Yıldızlar nerede doğar?

Kanca

Kış akşamlarında Avcı takımyıldızının kemerindeki üç parlak yıldızın altında, aşağı doğru sarkan soluk bir yıldız dizisi görürsün: avcının kılıcı. Karanlık bir gecede bu kılıcın ortasındaki yıldız, gözüne tam bir nokta gibi değil, hafifçe bulanık bir leke gibi gelir. Bir dürbünle bakınca o leke, ortasında birkaç parlak yıldız bulunan, ışıklı bir gaz bulutuna dönüşür.

Orion Bulutsusu'nda şu anda yıldızlar doğuyor. Hubble'ın çektiği tek bir fotoğrafta, bu bulutun içinde her boyutta üç binden fazla yıldız sayılabiliyor. Bazılarının çevresinde, gezegenlerin doğacağı toz ve gaz diskleri dönüyor. Gökyüzünde yıldızların doğduğu yerlerden birine, çıplak gözle bakabiliyorsun.

Merkezi soru

Eksi iki yüz altmış derecede duran karanlık bir gaz ve toz bulutu, hangi adımlardan geçerek parlayan bir yıldıza dönüşür?

Anlatım

Yıldızların hamuru: moleküler bulutlar

Yıldızlar, yıldızların arasındaki boşlukta dağınık hâlde bulunan gaz ve tozdan doğar. Bu maddenin en yoğun ve en soğuk yerleri, dev moleküler bulutlardır. Adlarını, içlerindeki gazın büyük bölümünün atomlar yerine moleküller, özellikle de iki hidrojen atomunun birleştiği hidrojen molekülleri hâlinde bulunmasından alırlar.

Bu bulutlar akıl almayacak kadar soğuktur. İç kısımlarının sıcaklığı yalnızca on ile yirmi kelvin, yani eksi iki yüz altmış derecenin altına kadar iner. Kütleleri, Güneş'in kütlesinin bin katından birkaç milyon katına kadar ulaşabilir. Bulutların içi düzgün değildir; ince iplikler, topaklar ve daha da yoğun küçük bölgeler barındırır. Bu en yoğun küçük bölgelere çekirdek denir ve her biri bir yıldızın embriyosudur.

Moleküler bulutlar görünür ışıkta çoğu zaman karanlık görünür, çünkü içlerindeki toz, arkadaki yıldızların ışığını perdeler. Ders 8.7'de gördüğümüz gibi kızılötesi teleskoplar bu tozun içini görebilir. Orion'un kızılötesi görüntüleri, bulutun görünür ışıkta seçilen parçasından çok daha büyük olduğunu gösterir.

Kütleçekimi ile basıncın yarışı

Bir bulut çekirdeğinin içinde iki etki karşı karşıya gelir. Kütleçekimi, maddeyi merkeze doğru çekerek bulutu büzmeye çalışır. Gazın sıcaklığından gelen basınç ise onu dışarı doğru iterek dağıtmaya çalışır. Soğuk ve yoğun bir çekirdekte basınç zayıf, kütleçekimi güçlüdür. Kütleçekimi yarışı kazandığında çekirdek kendi ağırlığı altında çökmeye başlar.

Bu çöküş muazzam bir sıkışmadır. Tipik bir çekirdeğin yoğunluğu, bir yıldıza dönüşene kadar yaklaşık yüz milyar kere milyar kat artmak zorundadır. Bazen çöküşü bir dış etki başlatır: yakındaki bir süpernovanın şok dalgası ya da sıcak, genç bir yıldızın güçlü rüzgârı bulutu sıkıştırarak yeni yıldızların doğumunu tetikleyebilir.

Dönen bir disk ve bir ön yıldız

Bulut çekirdeği çökerken hafifçe döner. Buz pateni yapan birinin kollarını gövdesine çektiğinde daha hızlı dönmesi gibi, çekirdek büzüldükçe dönüşü hızlanır. Dönme yüzünden madde, kutuplardan kolayca merkeze düşerken ekvator çevresinde yığılır ve merkezdeki cismin çevresinde dönen yassı bir disk oluşturur.

Merkezde, çöktükçe ısınan yoğun bir gaz topu belirir. Henüz nükleer füzyon başlamamıştır; ısısını büzülmenin kendisinden alır. Bu aşamadaki cisme ön yıldız (protostar) denir. Ön yıldız, çevresindeki buluttan madde çekmeye devam eder. Zamanla kutuplarından fışkıran güçlü gaz akıntıları ve rüzgârlar, çevresindeki bulutu süpürür ve yeni doğan yıldız görünür hâle gelir.

Merkezdeki sıcaklık on milyon dereceye yaklaştığında hidrojen çekirdekleri birleşmeye başlar. Ders 3.1'de Güneş'in enerjisinin kaynağı olarak gördüğümüz bu nükleer füzyon başladığı anda ön yıldız, gerçek bir yıldız olur.

