Güneş öldüğünde ne olacak?

Kanca

Milyarlarca yıl sonra, Dünya'nın gökyüzünde Güneş bambaşka görünecek. Bugün gökyüzünde yarım derece kaplayan sarımsı beyaz disk, ufuktan ufka yayılan kızıl bir duvara dönüşecek. Merkür'ü yutacak, Venüs'ü yutacak ve sınırı Dünya'nın yörüngesine dayanacak.

Güneş bir gün Dünya'nın yörüngesine kadar şişebilir. Ama bu şişkinlik, Güneş'in hikâyesinin sonu değil. Kızıl dev evresinin ardından Güneş dış katmanlarını uzaya savuracak, geriye yalnızca Dünya büyüklüğünde, akkor hâlinde bir çekirdek kalacak.

Merkezi soru

Çekirdeğindeki hidrojen bittiğinde Güneş hangi evrelerden geçer ve bu yolculuğun son durağı nedir?

Anlatım

Denge bozuluyor

Ders 9.2'de Güneş'in, çekirdeğindeki füzyon ile kütleçekimi arasındaki bir dengeyle yaşadığını gördük. Bu denge sonsuza kadar sürmez. Güneş'in merkezinde hidrojen yavaş yavaş helyuma dönüşüyor ve çekirdekte helyum birikiyor. Yaklaşık beş milyar yıl sonra çekirdekteki hidrojen tükenecek.

O zaman çekirdekte füzyon durur ve basınç düşer. Kütleçekimi çekirdeği sıkıştırmaya başlar; sıkışan çekirdek ısınır. Çekirdeğin çevresindeki kabukta hâlâ hidrojen bulunur ve bu kabuk ısınınca orada hidrojen füzyonu çok daha hızlı başlar. Bu yeni ve güçlü enerji kaynağı, Güneş'in dış katmanlarını dışarı doğru iter.

Bu arada Güneş şimdiden yavaş yavaş parlaklaşıyor. Parlaklığındaki bu artış, dev evresinden çok önce, Dünya'nın okyanuslarını buharlaştıracak kadar büyüyecek. Dünya'daki yaşam için sorunlar, Güneş şişmeye başlamadan çok önce başlayacak.

Kızıl dev

Dış katmanlar genişledikçe soğur ve kızarır. Güneş bir kızıl deve dönüşür. Ders 9.3'teki diyagramda Güneş, ana diziden ayrılıp sağ üste, devler bölgesine doğru tırmanır. Yüzeyi soğuk, ama yüzeyi o kadar genişlemiştir ki toplam parlaklığı bugünkünün binlerce katına çıkar.

Güneş bu evrede en büyük hâline ulaştığında, sınırı bugünkü Dünya yörüngesine yaklaşacak. Merkür ve Venüs'ün yutulacağı kesin görünüyor. Dünya'nın akıbeti ise bir yarış sorusudur. Güneş dev evresinde kütlesinin önemli bir kısmını rüzgârlarla uzaya kaybeder. Kütlesi azalınca çekimi zayıflar ve Dünya'nın yörüngesi genişler; bu, Dünya'yı kurtarabilecek bir etkidir. Öte yandan şişkin Güneş'in çekimi, Dünya'yı yavaşlatıp içeri doğru çeker.

Schröder ve Smith'in 2008'de yayımlanan ayrıntılı hesabına göre bu yarışı Güneş kazanıyor: Dünya'nın yörüngesi genişlese de Güneş'in içine çekilmekten kurtulamıyor. Onlara göre bir gezegenin bu evreden sağ çıkması için bugün Güneş'e Dünya'dan yaklaşık yüzde on beş daha uzak olması gerekirdi. Bu hesaplar, Güneş'in ne kadar kütle kaybedeceğine bağlıdır ve bu yüzden bilim insanları konuyu incelemeyi sürdürüyor.

Helyumu yakan çekirdek

Kızıl dev evresinde çekirdek sıkışmaya devam eder. Sıcaklık yaklaşık yüz milyon dereceye ulaştığında helyum çekirdekleri de birleşmeye başlar ve karbon ile oksijen oluşur. Güneş bir süre bu yeni yakıtla yaşar; sonra helyum da tükenir. Güneş, karbon ve oksijenden oluşan çekirdeğinde füzyonu sürdürecek kadar büyük kütleye sahip değildir. Füzyon tamamen durur.

Savrulan kabuk

Hayatının son evrelerinde Güneş, dış katmanlarını uzaya savurur. Bu dağılan gaz, geride kalan sıcak çekirdeğin morötesi ışığıyla aydınlanır ve renkli, parlak bir kabuk olarak parlar. Böyle bir kabuğa gezegenimsi bulutsu (planetary nebula) denir. Adı yanıltıcıdır: gezegenlerle hiçbir ilgisi yoktur; eski teleskoplarda küçük, yuvarlak bir gezegen diski gibi göründüğü için bu adı almıştır.

Güneş'in kendi gezegenimsi bulutsusunu oluşturup oluşturmayacağı da tartışmalıdır. Schröder ve Smith'in modelleri, Güneş'in dev evresinde o kadar çok kütle kaybedeceğini hesapladı ki son evrede düzenli bir bulutsu oluşmayacağını öngördü. Gesicki ve arkadaşlarının 2018'de yayımlanan yeni yıldız modelleri ise Güneş gibi düşük kütleli yıldızların da görece sönük ama görünür bir gezegenimsi bulutsu oluşturabileceğini gösterdi. Bu, gökbilimin henüz kesinleşmemiş sorularından biridir.

