4.7 Yıldız Ölümleri
Gaz yasalarından bildiğimiz gibi,
bir kapalı hacim içindeki gazın sıcaklığı ya da yoğunluğu artarsa, kabın
duvarlarına gazın uyguladığı basınç da artar. Örneğin; bir araba lâstiğini
şişkin tutan içindeki gazın (havanın) basıncıdır. Yıldızlararası (gaz ve toz
karışımı) bulut bir yolunu bulup kendi kütle çekimi altına girdikten sonra bütün
yaşamı, kendini küçük bir hacime sıkıştırmaya çalışan özkütle çekimi ile ona
karşı koymaya çalışan gaz basıncı arasındaki savaşla geçer. (Burada, öz kütle
çekiminin gazın duvarı gibi davrandığını unutmayalım.) Buraya kadar, ön yıldız
oluşumunu, yıldızların gençlik ve yetişkinlik (ana kol) dönemlerini inceleyip
onları ölüm sınırına kadar getirdik. Şimdi de yıldızları ölüme götüren olayların
sonuçlarını ve yıldız "cesetlerini" inceleyelim.
Gök bilimciler,
yıldızların dört çeşit sonu olduğuna inanırlar; bırakılan kalıntıya göre bunlar
şunlardır:
i. Hiç bir kalıntı yok (Kesim 4.7.1 sonuna bakınız)
ii.
Beyaz cüceler
iii. Nötron yıldızları
iv. Karadelikler
Bir
yıldızın bunlardan hangisi ile son bulacağını, ölüm aşamasına geldiği andaki
kütlesi belirler. Bu kütle ana kol kütlesinden azdır, çünkü kırmızı dev ya da
üstdev iken, gezegenimsi bulutsu aşamasında ya da süpernova patlaması sırasında
aşırı kütle kaybı vardır. Kalıntı cesetlerin kütleleri ise şöyledir: Beyaz
cüceler için M < 1.4 M☉, nötron yıldızları için 1.4 M☉
< M < 3 M☉ ve karadelikler için M >3 M☉. Bu
sınırlar kuramsal sınırlardır ve çok kesin değildir. Örneğin kütlesi 1.4 güneş
kütlesinden küçük gözlenen nötron yıldızları vardır.
4.7.1 Beyaz Cüceler
Kesim 4.6 da gördüğümüz gibi, beyaz
cüceler, kırmızı devlerden oluşur; nasıl oluştuğu yıldızın kütlesine bağlıdır.
Güneş gibi bir yıldızda, özekteki sıcaklık karbonu yakacak kadar yükselemez.
Yükselen sıcaklık ancak kabuk yanmasını hızlandırır ve genişleyen tüm dış zarfı
uzaya atılır, buna gezegenimsi bulutsu denir (Şekil 4.30). (Burada gezegenimsi”
sözünün gezegenle ilgisi yoktur; 18. yüzyıl gözlemcileri çözünürlüğü düşük
teleskopla bakınca bunları güneş sistemimizdeki gezegenlerin disklerine
benzettikleri için bu ismi vermişler). Onbinlerce yıl sonra, bulut çevreye
yayılınca ortadaki yıldız açığa çıkar, sıcak (beyaz) ve küçük olduğu için buna
beyaz cüce denir. Beyaz cücelerin kütleleri 1.4 güneş kütlesinden küçük,
yaklaşık Yer küremiz büyüklüğündedirler. Bu, ortalama yoğunluğun yaklaşık
109 kg/m3 olması demektir; yani bir küp şeker boyutlarında
beyaz cüce maddesi Yer yüzeyinde 1 ton (1000 kg) gelir! . Küçük bir yarıçapa
sığan bu yoğunluktaki bir beyaz cüceyi özkütle çekimine karşı dengede tutan
olağan gaz basıncı değildir. Beyaz cüce maddesi o kadar sıkışıktır ki
elektronlar artık belli bir ortama bağlı değildir, daha fazla sıkıştırılamazlar
ve yüksek hızlarla özgürce hareket ederler. Kütle çekimine karşı koyan bu yoz
(dejenere) elektron gazının basıncıdır. Sıcak beyaz cüceler, enerji kaynakları
olmadığı için, zamanla soğur ve kara cüce olarak "gözden kaybolurlar".
Daha küçük kütleli yıldızlar helyum beyaz cücesi olur, çünkü merkezinde
sıcaklık helyumu yakıp karbona dönüştürecek kadar yükselemez. Bunlar kabuk atıp
gezegenimsi bulutsu olmadan da, yıldız rüzgârı ile kütle kaybederek, beyaz cüce
olabilirler.
Daha büyük kütleli yıldızlar, eğer çift yıldız bileşeni
iseler, fazla kütleyi kırmızı dev evresinde komşusuna aktararak da beyaz cüce
olabilirler. Gerçekten birçok beyaz cüce, çift yıldızlar içinde bulunur. İlk
gözlenen beyaz cüce bir çift yıldız olan Akyıldız'ın (Sirius) bileşenidir.
Bugüne kadar gözlenen çok sayıda beyaz cüce, yukarıda söylediğimiz özellikleri
sağlarlar.
Şekil 4.30a. Gezegenimsi Bulutsu
örnekleri. (a). Lyrae (Çalgı) Takım yıldızındaki Halka Bulutsusu (M57); bizden
4900 ışık yılı uzaklıkta ve uzakta, ve 1.6 IY genişliğinde. Merkezdeki yıldız
beyaz cücedir.
Şekil 4.30b. Gezegenimsi Bulutsu
örnekleri. Kedi Gözü Bulutsusu; ortadaki yıldız belki de bir çift yıldıdır ve
herbiri madde atmaktadır. Uzaklık yaklaşık 3200 ışık yılı, genişlik 1 ışık ayı.
Şekil 4.30c. Gezegenimsi Bulutsu
örnekleri. İkizler takım yıldızı içinde 4900 IY uzaklıkta Eskimo Bulutsusu;
kabuklar şeklinde madde atılan gezegenimsi bulutsu (Hubble Uzay Teleskopu
görüntüleri, NASA)
Bir çift dizgenin üyesi beyaz cüce,
bileşeninden, madde toplayabilir ya da bileşeni de beyaz cüce ise onunla
birleşebilir. Sonuçta kütlesi 1.4 güneş kütlesi sınırını aşarsa beyaz cücenin
sıcaklığı yükselir, patlamalı çekirdek tepkimeleri başlar ve çok güçlü bir
patlama (süpernova) ile yıldız maddesi tümüyle dağılır ve yıldızlararası ortama
karışır (Şekil 4.29)