Diskten gezegenlere

Yeni yıldızın çevresinde dönen disk, boşa gitmez. Tipik bir diskin çapı, Plüton'un yörüngesinden biraz daha büyüktür. İçindeki toz taneleri birbirine yapışarak büyür, zamanla kayalara, kayalar da gezegen embriyolarına dönüşür. Güneş Sistemi'ndeki gezegenler de dört buçuk milyar yıl önce böyle bir diskte oluştu.

Hubble, Orion Bulutsusu'nda genç yıldızların çevresinde bu diskleri doğrudan gördü. Gökbilimciler onlara gezegen öncesi diskler adını verdi. Bu diskler, başka yıldızların çevresinde gezegen sistemlerinin şu anda nasıl oluştuğunu gösteren canlı örneklerdir.

Yıldızlar kalabalık doğar

Yıldızlar genellikle tek tek değil, kümeler hâlinde doğar. Aynı moleküler bulut, binlerce yıldızı aynı dönemde doğurabilir. Orion Bulutsusu'nun ortasındaki dört parlak yıldız, dizilişleri yüzünden Yamuk diye anılır; bulutun geri kalanını aydınlatan ve ısıtan da bu sıcak, büyük kütleli genç yıldızlardır. Avcı'nın kılıcındaki yıldızların yaşı yalnızca birkaç yüz bin ile bir milyon yıl arasındadır; kemerdeki yıldızlar ise yaklaşık beş milyon yaşındadır. Gökbilim ölçeğinde her ikisi de bebek sayılır.

Aslında…

Bu yıllık miktar küçük görünebilir, ama milyarlarca yıl boyunca birikince galaksinin yıldız nüfusu sürekli yenilenir. Yeni doğan yıldızların çoğu Güneş'ten daha küçük ve daha sönüktür.

Büyük resim

Yıldızların doğduğu yerler, evrenin en önemli fabrikalarıdır. Bir moleküler bulut çöktüğünde yalnızca yıldızlar değil, onların çevresinde dönen gezegenler de oluşur. Güneş'imiz ve Dünya'mız da yaklaşık dört buçuk milyar yıl önce, bugün Orion'da gördüğümüze benzer bir bulutun içinde, bir kümenin kardeş yıldızlarıyla birlikte doğdu.

Yıldız doğumu, sürekli dönen bir döngünün de başlangıcıdır. Yıldızlar yaşlanıp öldüklerinde maddelerinin bir kısmını uzaya geri verir; bu madde yeni bulutlara karışır ve yeni yıldızların hamuru olur. Bu modülde bir yıldızın bütün hayatını, doğumundan ölümüne kadar izleyeceğiz.

Özet

1. Yıldızlar, iç sıcaklıkları on ile yirmi kelvin arasında olan dev moleküler bulutların içindeki yoğun çekirdeklerde doğar; bu bulutların içi kızılötesi ışıkla görülebilir.
2. Kütleçekimi gaz basıncını yendiğinde çekirdek çöker, dönerek bir disk ve merkezde ısınan bir ön yıldız oluşturur; merkezde hidrojen füzyonu başladığında ön yıldız gerçek bir yıldız olur.
3. Yıldızlar kümeler hâlinde doğar ve çevrelerindeki disklerde gezegenler oluşur; Orion Bulutsusu'nda bu süreç şu anda sürüyor ve Samanyolu her yıl yaklaşık bir buçuk ile iki Güneş kütlesi kadar yeni yıldız üretiyor.

Görev

Quiz

1. Yıldızlar hangi tür bulutların içinde doğar ve bu bulutların sıcaklığı yaklaşık ne kadardır?
2. Bir bulut çekirdeğinin çökmesini hangi iki etkinin yarışı belirler?
3. Ön yıldız nedir?
4. Çöken bulut neden yassı bir disk oluşturur?
5. Yıldızlar genellikle tek tek mi, yoksa kalabalık gruplar hâlinde mi doğar? Bir örnek ver.

Cevaplar

1. Dev moleküler bulutların içinde; bu bulutların iç sıcaklığı on ile yirmi kelvin arasındadır.
2. Maddeyi merkeze çeken kütleçekimi ile gazı dışarı iten basıncın; kütleçekimi kazanınca çekirdek çöker.
3. Çöken çekirdeğin merkezinde oluşan, büzülmeden gelen ısıyla ısınan ama henüz nükleer füzyonun başlamadığı yoğun gaz topudur.
4. Çekirdek büzüldükçe dönüşü hızlanır; madde kutuplardan kolayca düşerken ekvator çevresinde dönmeye devam eder ve yassı bir disk oluşturur.
5. Genellikle kümeler hâlinde; Orion Bulutsusu'nda aynı buluttan doğmuş binlerce yıldız ve ortasındaki Yamuk yıldızları buna örnektir.

Kaynaklar

Sonraki derse köprü

Bir ön yıldızın merkezinde füzyon başladığında gerçek bir yıldız doğar. Ama o andan sonra yıldız milyarlarca yıl boyunca şaşırtıcı bir dengede kalır: içindeki füzyon onu şişirip patlatmak ister, kendi kütleçekimi onu çökertmek. Güneş her saniye kütlesinin bir kısmını enerjiye dönüştürdüğü hâlde neden ne patlıyor ne de sönüyor?