü yol’ anlamında ‘Milky way’ adını vermişlerdir. Anadolumuzda ise bu yıldızlar topluluğu, saman çalan bir hırsız kaçarken dökülen samanlara benzetilip ‘Saman uğrusu’ adı verilmiş bu ad zamanla Samanyolu’na dönüşmüştür.

Güneşimiz 4,5 milyar yaşındadır ve Samanyolu’nda bir turunu 220 milyon yılda tamamlar. Yani Güneş, gezegenler ve biz, bugüne kadar galakside 20 turu tamamlamış bulunuyoruz. 22 milyon yıl sonra yirmi birinci tur da tamamlanmış olacaktır. Son tur başladığında dinozorlar dünyada ortaya çıkmışlardı. Bir turda dünyada olup bitenlere bakın

Dinozorlar 21. tur bitmeden dünyadan silinip gittiler. İnsanlık tarihi ise ancak 200 bin yıl evveline kadar gidebiliyor. Afrika’da bulunan, insanı andıran maymun kalıntıları ise 3,5 milyon yıllık, yani ‘Taş Devri’ çizgi filmindeki Fred’in hiç bir zaman bir dinozoru olamadı.

Neyse biz yolculuğumuza devam edelim. Bu arada gözümüze bizim Samanyolu’na benzer başka yıldız grupları da çarpar. Bunlardan en yakın olanına 400 000 yıl sonra ulaşırız. Işık hızı ile yoluna devam eden uzay aracımız 3 milyon yıl sonra Samanyolu’nun ikizi olarak bilinen Andromeda galaksisini de geçerek galaksiler grubunun dışına çıkar ve daha büyük bir boşluğa dalar.

Aslında biz dünyadan baktığımızda bu mesafeden 3-4 bin kat daha uzak gök cisimlerini de gözlemleyebiliriz ama iyisi mi boşlukta kaybolmaktansa artık geri dönelim, evimize varmak için daha 3 milyon yıllık yolumuz var.

Yorum ekle 30 Kasım 2006

Yıldızların Titremesi Nedir

Geceleri gökyüzünde gördüğümüz yıldızların birçoğu bizim güneşimizden de büyüktürler ama o kadar uzaktadırlar ki, ancak birer nokta olarak gözükürler. Gezegenlerin yıldızlardan farkları, güneş sistemimiz içinde bizimle beraber güneşin etrafında dönüyor olmalarıdır. Bu nedenle çok uzak olan yıldızlar gökyüzünde ’sabit’ dururken, gezegenler sürekli yer değiştirirler. Bu gezegenler güneşe yakınlık sırası ile Merkür, Venüs, dünyamız. Mars, Jüpiter, Satürn, Uranüs, Neptün ve Plüto’dur.

Güneş sistemimizde bile mesafeler o kadar büyüktür ki. dünyamıza 8 dakikada gelen güneş ışığı, Neptün’e ancak 4 saatte ulaşır. Zaten güneş sistemimizde bulunmalarına rağmen Neptün ve Plüto teleskop kullanmadan dünyamızdan görülemezler. Güneş Neptün’e o kadar uzaktır ki, bu gezegenden bakıldığında görünümü parlak bir yıldızdan farksızdır. Güneş ışıklarının dünyamıza gelmek için 8 dakikada aldığı bu yolu, saatte 1000 kilometre hızla giden modern bir jet uçağı ancak 17 yıl civarında gidebilirdi.

Güneş sistemimizin dışındaki mesafeler ise inanılmaz. Örneğin, Andromeda galaksisinin ışığı dünyaya 2.2 milyon yılda ulaşmaktadır. Yani biz bu galaksiyi bu kadar yıl evvelki hali ile görüyoruz. Şimdi ne yapıyorlar acaba?

Aysız berrak bir gecede gökyüzünde gözle görülebilen yıldız sayısı 7000′dir. Küçük bir teleskopla 25 milyon yıldız görülebilir. Ama örneğin ABD’deki Mount Palomar gözlem evindeki teleskopla tüm gökyüzü taranabilse 2 milyar yıldız görülebilir. Halbuki sadece Samanyolu galaksisinde 100 milyar yıldız olduğu tahmin edilmektedir.

Yıldızların göz kırpıyormuş gibi ışıklarının kırpışmasının sebebi, çok uzaktan geliyor olmaları ve atmosferimizdir. Yeryüzünde nispeten ılınan hava devamlı olarak yükselme meylindedir. Bu durum gece de devam eder. Yıldızların zayıf ışıkları bu yükselen hava dalgası içinde kırılırlar. Bazen gözümüze tam olarak ulaşamazlar, yani kesik kesik gelirler.

Bu evimizdeki sıcak radyatörün veya bir ateşin ya da yazın çok sıcak yolların üzerindeki yükselen havanın arkasındaki şekillerin görüntüsünü dalgalandırmasına benzer. Gerçi görülebilir gezegenlerden gelen ışıklar da yükselen hava dalgaları ile kırılır ama onların ışıkları daha güçlü olduklarından gözümüze ulaşmada kesinti olmaz ve göz kırpmazlar.

Yorum ekle 30 Kasım 2006

Uzayda Sıcaklık Nedir

Sıcaklık bir cismin atomik yapısı ile ilgilidir. Bir cismin molekülleri çok titreşiyorlarsa o cisim sıcak, az titreşiyorlarsa soğuktur. Bu nedenle sıcaklığa sahip olabilen tek şey maddedir. Uzay ise yüzde 99,99 vakumdur yani boşluktur, pratikte içinde molekül, atom ve parçacıkların bulunmadıkları kabul edilebilir. Dolayısı ile uzayın bir sıcaklığı olamaz.

Uzayın sıcaklığı yoktur ama uzayda bulunan cisimlerin sıcaklıkları vardır. Evrenin ortaya çıkışını açıklamaya çalışan ‘büyük patlama’ teorisi doğru ise rastlanabilecek en yüksek sıcaklık o anda olmalı. Gittikçe soğuyan evrende yıldızların ve onlara yakın gök cisimlerinin, atomik yapılarına göre belli sıcaklıkları vardır. Uzayın en az yoğun olduğu yerlerdeki cisimlerin sıcaklıklarının ise, atomik hareketlerin durduğu sıcaklıktan 3 derece fazla yani eksi 270 derece civarında olduğu tahmin ediliyor.

