‘Ölü’ Bir Yıldızın İçinde Ne Var?
Madde, kalemlerden insanlara ve gezegenlere kadar evrende görebildiğimiz her şeyi oluşturur. Ama hala anlamadığımız çok şey var! Örneğin: Kara delik olma sürecinde madde nasıl çalışır? Bir kara delik haline geldikten sonra madde hakkında hiçbir şey öğrenemeyiz, çünkü madde olay ufkunun arkasında, geri dönüşü olmayan noktanın gerisinde gizlidir.
Bu yüzden üzerinde çalışabileceğimiz bir şeye dönmemiz gerekir. Yani bir nötron yıldızının içindeki inanılmaz yoğun maddeye, kara deliğe dönüşecek kadar büyük olmayan patlamış büyük bir yıldızın artığına.
Uluslararası Uzay İstasyonunda (ISS) bulunan bir X-ışın teleskobuna monte edilmiş olan NICER, nötron yıldızlarının gizemli çekirdeklerinde neler olup bittiği hakkında daha fazla bilgi edinmemize yardımcı olmak ve bu yıldızların boyut ve kütlelerini incelemek ve ölçmek için tasarlandı.
Güneşimizin kütlesinin pek çok katı büyüklüğünde bir yıldızın yakıtı bittiğinde, kendi ağırlığı üzerine çöker ve sonra bir süpernovaya dönüşür. Geride kalan şey yıldızın başlangıç kütlesine bağlıdır. Daha ağır yıldızlar (Güneş kütlesinin yaklaşık 25 katı ve üzeri) arkalarında kara delikler bırakır. Daha hafif olanlar (Güneş kütlesinin yaklaşık 8 ila 25 katı arası) geride nötron yıldızları bırakır.
Nötron yıldızları, Güneş’ten daha fazla bir kütleyi 20 km civarına gelene kadar sıkıştırabilir. Sadece bir çay kaşığı nötron yıldızı maddesi, dünyanın en yüksek dağı olan Everest Dağı’nın ağırlığı kadardır!
Bu nesnelerin birçok harika fiziki özellikleri vardır. Blender bıçaklarından daha hızlı dönebilirler ve çok güçlü manyetik alana sahiptirler. Aslında nötron yıldızları evrendeki en güçlü mıknatıslardır!
Manyetik alanlar, yıldızın yüzeyinden parçacık koparabilir ve ardından onları yıldızın başka bir yerine çarpabilir. Bu şekildeki sürekli bombardıman, manyetik kutuplarda sıcak noktalar yaratır. Yıldız döndüğünde, sıcak noktalar bir deniz fenerinin dönen ışığı gibi görüş alanımıza girip çıkar.
Nötron yıldızları o kadar yoğundur ki, tıpkı bir trambolin üzerinde duran bir bowling topu gibi, yakın bölgesindeki uzay zamanı bükerler. Eğrilme etkisi o kadar güçlüdür ki, ışığı yıldızın uzak tarafından bizim görüşümüze yönlendirebilir. Bu, yıldızın gerçekte olduğundan daha büyük görünmesini sağlayan garip bir etkidir!
NICER, maddenin kara delik olma eşiğinde kaldığı yıldızın içinde neler olup bittiğini öğrenmek için nötron yıldızlarının üzerinde ve çevresinde meydana gelen tüm harika fiziksel olayları inceler (NICER’in kara delikleri de incelediğini belirtmeliyiz).
Bilim insanları, nötron yıldızlarının bir soğan gibi katmanlı bir yapıda olduğunu düşünüyorlar. Yüzeyinde, gerçekten ince (sadece birkaç santimetre kalınlığında) bir hidrojen veya helyum atmosferi vardır.
Dış çekirdekte, atomlar yapı taşlarına (protonlar, nötronlar ve elektronlar) ayrılırlar ve muazzam basınç, protonların ve elektronların çoğunu çoğunlukla nötronlardan oluşan bir birikinti oluşturmak için bir araya getirir. Ya bu arada iç çekirdekte neler olur?
Fizikçilerin birçok teorisi var. Bazı geleneksel modellerde, bilim insanları yıldızların tamamen nötronlardan olduğunu öne sürdüler. Diğerleri, nötronların kuark adı verilen kendi yapı taşlarına parçalandığını öne sürdü. Ve daha sonra bazıları, bu kuarkların nötron olmayan yeni parçacık türleri oluşturmak için yeniden birleşebileceğini öne sürüyor!
NICER, nötron yıldızlarının boyutlarını ve kütlelerini ölçerek olayları anlamamıza yardımcı oluyor. Bilim insanları bu sayıları yıldızların yoğunluğunu hesaplamak için kullanır, bu da bize maddenin ne kadar sıkıştırılabilir olduğunu söyler!
Örneğin; Güneş’in kütlesinin yaklaşık 1,4 katı ağırlığında olan tipik bir nötron yıldızına sahipsiniz. Yıldızın boyutunu ölçerseniz ve büyükse, bu daha fazla nötron içerdiği anlamına gelebilir. Bunun yerine küçükse, bu, nötronların kuarklara bölündüğü anlamına gelebilir. Daha küçük parçalar daha sıkı bir şekilde paketlenebilir.
NICER şimdi J0030 ve J0740 olarak adlandırılan iki nötron yıldızının boyutlarını ölçtü. J0030, Güneş’in kütlesinin yaklaşık 1,4 katı ve 25 km genişliğindedir (Ayrıca nötron yıldızı sıcak noktalarının her zaman düşündüğümüz yerde olmayabileceğini bize öğretti). J0740, Güneş’in kütlesinin yaklaşık 2,1 katı ve yaklaşık 26 km genişliğindedir. Yani J0740, J0030’dan yaklaşık % 50 kat daha fazla kütleye sahiptir ancak yaklaşık aynı boyuttadır.
Bu da bize nötron yıldızlarındaki maddenin bazı bilim insanlarının tahmin ettiğinden daha az sıkışabildiğini gösteriyor. (Unutmayalım ki, bazı fizikçiler, eklenen kütlenin tüm nötronları ezeceğini ve daha küçük bir yıldız oluşturacağını öne sürüyorlar) J0740’ın kütlesi ve boyutu, yıldızın tamamen nötrondan olduğu modellere meydan okur durumdadır.
Peki bir nötron yıldızının kalbinde ne vardır? Hala pek emin değiliz. Bilim insanları, belki de nötron yıldızlarının çekirdeklerinin hem nötronlar hem de kuarklar gibi daha tuhaf maddelerin bir karışımını içerdiği yeni modeller geliştirmek için NICER’in gözlemlerini kullanmak zorunda kalacaklar. Daha fazlasını öğrenmek için nötron yıldızlarını ölçmeye devam etmemiz gerekiyor!
