Bir Yıldızın Doğumu: İlkel Yıldızlar

Yazan: Asya Demirkol                        

Düzenleyen: Nergiz Kaşka

Özet: Yıldızların yaşamı molekül bulutlarında başlar. Bu bulut yıldızlar arası ortamda büzüşür, küçücük bir hacme sıkışır ve merkezi sıcak bir ilkel yıldıza dönüşür. İlk başta ilkel yıldızın çekirdeğindeki sıcaklık, enerji üretimi için gerekli olan tepkimeyi gerçekleştirecek yeterlilikte değildir. Zaman geçtikçe ilkel yıldız çökmeye başlar ve bu çökmenin sebep olduğu ısı çekirdekteki tepkimeyi başlatır. Böylece ilkel yıldız kendi enerjisini üretebilen kararlı bir gaz küresi hâine gelir.

Bir yıldız nasıl doğar? Sanırım bu soru evreni anlama ve anlamlandırma yolunda atılmış en büyük adımlardan birinin başlangıç sorusu olabilir. İnsanoğlu var olduğundan bu yana gökyüzüne baktı ve yukarıda asılı duran o parlak noktaların ne olduğunu merak etti. Gündüz olunca kaybolan ve gece tekrar ortaya çıkan bu noktalar sanki gök kürenin üzerinde belli bir rotada ilerliyordu. Kimileri yıldızlara ilahi bir anlam yükledi, kimileri hayal gücünü kullanıp noktaları birleştirerek şekiller elde etti, kimileriyse gökyüzünü süsleyen bu noktaları görsel bir şölen olarak nitelendirdi. Günümüzde ise bilimsel bilginin ışığında biliyoruz ki bu noktalar gezegenimizden milyarlarca ışık yılı uzaklıkta olan ve tıpkı bizim Güneşimize benzer şekilde uzayda ışık saçan bir plazma küresinden ibaret. Tabii yıldızlar hakkındaki her şey bu kısıtlı tanım kadar kesin ve açıklayıcı değil çünkü evrenin yapı taşları olan bu maddelerin nasıl oluştuğu hâlâ tam olarak çözülememiş bir gizem. Bu yazımızda bu gizeme yakından bakacağız ve bir yıldızın yıldız olmadan önce bulunduğu evre olan ilkel yıldızları derinlemesine inceleyeceğiz.

Yıldız Doğum Haneleri Molekül Bulutlarıdır

Fizikçi Heinz R.Pogels 1985 yılında “Yıldız doğumu, örtülü ve gizli bir olaydır.” demiştir. Haklıdır da çünkü bir yıldızın doğumu gaz ve toz bulutu adını verdiğimiz büyük bir örtünün içinde başlar. Peki yıldızlar arası ortamda bulunan bu gaz ve toz bulutu tam olarak nedir, yıldız oluşumunda nasıl bir rol oynar?

İlk olarak bilmemiz gereken şey evrenin oldukça tozlu bir yer olduğudur. Tabi bu toz bizim bildiğimiz toz ile aynı anlama gelmez, bahsedilen şey kozmik tozdur. Kozmik toz, yıldızlar arasındaki boşlukta dolaşan küçük katı madde parçacıklarından oluşur ve birkaç molekül birikintisinden 0.1 mm boyutundaki tanelere kadar değişen küçük partiküllere sahiptir. Yıldızların doğum yeri olan madde bulutundaki gaz ise büyük oranda hidrojenden meydana gelir ki bu durum oldukça mantıklıdır çünkü evrende ve yıldızların yapısında en bol bulunan element hidrojendir. Gaz ve toz bulutunun %99’u gazken sadece %1’i tozdur.

Bulut Çökmeye Başlar ve İlkel Yıldız Oluşur

Bir yıldızın doğumu için gerekli olan da bahsi geçen bu madde bulutudur. Madde bulutunun çökmesi ile ilkel yıldız dediğimiz yapı oluşur. Peki evrende bulunan her gaz ve toz bulutu çöküp bir yıldız oluşturur mu? Tabi ki hayır. Eğer öyle olsaydı şu anda tespit ettiğimizden çok daha fazla yıldız olması gerekirdi.

Bir bulutun çökmesi için gerekli olan koşullar Jeans Kriterleri olarak adlandırılır. Eğer buluttaki madde miktarı, yoğunluk ve yarıçap; Jeans kütlesi, Jeans yoğunluğu ve Jeans yarıçapından daha düşük ise buluttaki madde çöküp bir yıldız oluşturamaz. Bulutun ilk önce bu koşulları sağlaması gerekir. Akıllara takılan bir diğer soru ise bulutun çökmesine sebep olan güçtür. Açıkça belirtmek gerekir ki bir molekül bulutunu tedirgin eden kuvveti hâlâ anlayabilmiş değiliz ancak gök bilimcilerin birkaç tahmini var. Örneğin;