Avrupa Uzay Ajansı’ndan yapılan bir açıklamaya göre ise uzayda dönüp duran Hubble teleskopu uzaydaki şimdiye kadar rastlanan en soğuk bölgenin fotoğrafını çekmiş. 5000 ışık yılı uzaklıkta, Centaurus takımyıldızında bulunan bu bölgedeki sıcaklık mutlak sıfır noktasından l derece daha sıcak yani eksi 272 dereceymiş.

İnsanların uzayın sıcaklığını merak etmelerinin asıl nedeni uzaya çıkan astronotlardır. Onların nasıl bir sıcaklık ile karşılaştıkları, üzerlerindeki giysilerin buna nasıl dayandıkları hep merak konusu olmuştur. Astronotların gittikleri en uzak yer Ay’dır. Dünyamız atmosferi dışında ve Ay’daki sıcaklık ise Güneş’in ışığına doğrudan maruz kalınıp kalınmadığına bağlıdır.

Buralarda güneş ışığını doğrudan alan yerler, suyun kaynama noktasından bile yüksek bir sıcaklığa, 120 dereceye kadar ısınırlar. Güneş görmeyen yerlerde ise sıcaklık eksi 156 dereceye kadar düşer. Astronotlar kısa bir sürede 280 derecelik bir ısı farkı ile karşılaşabilirler. Bu nedenle astronotların giysilerinin ve uzay araçlarının izolasyon tasarımları çok önemlidir.

Yeryüzünde üzerimize kat kat giysiler bile giysek, vücut ısısını atmosfere oldukça çabuk veririz. Rüzgar bu ısı kaybını daha da hızlandırır. Ay’da ve uzayda yürüyen bir astronot ise içi vakum olan bir termosun içinde gibidir. Dışarıya ısı kaybı çok az olduğundan ve kendi vücudu sürekli ısı ürettiğinden üşümekten çok sıcaklık hisseder.

Yorum ekle 30 Kasım 2006

Güneşin Enerjisinin Kaynağı Nedir

Nükleer enerjinin iki kaynağı vardır. Füsyon ve fizyon. Füsyon bildiğimiz atom bombasının çalışma prensibidir, yani ağır elementlerin çekirdeklerinin parçalanmasından çıkan muazzam enerji. Fizyonda ise, tersine hafif atomlar birleşerek daha ağır atomlar meydana getirirler. Ortaya yine çok büyük bir enerji çıkar.

Bu hafif atomların birleşmesi çok kolay olmaz. Hafif atomların çekirdekleri artı yüklü olduklarından, bir araya geldiklerinde büyük bir itme kuvveti doğar. Bu kuvvetlerin etkilerini gidermek için çok yüksek sıcaklıklar gerekir. Pratikte bu kadar yüksek bir sıcaklığı, sürekli ve kalıcı bir biçimde sağlamak çok güçtür ama bu şartlar en ideal şekilde Güneş’in merkezinde mevcuttur.

Güneşin merkezindeki 15 milyon derece sıcaklıkta olan gaz halindeki madde büyük basınç altındadır. Güneşin temel maddesi olan hidrojeni helyuma dönüştüren nükleer tepkime yani fizyon olayı burada oluşur. 4 hidrojen çekirdeğinin bir helyum çekirdeği halinde birleşmeleri sonucu son derecede büyük bir enerji miktarı açığa çıkar.

Serbest kalan enerji ışınım ve iletim yoluyla Güneş’in merkezinden çevreye doğru ilerler. Bu yolculuk yaklaşık 10 milyon yıl sürer. Sonunda dış katmanlardan ısı ve ışık şeklinde uzaya yayılırlar. Güneş yaşı ve aydınlatma gücü olarak sıradan bir yıldızdır. Bütün yıldızlar doğada en çok bulunan, en basit, en hafif atom olan hidrojenin yavaş yavaş başta helyum olmak üzere diğer daha ağır elementlere dönüştüğü birer nükleer potadırlar.

Peki nasıl oluyor da, atomlar birleşip, başka bir atom oluşunca bu kadar büyük bir enerji ortaya çıkabiliyor? Bu soru Albert Einstein, o ünlü E=mc2 formülünü geliştirene kadar cevapsız kaldı.

Formül son derecede basitti. Her madde, çevrenizde görebildiğiniz her şey, enerjinin donmuş bir şeklidir. Gerekli ve yeterli şartlar yaratıldığında çok küçük bir maddeden bile büyük miktarda enerji açığa çıkabilir. Formülde ‘E’ enerji, ‘m’ maddenin kütlesi, ‘c’ de ışık hızıdır.

Örneğin l litre hacmindeki (kütlesi l kilogram) olan bir kap suyu ele alalım. Eğer bu suyun tamamını Einstein’ın formülüne göre enerjiye çevirirsek, ortaya çıkan enerji, 100 watt’lık bir milyon ampulü, 30 sene boyunca yakabilecek güçte olacaktır.

Güneşin merkezindeki fizyon olayında birleşen atomlar ile ortaya çıkan atomların kütlelerini karşılaştırdığımızda çok az bir kütle eksilmesi görülür. İşte bu fark kadar kütle Einstein formülüne göre enerjiye çevrilmektedir. Bir litre sudan elde edilen enerji bu kadar olduğuna göre dünyanın 330 bin katı olan Güneş’te, saniyede yakılan 564 ton hidrojenden çıkacak enerjiyi varın siz hesap edin.

Yorum ekle 30 Kasım 2006

Ay ve Güneş Tutulması Nedir

Ay Dünya’nın, Dünya da Güneş’in çevresinde, birbirine çok yakın düzlemler içinde dolanır. Bu düzlemler birbiriyle çakıştığı zaman, Güneş, Ay ve Dünya artık aynı doğru üzerindedir. İşte o zaman tam (tutulan gökcismi tamamıyla güzden kaybolur) ya da parçalı (gökcisminin yalnız bir parçası gözükmez) bir tutul ma olayı meydana gelir.

Güneş Tutulması

Tutulma olayları devirli olarak tekrarlanır. Ay, Güneş ile Dünya’nın arasına girdiği zaman Güneş tutulması olur ve Dünya bir süre için karanlığa gömülür. Tam Güneş tutulmaları 6 ile 8 dakika kadar sürer ve Dünya’nın aynı noktasından gözlemlenebilmesi için aradan çok uzun yılların geçmesi gerekir (Paris bölgesinde 87 yıl).