Beyaz cüce

Dış katmanlar dağıldıktan sonra geriye çekirdek kalır: beyaz cüce. Güneş, dev evrelerinde kütlesinin yaklaşık yarısını kaybedecek; kalan yarısı, Dünya büyüklüğünde bir küreye sıkışacak. Bu kadar küçük bir hacme bu kadar kütle sığınca yoğunluk akıl almaz bir düzeye çıkar: suyun yaklaşık bir milyon katı. Beyaz cüce maddesinden bir şeker küpü kadar parça, bir tona yakın ağırlıkta olur.

Beyaz cücede füzyon olmaz. Onu çökmekten koruyan, elektronların birbirine daha fazla sıkıştırılmaya direnmesidir. Beyaz cüce, geçmişten kalan ısısıyla parlar ve milyarlarca yıl boyunca yavaş yavaş soğur. Sonunda ışık saçmayan soğuk bir cisme, bir kara cüceye dönüşecektir. Ama beyaz cücelerin soğuması o kadar uzun sürer ki evren henüz yeterince yaşlı değildir; bugün evrende hiçbir kara cüce yoktur.

Aslında…

Güneş'in ölümünün uzak bir gelecekte olduğunu da unutma. Önümüzdeki milyarlarca yıl boyunca Güneş bugünkü gibi parlamayı sürdürecek; bu süre, Dünya'nın bugüne kadarki yaşından bile uzundur.

Büyük resim

Güneş'in geleceği, evrendeki yıldızların büyük çoğunluğunun geleceğidir. Galaksimizdeki yıldızların büyük çoğunluğu kütlece Güneş'in altında kalır; onların yolu da bir gün beyaz cüceyle bitecek. Gökyüzünde gördüğümüz gezegenimsi bulutsuların her biri, bir zamanlar Güneş gibi bir yıldızın son nefesidir.

Bu ölüm, yeni başlangıçların da tohumudur. Güneş'in savurduğu dış katmanlar, içinde ürettiği karbon gibi elementleri uzaya taşıyacak. Bu madde yıldızlar arasındaki bulutlara karışacak ve bir gün yeni yıldızların ve gezegenlerin hamurunun bir parçası olacak.

Özet

1. Yaklaşık beş milyar yıl sonra Güneş'in çekirdeğindeki hidrojen tükenecek; çekirdek sıkışırken çevresindeki kabukta füzyon hızlanacak ve Güneş şişerek kızıl bir deve dönüşecek.
2. Kızıl dev Güneş Merkür'ü ve Venüs'ü yutacak; Dünya'nın akıbeti Güneş'in kütle kaybı ile çekiminin yarışına bağlıdır ve ayrıntılı hesaplar Dünya'nın da yutulacağını öngörüyor.
3. Güneş dış katmanlarını uzaya savuracak, geride suyun yaklaşık bir milyon katı yoğunlukta, Dünya büyüklüğünde bir beyaz cüce kalacak; beyaz cüce milyarlarca yılda soğuyarak sönecek.

Görev

Quiz

1. Güneş'in çekirdeğindeki hidrojen tükendiğinde ne olur?
2. Güneş kızıl dev olduğunda hangi gezegenler kesinlikle yutulacak ve Dünya'nın akıbeti neden bir yarış sorusudur?
3. Gezegenimsi bulutsu nedir ve adı neden yanıltıcıdır?
4. Beyaz cüce nedir ve ne kadar yoğundur?
5. Güneş bir süpernova olarak patlayacak mı? Neden?

Cevaplar

1. Çekirdekte füzyon durur, çekirdek sıkışıp ısınır; çevresindeki kabukta hidrojen füzyonu hızlanır ve dış katmanlar dışarı itilir, Güneş şişerek kızıl deve dönüşür.
2. Merkür ve Venüs; Dünya'nın akıbeti, Güneş'in kütle kaybıyla genişleyen yörünge ile şişkin Güneş'in Dünya'yı içeri çeken etkisi arasındaki yarışa bağlıdır.
3. Ölmekte olan bir yıldızın savurduğu, merkezdeki sıcak çekirdeğin ışığıyla parlayan gaz kabuğudur; gezegenlerle ilgisi yoktur, eski teleskoplarda bir gezegen diskine benzediği için bu adı almıştır.
4. Güneş gibi bir yıldızın füzyonu bittikten sonra geride kalan, Dünya büyüklüğünde, Güneş'in kütlesinin yaklaşık yarısını taşıyan çekirdektir; yoğunluğu suyun yaklaşık bir milyon katıdır.
5. Hayır; Güneş süpernova olacak kadar büyük kütleli değildir, sessizce beyaz cüceye dönüşecektir.

Kaynaklar

Sonraki derse köprü

Güneş sessizce söner. Ama Güneş'ten çok daha büyük kütleli yıldızların sonu bambaşkadır. Onların çekirdeği beyaz cüce olarak kalamayacak kadar ağırdır ve bir anda çöker. Bu çöküş, kısa bir süre için koca bir galaksiden daha parlak parlayan bir patlamayla sonuçlanabilir. Bir yıldız nasıl patlar?