• Molekül bulutlarının parçalanması,
• Bulutun yakınlarında patlayan bir süpernovadan gelen şok dalgaları,
• Bulutun sarmal gök adaların sarmal kollarında bulunan daha yoğun kütle çekim bölgelerinde geçmesi,
• Manyetik-çekimsel kararsızlık,

gibi olaylar bulutun çökmesine sebebiyet verebilir. Sebep her ne olursa olsun sonuç aynıdır: Bulut çökmeye başlar. Uzayın her yerinde olduğu gibi yıldız oluşumunda da kütle çekimi en önemli faktörlerden bir tanesidir. Kütle çekimi altında çöken bulutun merkezi ısınır çünkü gaz parçacıkları birbirleriyle çarpışmaya başlamıştır. Yoğunluk artar ve yoğunluk arttıkça çekimsel potansiyel enerji serbest kalır. Bu enerjinin bir kısmı bulutun ısınmasına neden olurken bir kısmı da ısısal ışınım olarak yayılır.  En sonundaysa gaz ve toz bulutunun merkezinde bir ilkel yıldız oluşur.

Oluşan ilkel yıldız gaz ve toz bulutunun içerisinde gömülü olduğundan onu görünür ışıkta görmemiz çok zordur. İlkel yıldızın saldığı ışık, çevresindeki toz tarafından soğurulur ve bu da tozun ısınmasına sebep olur. Dolayısıyla cisim kızılötesinde ışınım yayar.

İlkel Yıldızların Özellikleri

Yıldız dediğimiz yapı, kendi enerjisini üreten ve bu sayede ışıma yapıp hidrostatik dengede¹ kalmayı başaran bir gök cismidir. Peki ilkel yıldızlar da tam olarak bir yıldız sayılır mı? Aslında bu sorunun cevabı paragrafın en başında yaptığımız yıldız tanımında verilmekte. Bir cisme yıldız diyebilmemiz için o cismin çekirdeğinde enerji üretilmesi gerekir. Böylece cisim ürettiği enerji ile ışıma yapıp sağladığı basınç ile dengede kalabilir. Ancak ilkel yıldızlara baktığımızda çekirdeklerinde enerji üretemediklerini görürüz. Bunun sebebi çekirdeklerindeki sıcaklığın enerji üretecek kadar yüksek olmamasından kaynaklanır. Dolayısıyla ilkel yıldızlar yıldız gibi gözükebilirler ancak tam bir yıldız sayılmazlar. Burada aklınıza şöyle bir soru gelebilir: Madem ilkel yıldızlar çekirdeklerinde enerji üretemiyorlar o halde nasıl ışıma yapabiliyorlar? Gayet makul olan bu sorunun cevabı ilkel yıldızların yaptığı çökme hareketindedir. Işıma yapmalarının sebebi çökerken ortaya çıkardıkları ısıdan kaynaklanır.

Önemli olan diğer bir ayrıntı ise ilkel yıldızların izolasyon içerisinde oluşmamalarıdır. Ekvator düzlemlerinde dönen ve gaz ile toz bulutundan oluşan bir toplanma diski² bulunur. Aynı zamanda kuzey ve güney kutuplarından da uzaya doğru jet akışları meydana gelir. İlkel yıldızın etrafındaki bu toplanma diski ve jet akışları büyük bir önem taşır. Çünkü toplanma diskinden gezegenler meydana gelebilir (Güneş sistemimizdeki gezegenlerin de bu şekilde oluştuğu düşünülüyor.). Jet çıkışları ise etraftaki gaz ve toz bulutunu süpürür. 

Peki bu ilkel yıldız tam olarak ne zaman bir yıldıza dönüşür? Aslında bakarsanız bu kütleye bağlıdır. Yıldız evriminde rol oynayan en büyük faktör kütledir çünkü yıldızın evrim şemasını ve neye dönüşeceğini kütle belirler. Eğer ilkel yıldız yeteri kadar büyük kütleliyse çok hızlı bir şekilde çökmeye başlar ve çekirdeğinde füzyon başlatacak yeterlilikte ısı üretmiş olur. Çekirdekte başlayan tepkimelerden dolayı meydana gelen dışa doğru basınç ise kütle çekimine karşı koyarak yıldızı kararlı bir ateş topu haline getirir. Böylece devasa bir gaz ve toz bulutundan doğan ilkel yıldız artık kendi enerjisini üretebilen kararlı bir yıldıza dönüşmüştür.

¹ Hidrostatik Denge: Yıldız oluşumunda gaz kütlesi kütle çekimi altında çökmeye başlar ancak çekirdekte ısınan gazın oluşturduğu basınç bu çökmeye karşı koyar. Böylece yıldız her iki kuvvetin dengelendiği bir durum içerisine girip kararlı bir hâle gelir. Bu dengeye hidrostatik denge adı verilir.

² Toplanma Diski: Toplanma diski büyük bir gök cismi etrafındaki yörüngesel harekete yayılmış madde tarafından oluşturulmuş bir yapıdır. (Kaynak: Vikipedi)

³ Yay şoku, süper sonik hızlarda hareket eden bir nesnenin ortamdaki maddenin yığılmasına, sıkışmasına ve ısınmasına sebep olan bir şok dalgası türüdür. (Kaynak: Vikipedi)