Ay Tutulması

Ay tutulması ise, Güneş ile Ay arasına giren Dünya’nın gölgesi içinde Ay’ın gözden kaybolmasıdır. Ancak tam tutulma olayında bile Ay tamamıyla kararmaz, hafif kırmızımtırak bir ışıkla aydınlanır. Güneş tutulmaları Ay tutulmalarından üç kat daha sık tekrarlanır. Fakat Ay tutulmaları bir yarımkürenin bütün noktalarından aynı anda gözlemlenebildiği halde, Güneş tutulmaları yerkürenin ancak bazı yerlerinden görülebilir.

Gökyüzü Kuvvetlerinin Savaşı

Eski çağlarda tutulma olayları, tutulan gökcisminin esrarengiz bir güçle savaşması şeklinde yorumlanırdı. Bugün bile yeryüzünün bazı bölgelerinde ilkel topluluklar bir tutulma anında hep bir ağızdan çığlıklar atar, büyük patırtılar koparır ve böylece gökyüzündeki canavarları korkutarak tutulan gökcismini kurtaracaklarına, karanlığı dağıtacaklarına inanırlar.

Yorum ekle 30 Kasım 2006

Yıldızların Yaşlanması Nedir

İlkel yıldız yavaş bir biçimde büzülerek ısınmaya başlar. Merkez bölgelerdeki sıcaklık bir milyon Kelvin’in üzerine çıktığında nükleer reaksiyonlar başlar ve bir yıldız oluş muş olur. Bu aşamada merkeze doğru etki yapan kütle çekim kuvveti, merkezdeki basınçtan doğan ve dışarıya doğru etki yapan kuvvet tarafından dengelendiğinden, yıldız hidrostatik dengededir. Sıcaklık ve basınç öylesine yüksektir ki, hidrojen atomları tümüyle iyonlaşarak serbest proton ve elektronlara dönüşmüştür.

Nükleer füzyon yoluyla enerji üretebilmek için protonlar arasındaki karşılıklı itme kuvvetinin yenilmesi gerekir Nükleer reaksiyonlar yıldıza dengeli ve kalıcı bir ısı kaynağı sağlar. Yıldız hidrojen yakıt deposunu tükettiğinde merkezi yeniden büzülür ve sıcaklık da ha yüksek değerlere ulaşır. Bu yüksek sıcaklıklarda helyum çekirdekleri (her birinin elektrik yükü hidrojen çekirdeğinin elektrik yükünün iki katıdır) arasındaki itme kuvveti yenilerek helyum füzyonu başlar. Ne yazık ki iki helyum atomunun füzyonu 2He4 -> Be8 sonucunda çok çabuk bozunan, dengesiz bir berilyum izotopu ortaya çıkar (Berilyumun dengeli izotopu Be9 biçiminde gösterilir).

Füzyon yoluyla helyumun nasıl daha ağır elementlere dönüşebileceği, iki teorisyen tarafından bulundu. Önce, 1953 yılında Bedevin Salpeter He4 ile Be8 elementlerinin ortak bir özelliği bulunduğuna (çekirdekler uyarıldığında benzer enerji seviyelerine sahip olurlar) bu nedenle de iki helyum çekirdeğinin füzyon sonucu kaynaşarak Be8 çekirdeği oluşturma olasılığının çok yüksek olduğuna dikkat çekti. Sonuçta, her ne kadar berilyum kendi kendine bozunsa da aynı hızda üretilebileceği ortaya çık. Ama berilyumun daha ağır olan karbon elementine dönüşmesi için bu yeterli değildi.

Bununla birlikte hemen hemen aynı yıl Fred Hoyle, berilyumla karbonun en yaygın izotopu olan C12′nin de çekirdekleri uyarıldığında en azından bir ortak enerji seviyesine sahip olmaları gerektiğini ileri sürdü. Bu ortak enerji seviyesi berilyumun bir helyum çekirdeği daha yakalayarak bir başka reaksiyona daha girme olasılığını arttırıyordu ( bu reaksiyona üçlü alfa süreci adı veriliyor). Bu reaksiyon sonucunda üç helyum çekirdeği kaynaşarak bir karbon çekirdeği oluştururlar. Bu durumda berilyum bir ara evre olarak reaksiyon dışı kalır.

Yakalama olasılığındaki bu artışlar, bir beyzbol oyuncusuna beyzbol eldiveni vererek onun topu yakalama olasılığını arttırmaya benzer. Hoyle’un öngörüsünden yalnızca bir yıl sonra Cj2′nin uyarılmış enerji seviyesinin varlığı bir deneyle doğrulandı. Yıldızlardaki karbon üretimi yaşamın sırrıdır: vücutlarımızda bulunan karbon, milyarlarca yıl önce, şu anda çoktan ölmüş bulunan kırmızı dev yıldızların içinde üçlü alfa süreciyle oluşmuştur.

Çekirdekte helyum yanmaya başlayınca yıldızın ışıma gücü çarpıcı bir biçimde artar. Yıldızın dış katmanları balon gibi şişer ve yıldız bir kırmızı deve dönüşür. Örneğin, Güneş’imiz yaklaşık beş milyar yıl sonra bir kırmızı dev haline gelmeye mahkûmdur. Dünyamız da bu durumda Güneş’in yakıcı atmosferinin içinde kalacaktır. Helyum yaklaşık 100 milyon derecede yanarak karbona dönüşür ve büyük kütleli yıldızların iç geç evrim aşamalarında daha da ağır elementler oluşur. Aslında tüm ağır elementler yıldızların içinde çekirdek sentezi yoluyla ortaya çıkar.

Yorum ekle 30 Kasım 2006

Yıldızların Yaşamı Nedir

İçinde yaşadığımız Evreni tanıma çabaları yüzyıllardır sürüyor. Bu çabalar sonucunda pek çok gökcisminin yapısı anlaşıldı. Bunlarla birlikte yıldızların yapılarının anlaşılması da içinde bulunduğumuz yüzyılda gerçekleşti ve Evren’deki yerimizin özel olmadığının farkına varıldı.

Fizikçi Sir Arthur Eddington, daha 1920′li yıllarda, çok uzak olmayan bir gelecekte, yıldız gibi ‘basit’bir cismin nasıl çalıştığının anlaşılabileceğini söylemişti. Nitekim, 30 yıl içerisinde gerçekten, bir yıldızın nasıl ‘çalıştığı’sorusu çözüldü.

Geceleri, gökyüzüne baktığımızda, binlerce yıldız görürüz. Gördüğümüz bu yıldızlar, genellikle yeryüzüne diğerlerine oranla daha yakın, bu nedenle de parlak görünen yıldızlardır. Bu parlak noktaların güzelliği ve ulaşılmazlığı, çok eski çağlardan bu güne insanların ilgisini çekmiş; onların oluşturdukları şekilleri, birtakım tanrılara; mitolojik kahramanlara ya da günlük hayatta kullanılan araç-gerece benzetmişlerdir.

Sadece bununla da kalmayıp, gökyüzünü belirli bölümlere ayırarak, her bölgeye içinde bulunan takımyıldızın ismini vermişlerdir. Yıldız katologları oluşturarak, her bölgedeki gökcisimlerini konumlarına göre isimlendirmişlerdir.

19. yüzyılın sonlarına doğru, teleskopların ve gökbilimin gelişmesine bağlı olarak, gökcisimlerinin de yapıları anlaşılmaya başlandı. Bugün, bir yıldızdan kaynaklanan ışığı, yeryüzünde yapacağımız birkaç basit işlemle hesaplayabiliyoruz. Bir takım spektroskopik ve fotometrik ölçümler (tayf ve ışık ölçümleri) yardımıyla bir yıldızın nasıl “çalıştığını” anlayabiliyoruz.

Hertzsprung ve Russell adlı iki astrofizikçi, 20. yüzyılın başında, yıldızların yaydıkları ışımanın şiddetine karşı sıcaklıklarını bir grafik haline getirdiler. Hertzsprung ve Russell, bekledikleri gibi, bir yıldızın sıcaklığı ve ışıma şiddeti arasında sistematik bir ilişkinin olduğunu gördüler. Çıplak gözle gördüğümüz yıldızların hemen hemen hepsi, ana kol adı verilen bir eğri oluşturuyordu.

Hertzsprung ve Russell’in oluşturdukları bu diagram, (H-R diagramı) yıldızların özelliklerinin anlaşılmasında önemli bir role sahip oldu. H-R diagramında, parlaklığı çok az, ancak sıcaklığı çok yüksek olan beyaz cüceler; ya da, parlaklığı çok fazla (Güneş’ten binlerce defa fazla) buna karşın sıcaklığı düşük olan kırmızı devler, anakolun dışında kalırlar.

Eğer, bir yıldız, termodinamik açıdan dengeye gelmişse, bu yıldızın parlaklığı ve sıcaklığı arasında bir ilişki vardır. Toplam ışıma şiddeti, yarıçapı “r” olan bir kürenin yüzey alanı (4 x pi x r2) ve sıcaklığın dördüncü kuvvetiyle orantılıdır. Yıldızın mutlak ışıma şiddeti biliniyorsa (mutlak ışıma şiddeti, belirli bir uzaklıktaki ölçülen ışıma miktarıdır), bu yıldızın yarıçapı hesaplanabilir.

Güneş’in yaydığı toplam ışıma gücü, 4×1026 Watt’tır ve yüzey sıcaklığı 6000 K (Kelvin) olarak ölçülmektedir. Güneş’in çekirdeğindeki sıcaklık ise, ancak yapısının anlaşılmasından sonra belirlenebildi. Buna göre, Güneş’in merkezindeki sıcaklık yaklaşık 10 milyon derecedir.

Güneş, ortalama bir yıldız olduğuna göre diğer yıldızları onunla karşılaştırabiliriz. Bu, onların yapısının anlaşılmasında oldukça yardımcı olmaktadır. Bu nedenle, genellikle Güneş’in özellikleri diğer yıldızları tanımlarken birim olarak kabul edilir. Güneş’in kütlesi 2×1033 gram; yarıçapı ise yaklaşık 700 bin kilometredir.

Diğer yıldızlara baktığımızda, Güneş’in %5′i kadar kütleden başlayıp, 100 Güneş kütlesine kadar değişen kütleler görmekteyiz. Daha küçük kütlelere sahip yıldızlar yoktur; çünkü, bu kütlelerde, yıldızın çekirdeği nükleer tepkimeleri başlatacak kadar ısınamaz. Kütlesi çok büyük olan bir yıldız ise o kadar ısınır ki, merkezindeki ışımanın yarattığı basınç yıldızı patlatır.

Peki, bir yıldızın parçalarını bir arada tutan kuvvet nedir? Bu kuvvet, kütle çekimidir. Yıldızlar, genellikle durağan bir yapıya sahip olduklarına göre, kütle çekimine karşı koyacak ve çökmeyi durduracak, içerden kaynaklanan bir basınç kaynağına ihtiyaç vardır. Bir yıldızı oluşturacak gaz bulutu çökmeye başladıkça, basıncının artmasıyla birlikte, sıcaklığı da artar.

Gaz bulutu, belirli bir sıcaklığa ulaştığında, merkezindeki sıcaklık, yeterli basıncı yaratarak çökmeyi durdurabilir. Ancak, sıcak gazın oluşturduğu bu yıldız, enerjinin korunumu ilkesine göre, yaydığı ışınımdan dolayı enerji kaybedecektir ve bu nedenle zamanla soğuyacaktır. Çökmeyi durduran basınç kaynağını kaybeden yıldız ise çökmeye başlayacaktır.

19. yüzyılda, Güneş’i ve diğer yıldızları inceleyen bilim adamları, bu gökcisimlerinin ışıma şiddetlerinin; dolayısıyla da enerji yayma güçlerinin önemli ölçüde değişmediğini fark ettiler. Bu cisimlerin, çok büyük yapıya sahip olduklarını göz önüne alarak soğumalarının milyonlarca yıl alacağını düşündüler. Ancak, Dünya’daki bazı jeolojik kaynaklardan elde edilen veriler, Güneş’in çok daha yaşlı olduğunu gösteriyordu. Bunun üzerine, astrofizikçiler, Güneş’in sürekli bir enerji kaynağı olması gerektiğini düşündüler.

Dünya’daki jeolojik kaynaklardan edinilen bilgilerin değerlendirilmesi sonucunda, Dünya’nın yaşının yaklaşık beş milyar yıl olduğu hesaplandı. Güneş’in de en azından beş milyar yaşında olduğunu hesaplayan bilim adamları, yaydığı ışımayı ölçerek Güneş’teki her bir atoma ne kadar enerji düştüğünü buldular. Bu hesaba göre, Güneş’in her atomunun, yaklaşık bir milyon elektron Volt enerji yaymış olması gerekiyor.

Bu miktardaki bir enerjinin, kimyasal olaylar yoluyla ortaya çıkması olanaksızdı. 1919-1920 yıllarında, Fransız fizikçi Jean Perrom ve İngiliz fizikçi Arthur Eddington, bu enerjinin kaynağının nükleer dönüşümler olduğunu iddia ettiler. Bu iddia, bilim adamlarının ne kadar güçlü bir önseziye sahip olduklarını gösteriyor. Çünkü, bu enerjinin ortaya çıkabilmesi için, atom çekirdeklerinin devreye girmesi gerekir. O tarihlerde, atom çekirdeklerinin varlığı ve ne kadar enerjiye sahip oldukları bilinmesine karşın, nükleer tepkimeler (çekirdek tepkimeleri) daha bütün yönleriyle anlaşılmış değildi.

Bir çekirdek tepkimesini anlayabilmek için, Kuantum Mekaniği’nin anlaşılması gerekiyordu. 1920′li yıllarda, Kuantum Mekaniği’nin matematiksel bir teori olarak ortaya çıkarılmasıyla birlikte, çekirdek tepkimeleri de anlaşılmaya başlandı. Einstein’in ünlü E=mc2 formülüne göre, enerji farkının, kütle farkının ışık hızının karesiyle çarpımına eşit olması (E1-E2=(m1-m2)c2 ) gerekir.

Bu bilgilerin, astrofiziğe uygulanması hemen hemen aynı zamanlara rastlıyor. Evren’deki temel madde olan hidrojenin atom çekirdeklerinin dördü bir araya geldiğinde bir helyum atomu çekirdeği ve belirli bir miktar enerji ortaya çıkar. Atkinson ve Guthermans adlı iki fizikçi, bu enerjinin yaklaşık 6 milyon elektron Volt olduğunu buldular ve yıldızın ortasında iki hidrojen atomunun çarpışarak bir helyum atomu oluşturma ihtimalini hesapladılar. Bunu Güneş’in yaymakta olduğu enerjiyle karşılaştırdıklarında Güneş’i dengede tutabilecek enerjinin kaynağını bulduklarını anladılar: Hidrojenin helyuma dönüşmesi.

Yıldızların anlaşılmasında ilk adım olan bu olayın güzel bir hikayesi vardır. 1929 yılında, Guthermans ve Atkinson, konuyla ilgili makalelerini yazıp bitirdikten sonra, Guthermans kız arkadaşıyla bir yürüyüşe çıkar. Arkadaşının, “Yıldızlar ne güzel parlıyor!” sözüne karşılık, Guthermans, böbürlenerek şöyle der: “Ben, dünden beri onların niçin parladıklarını biliyorum”.

Bu ilk adımdan sonra, birçok bilim adamı konuya yöneldi. Araştırmalar yapıldı. Bunların sonucunda, bir takım basit hesaplarla, bir yıldızın kütlesi ne kadar olursa, içerisindeki sıcaklık ne olmalı? Bu sıcaklıkta enerji üretimi ne kadar olur? Enerji üretimi yıldızın çekimini hangi yarıçapta dengeler? türünden sorulara yanıtlar bulundu.

Bir yıldızın denge durumunda kalabilmesi için, kütle çekiminin oluşturduğu kuvvetin bir şekilde, karşı bir kuvvetle dengelenmesi gerekmektedir. Dışarı doğru olan kuvvetleri yaratan basınç, içeriye doğru olan kütleçekiminin yarattığı basınçtan daha az olmamalıdır ki, yıldızın çökmesine engel olsun. Bu duruma, “hidrostatik denge” adı verilmektedir.

Öte yandan, yıldızın parlaması için, içeriden dışarıya doğru bir enerji akışı olması gerekir. Enerji, yıldızda basıncın ve sıcaklığın en yüksek olduğu çekirdek kısmında üretilir. Çekirdek, tepkimelerin gerçekleştiği bölgedir. Yıldızın dengede kalabilmesi için, üretilen enerjinin dışarı atılması gerekir. Yıldızın çok sıcak çekirdeğinde üretilen enerji, yıldızın içerisinden geçerek, yüzeyden dışarı çıkar. Bir yıldızın ürettiği enerji ne kadar fazlaysa, ışıma şiddeti de o kadar fazla olur.

Bir yıldızın yapısı, enerji üretimi, sıcaklık, basınç ve yoğunluk gibi değerleri birbirine bağlayan denklemler çözülerek, anlaşılabilir. Bu denklemlerin hassas çözümleri, ancak 1950’li yılların ilk kuşak bilgisayarları ile gerçekleştirilebildi. Örneğin, sıcaklığı bilinen bir yıldızın, yarıçapı, parlaklığı, kütlesi ve bunlara bağlı olarak da ömrünün ne kadar olacağı hesaplanabildi.

1920’li yıllardan bu yana, geçen süre içinde temel fizik kanunları ve nükleer fizik (çekirdek fiziği) kullanılarak, yıldızların yapısı ve evrimi aşama aşama çözüldü. Yapılan hesapların doğruluğu, gözlemlerle de kanıtlandı. Bugün, bazı nükleer tepkimeler Dünya’da reaktörlerde ve nükleer silahlarda kullanılıyor.

Termonükleer tepkimeler olarak adlandırılan, hidrojenin helyuma dönüştürülmesi olayının Dünya’da gerçekleştirilmesi, muazzam bir enerji kaynağı olabilir; ancak, şu anda ciddi mühendislik problemleri bunun gerçekleştirilebilmesini engelliyor. Yeryüzünde, henüz, ortaya çıkacak bu denli yüksek sıcaklıklara dayanabilecek bir ortam yaratılabilmiş değil. Yıldızlarda ise, termonükleer tepkimeler kendiliğinden, doğal olarak gerçekleşiyor. Kütle çekimi, hidrojeni, tepkimeler için gerekli olan basınçta ve sıcaklıkta tutabiliyor.

Yıldızların yapısının anlaşılması, Evren’de en çok bulunan madde olan hidrojenin dışındaki maddelerin nasıl oluştuğunu da açıklığa kavuşturdu. Evren’deki, hidrojenden ağır, demire kadar bütün maddeler, yıldızların içerisinde, nükleer tepkimelerle (çekirdek tepkimeleriyle); demirden ağır olanlar ise, bu yıldızların patlamalarıyla oluşan süpernovaların ortaya çıkardıkları çok büyük enerji sayesinde oluşmaktadır.

Patlamalarla dağılan maddeden yeni yıldızlar oluştukça, Evren’deki maddenin kompozisyonu zenginleşmektedir. Vücudumuzu ve etrafımızdaki maddenin çoğunu, yıldızlarda ve süpernovalarda oluşan elementler meydana getirir. Bizi ve etrafımızdaki tüm cisimleri oluşturan maddenin, yıldızlarda “pişirilmiş” olduğunu düşünebiliriz.

Bir yıldızın, evrimine hidrojeni yakarak başladığını belirtmiştik. Yıldız ilk aşamada enerjisini, hidrojeni helyuma dönüştürerek üretir. Bir yakıtı tüketen yıldız, bir diğerini yakmaya başlar. Çekirdekteki hidrojenin tükenmesiyle, helyum atomları birbirleriyle tepkimeye girer ve karbon atomları oluşur.

Helyumun yanmasıyla birlikte, yıldızın merkezindeki sıcaklık, çok daha yüksek bir düzeye ulaşır ve çekirdeğin etrafındaki hidrojenin de yanmasını sağlar; bu da, içerideki basıncın daha da artarak yıldızın genişlemesine yol açar. Yıldız bu aşamada, H-R diagramında, ömrünün büyük bir dönemini geçirdiği ana koldan ayrılır. Böylece, yıldız bir kırmızı dev haline gelir.

Eğer yakıt miktarı ve yakıtı oluşturan maddeler sonsuz miktarda olsaydı, yıldızın evrimi sürekli olacaktı. (Büyük kütleli bir yıldız, çekirdeğindeki nükleer tepkimelerde sırasıyla şu maddeleri yakar: Hidrojen, helyum, karbon, neon, oksijen, silisyum.) Ancak, yakıtın sınırlı oluşunun yanında, tepkimeler, en düşük ve kararlı enerjiye sahip olan demir oluşana kadar devam eder. Bu aşamada, çekirdekteki tepkimeler sona ererek yıldız evriminin “çekirdek yanması” kısmı sona erer. Artık basıncı dengeleyecek bir kuvvet kalmadığı için, kütle çekimi galip gelir. Dengelenemeyen kütle çekimi yıldızın çökmeye başlamasına yol açar.

Farklı yakıtların yakıldığı her aşamada biraz daha yüksek sıcaklıklar ortaya çıkar. Bu nedenle, yakıt daha çabuk tükenir; yani, her evre bir öncekinden daha hızlı geçer. Son evrelerde, artık bu bir patlama şeklinde gerçekleşir ve ortada yalnızca demirden bir çekirdek kalır. Bu aşama, yıldızın “ölümü” olarak kabul edilir. Artakalan maddenin kütlesine bağlı olarak oluşacak cisimler ise üç gruba ayrılır: Beyaz cüceler, nötron yıldızları ve karadelikler.

Beyaz cüceler, aşağı yukarı güneş kütlesinde ve yarı çapları Dünya’nınki kadar olan cisimlerdir. Bu çok yoğun cisimleri çökmeden koruyan kuvvet “dejenere elektron basıncı” olarak adlandırılır. Pauli Prensibi’ne göre, iki elektronun aynı yerde bulunması olanaksızdır. Burada, dejenere elektron basıncı devreye girer. Bir beyaz cücede, çöken madde öyle yoğun hale gelir ki, elektronlar birbirlerinin üzerine gitmeye zorlanırlar.

Nötron yıldızları ise, beyaz cücelere kıyasla çok daha yoğun cisimlerdir. Yıldızın, bir nötron yıldızı olabilmesi için, yıldızdan artakalan çekirdeğin kütlesinin, 1,4 ile 2,5 güneş kütlesi arasında olması gerekir. Tipik bir nötron yıldızının çapı, yaklaşık 10 kilometredir ve yoğunluğu da yaklaşık 100 milyon ton/cm3‘tür. Yani nötron yıldızının bir çay kaşığı miktarı yaklaşık 100 milyon ton ağırlıktadır.

Bir atomu oluşturan temel parçacıklar, nötronlar, protonlar ve elektonlardır. Bir nötron yıldızının içerisinde ise sadece nötronlar vardır. Çünkü, basınç o kadar yüksektir ki, elektronlar ve protonlar birleşerek nötronlara dönüşürler. Bir nötron yıldızının içerisindeki yoğunluk, bir atomun çekirdeğindeki kadardır. Yani nötronlar birbirine bitişik olarak durmaktadırlar. Aynı, Pauli Prensibi’nde elektronlar için olduğu gibi, bu basınçta, nötronlar daha fazla sıkışamazlar ve yıldız denge konumuna gelir.

Nötron yıldızları, gözlenebilen en yoğun yıldızlardır. Çökmeden önce, belirli bir açısal hıza sahip olan yıldızın hızı, yıldız çökmeye başladıkça giderek artar. (Bu, kolları yana açık olarak dönen bir buz patencisinin, kollarını kapatarak hızlanmasına benzer.) Nötron yıldızları gibi çok çökmüş gökcisimleri çok hızlı dönerler. İletken bir cisim çökerse, yani yoğunluğu artarsa, manyetik alan şiddeti de artar. Buna dayanarak nötron yıldızlarının manyetik alana sahip olduklarını söyleyebiliriz.

Bu çok güçlü ve çok hızlı dönen mıknatıslar, elektromanyetik dalgalar üretirler. Nötron yıldızlarını, Evren’de kendi kendine oluşmuş birer “radyo istasyonu” olarak düşünebiliriz.

Bu “radyo istasyonu” her yöne yayın yapmaz. Çünkü, dönen bir mıknatıs her yöne değil, kutupları doğrultusunda ışınım yapar. Kutuplarda ivmelenen yüklü parçacıklar, kutupların doğrultusunda bir ışınım fışkırmasına yol açarlar. Eğer, bu ışınımın yönü tesadüfen bizim yönümüzdeyse, biz bu ışınımı atmalar (pulse) olarak görürüz. Yıldızın her dönüşünde, bu ışınım bakış doğrultumuzdan bir kez geçer. Bu şekilde gözlenen nötron yıldızlarına atarca (pulsar) adı verilir.

İlk atarca, 1967 yılında tesadüfen keşfedildi. Doktora öğrencisi Joustin Bell tarafından farkedilen düzenli bir sinyal yaklaşık bir yıl boyunca bilim adamlarının kafasını karıştırdıktan sonra, olayın aslı anlaşıldı. Çok düzenli ve hızlı olan bu sinyallerin, ancak küçük çaptaki bir gökcisminin dönüşünden kaynaklanabileceğini tahmin eden astronomlar, böylece, o zamana değin sadece teoride varolan nötron yıldızlarının varlığını kanıtladılar. Bugün bilinen yaklaşık 600 atarca vardır. Bilinen en hızlı atarca ise saniyede 642 defa dönmektedir.

Eğer, ölen yıldızdan artakalan çekirdeğin kütlesi 2,5 Güneş kütlesinden büyükse, artık bu yıldızı dengede tutacak herhangi bir kuvvet yoktur. O halde, bu yıldız sonsuza değin çökecek; ancak, biz bunu belli bir aşamadan sonra göremeyeceğiz. Bir cismi görebilmemiz için, bu cisimden kaynaklanan ya da yansıyan ışığın gözlerimize ulaşması gerekir.

Eğer, 2,5 güneş kütlesindeki bu cisim, 3 kilometreden küçük bir çapa kadar sıkışırsa, bu cismin kütleçekimi, hiçbir şeyin, ışığın bile bu cisimden kaçmasına olanak tanımaz. Bu nedenle bu cisimlere “karadelik” adı verilir.

Hiç ışık yaymadığı ve yansıtmadığı için, bir karadeliği doğrudan gözlemek mümkün değildir; ancak, çeşitli yöntemlerle, varlığını anlamak hatta kütlesini ölçmek mümkün olabiliyor. Yöntemlerden birisi şudur: Eğer, bir ikili yıldız sisteminin üyerinden birisi kara delikse, ve eğer yıldızdan karadeliğe bir madde akışı oluyorsa, karadeliğin etrafında dönerek, içerisine düşen madde güçlü x-ışınları yayar. Bu güçlü ışınım, bir karadeliğin varlığının göstergesi olabilir.

Diğer bir yöntem, “kütleçekimsel mercek” olarak bilinen etkiden yararlanılmasıdır. Karadeliğin yarattığı çok güçlü kütleçekimi, yakınından geçen ışık ışınlarının bükülmesine neden olur. Yani karadelik, bir mercek gibi davranır. Eger bir karadelik, uzaktaki bir ışık kaynağıyla Dünya’nın arasına girerse, bu cismin görüntüsü, mercek etkisinden dolayı bozulmalara uğrar.

Bugüne kadar, Samanyolu içerisinde, bir kütleçekimsel mercek etkisine rastlanmadı. Buna karşın, çok uzaklarda bulunan kuasarlarla aramıza giren karadelikler tespit edildi.

Yorum ekle 30 Kasım 2006

Yıldızların Güç Kaynakları Nedir

Bir an için kütleçekiminin Güneş’in tek güç kaynağı olduğunu düşünelim. Oluşum sürecindeki ilkel Güneş’in dağınık yıldızlararası gaz bulutu halinden başlayarak çökmesi sırasında merkezdeki sıkışma arttıkça sıcaklık da artar. Güneş’in sahip olduğu toplam kütle çekimi enerjisi E=GM-/R olarak gösterilebilir. Burada G Newton’un kütle çekim sabiti, M Güneş’in kütlesi, R ise yarıçapıdır. M=2x 1033 gram ve R=7xlOH) cm alınırsa Güneş’in sahip olduğu toplam kütleçekimi enerjisi 4xl048 erg olarak bulunur.

L ile gösterilen Güneş’in ışıma gücü -yani enerjisini yayma hızı- ise saniyede 4xl033 erg civarındadır. Dolayısıyla gücünü yalnızca kütleçekimi enerjisinden alsaydı, Güneş’in E/L oranından hesaplanabilecek yaşam süresinin yaklaşık 30 milyon yıl olması gerekirdi. Bu ise Güneş sistemindeki en eski kayaların yaşı olan beş milyar yıldan çok daha kısa bir süredir. Bu çok açık çelişkinin çözümü, nükleer enerjidedir.

Modern simya olarak adlandırabileceğimiz nükleer füzyon yoluyla elementlerin birbirine dönüşmesi yıldızlara gücünü veren enerji kaynağıdır. Evrende en bol bulunan element olan hidrojen, Güneş’in merkezindeki yoğun sıcaklık ve basınç altında yavaş yavaş helyuma dönüşmektedir. Bir helyum atomunun kütlesi, dört hidrojen atomunun toplam kütlesinden yüzde 0.7 daha küçüktür. Bu kütle farkı hemen hemen saf enerji biçiminde gamma ışınları, nötrino, pozitron ve bu parçacıkların kinetik enerjileri olarak ortaya çıkar. Güneş’in merkezinde serbest kalan bu radyoaktif enerji yüzeye yaklaşırken yumuşar ve Güneş atmosferini terkederken hemen hemen tümüyle zararsız sarı ışığa dönüşür. Bununla birlikte, yıldızların nükleer yakıtları eninde sonunda tükenir.

Güneşimizin yaşam süresini hesaplayabilmek amacıyla, tüm çekirdeğini (ki bu, kütlesinin yaklaşık olarak %10′udur) nükleer yakıt olarak kullanabileceğini varsayalım. Einstein’ın meşhur formülüne göre, ilke olarak madde, gram başına c2 erg enerjiye dönüştürülebilir. Burada c ışık hızıdır. Bu mantık, ancak madde-karşı madde yokolması sırasında sağlanabilecek yüzde yüz dönüşüm verimliliği varsaymaktadır. Yıldızlarda ise kesinlikle karşı-madde bulunmaz. Yıldızların enerji kaynağı, verimliliği yalnızca yüzde 0.7 olan nükleer füzyondur.

Bu da yıldızların enerji deposunun, eğer tümüyle helyuma dönüşebilirse, çekirdeklerinin kütlesinin yüzde 0.7’si kadar olduğu anlamına gelir. Nükleer reaksiyonların oluşabileceği ölçüde sıcak olan Güneş’in çekirdeği, toplam kütlesinin onda biri kadardır. Bu nedenle de Güneş’in enerji deposunun 0.0007 Mc2 olduğu söylenebilir. Burada 0.1 MQ =2×1032 gram, çekirdeğin kütlesi olup, eşdeğer enerjiyi hesaplayabilmek için bu sayıyı 0.007c2 ile çarpıyoruz. Bu hesap bize Güneş’in enerji deposunun 1.4×1051 erg olduğunu söylüyor. Bu yakıl, saniyede 4xl033 erg oranında tüketildiğinde yaklaşık 10 milyar yıl yetecek ölçüde çoktur. Buradan da Güneş’in, hidrojen yakıtının henüz, yalnızca yansını tüketmiş olduğu sonucuna varıyoruz.

Güneş’in çekirdeğinde sürüp giden nükleer reaksiyonların sonuçlarından biri de nötrino adı verilen zayıf etkileşimli parçacıkların üretilmesidir. Bütün termonükleer reaktörler nötrino üretirler. Nötrinolar bu reaksiyonların kaçınılamaz ürünleridir. Güneş’in enerjisini nükleer füzyonla açıklayan teori, nötrinoların Güneş’in merkezinde çok büyük miktarlarda üretildiğini öngörür. Çevresiyle etkileşimi son derece zayıf olan bu parçacıklar ışık hızıyla hareket eder ve Güneş’in yüzeyinden doğrudan doğruya dışarıya kaçarlar.

Güneş’ten kaynaklanan nötrinolar Güney Dakota’da yeryüzünün yaklaşık iki kilometre altında bulunan Homestake altın madeninde yaklaşık 300 000 litre karbon tetraklorür (GG14) sıvısının gözlendiği büyük ve önemli bir deney sistemi sayesinde algılanabiliyor. Yeraltı madeni, kozmik ışınların girişimini önlemek üzere özel olarak seçilmiştir. Normal klor izotopu bir nötrino soğurarak radyoaktif bir argon izotopuna dönüşür: CI37 + Nötrino -> Ar37 + Elektron.

Her iki ayda bir karbon tetraklorür sıvısı boşaltılmakta, filtre edilmekte ve çok küçük miktarlarda da olsa radyoaktif argon içerip içermediği büyük bir titizlikle araştırılmaktadır. Güneş kaynaklı nötrinoların soğurulması nedeniyle her gün bir tane radyoaktif argon oluşacağı öngörülmektedir. İki aylık inceleme sonucunda genellikle birkaç tane argon atomuna rastlanmakta, bu yolla da Güneş’te nötrino üretildiği kanıtlanmakladır. Bununla birlikte, deney sonucunda saplanan nötrinolar, teorik olarak öngörülen parçacıkların üçte biri kadardır. Ya Güneş’in içindeki sıcaklıkla ilgili teorilerimiz, tam doğru değil, ya da nötrinolara ilişkin yeni fizik keşfedilmeyi bekliyor.

Güneş’in merkezinde üretilen nötrinoların gerçekten algılanabiliyor olması son derece şaşırtıcı bir sonuçtur. Dünyamızdan yüz elli milyon kilometre uzakta çalışan ve Güneş’e enerjisini sağlayan nükleer reaktörün kesin kanıtıdır. Bununla birlikte, yaklaşık 20 yıldan bu yana devam eden klor deneyi, yalnızca Güneş’ten kaynaklanan çok yüksek enerjili nötrinolara karşı duyarlıdır. Her tür enerjiye sahip Güneş nötrinolarını algılayabilecek deneyler de yoldadır.

Bunlardan ikisinde (İtalya ve Rusya’da olanlar) bir nötrino galyum atomuna çarptığında ortaya çıkan germanyum izotopunun radyoaktif çekirdeğini inceleyebilmek amacıyla detektör sıvısı olarak galyum kullanılmaktadır. Japonya’da hazırlanan bir üçüncü deneyde sudan saçılan nötrinoların neden olduğu hızlı elektronların saçtığı ışık algılanmaktadır. Tüm bu deneyler Güneş kaynaklı nötrinoları saymakta ve kozmik ışınlar tarafından üretilen fazladan nötrinolardan korunmak amacıyla bir dağın altında veya yerin yaklaşık bir kilometre altındaki maden ocaklarında konumlandırılmaktadır.

Yorum ekle 30 Kasım 2006

Litosfer Nedir

Yeryuvarı dıştan içe doğru çeşitli bileşim ve fiziksel özelliklerdeki kalın katmanlardan yapılmıştır. Bu katmanlardan herbiri küresel şekillidir. En dıştan içe doğru sırasıyla atmosfer (hava küre), biyosfer (canlı küre), hidrosfer (su küre) ve litosfer (kayaç küre) yer alır. Litosfer’in altında ise, Pirosfer ve Barisfer bulunmaktadır. Litosferde Si ve Al maddelerinin yoğunluğundan, bu tabakaya Sial adıda verilir. Barisfer + Pirosfer = Endosfer adı verilir.

Yeryüzünün 100 km derinliğinden başlayarak manto içindeki kayaçlar sağlamlıklarını büyük ölçüde kaybedecek kadar yüksek sıcaklığa ulaşırlar. Kayaçların karamela veya zift gibi plastik, kolayca şekil değiştirebilen hale geldikleri bölgelere Astenosfer (zayıf küre) denir. Astenosfer 350 km. derinliğe kadar uzanır. Astenosfer üzerinde dışa doğru yaklaşık 100 km. kalınlığında katı yer katmanını oluşturan kayaçlar, plastik astenosferden daha sert ve rijittir. Bu sert dış bölgeye Litosfer (kayaç küre) denir. Litosfer, okyanus tabanlarında yaklaşık 70 km., kıtalarda ise 100 km. kalınlıkta olabilir.

Levha (plaka) adı verilen ve büyük kırık zonlarıyla sınırlanan çok sayıda mozaik şeklindeki parçalardan oluşmuştur. Yeryuvarında litosferik levhalar,yine üst mantoya ait olan ve 70-100 km. derinden başlayıp 200 km. derine kadar inen ve düşük hız zonu olarak nitelenen astenosfer üzerinde yüzer durumdadır.

Yorum ekle 30 Kasım 2006