Yap-boz Tablosunun Üçüncü Levhası

nurdanhaber | Haber Merkezi | |

YILDIZLARIN KARNINDA ELEMENTLERİN YARATILMASI

Kâinattan Hâlıkını soran bir seyyahın müşahedatı “Âyetü’l-Kübrâ” risalesinde üstad Bediüzzaman Said Nursi o seyyahın en başta göklerin nur yaldızı ile yazılmış güzel yüzü ile karşılaştığını, yıldızlara bakıp “Bir kısmı, Arzımızdan bin defa büyük ve o büyüklerden bir kısmı top güllesinden yetmiş derece sür’atli yüzbinler ecram-ı semaviyeyi direksiz, düşürmeden durduran ve birbirine çarpmadan fevkalhad çabuk ve beraber gezdiren; yağsız, söndürmeden mütemadiyen o hadsiz lâmbaları yandıran ve hiçbir gürültü ve ihtilâl çıkarmadan o nihayetsiz büyük kütleleri idare eden ve Güneş ve Kamer’in vazifeleri gibi, hiç isyan ettirmeden o pek büyük mahlukları vazifelerde çalıştıran, ……sinema levhaları gibi seyirci mahlukatına gösteren bir tezahür-ü rubûbiyet ve o rubûbiyet faaliyeti içinde görünen teshir, tedbir, tedvir, tanzim, tanzif, tavziften mürekkep bir hakikat, bu azameti ve ihâtatı ile o semâvât Hâlıkının vücûb-u vücûduna ve vahtetine ve mevcudiyeti, semâvâtın mevcudiyetinden daha zahir bulunduğuna[1] şehadet ettiğini anlatmaktadır.

Güneş ve Kamer’in (Ay) vazifelerinin insan hayatı ve medeniyeti için ne kadar önemli olduklarını herkes bilir. Işıldayan inci taneleri gibi gecelerimizi süslendirmek ve gece yönünü kaybetmişlere yön göstermek dışında Hâlıkımızı bize tanıttırmak adına Güneş ve Kamerle boy ölçüşecek kadar insanlar için kritik derecede önemli başka ne vazifeleri olabilir ki diye düşünmeden edemezdim.  Ancak astronomi ve astrofizik okuyup, yıldız evrimini öğrendikten sonra anladım ki: Galaksilerin ve yıldızların görevi çok daha kritiktir; çok daha önemlidir. Öyle ki, yıldızlar bir eczanedeki ilaçların hammaddeleri gibidir; hammadde yoksa ilaç da yok, eczane de yok. Yıldızlar yoksa Güneş de yok, Kamer de yok, Dünya da yok, hayat da yok.

Bu hakikati daha yakından tetkik için günümüzün seküler bilimsel bilgileriyle şekillendirilen ilahsız yaratılışın yapboz tablosunun (modern mitoloji) üçüncü levhasını bir müslüman gözüyle okumaya devam ediyoruz.

YILDIZLARIN KARNINDA ELEMENT ÜRETEN FABRİKALAR VAR

Hidrojen ve helyum dışında periyodik tabloda yer alan diğer elementlerin yaratılmasına giden tek yol yıldızların karnında başlıyacak olan füzyon tepkimeleridir. Bir yıldızın ışık yayması (ışıldaması) enerji kaybetmesi, soğuması demektir. Yıldızın kaybettiği enerji, yıldız çekirdeğinde füzyon enerjisi ile karşılanırsa, lambanın içindeki gazyağı gibi, yakıt bitinceye kadar yıldız ışıması devam edecektir. Giderek soğuyan kâinat, soğudukça zifiri karanlığa gömülüyor ve ilk teşekkül eden yıldızlar, sanki göz gözü görmez karanlıklar içinde aniden ortaya çıkmış, her tarafa yayılmış tek tük parlak noktalar gibiydiler.

Yıldız içi füzyon reaksiyonlarının birinci adımı, dört hidrojen çekirdeğinin sentezlenmesiyle bir helyum çekirdeğinin üretilmesidir ki, bu reaksiyon ancak ve ancak yıldızın çekirdeği denilen yıldızın merkezinde ve yıldızın onda biri kadar küçük, sıcaklığı ortalama 10-15 milyon Kelvin derecesine[2] ulaşmış, hacim içinde gerçekleşmesi mümkündür. Füzyon reaksiyonları yıdızın parlaması için hem enerji üretiyor, hem de sırası geldikçe periyodik tablodaki diğer elementleri. Üretilen ısı önce yıldız çekirdeğinden yıldız yüzeyine, sonra yüzeyden karanlık uzaya ışık olarak dağılmaktadır. Yıldız evrimi süreçlerinde helyum üreten bu ilk adıma, yıldızın hidrojen yakma evresi adı verilmektedir. Sanki hidrojen bir yakıt, külü helyumdur. Buradaki yakma tabiri, odunun yanması gibi kimyevi işlem olan karbon ve oksijenin birleşip karbondioksit üretmesi değildir. Yıldıza enerji sağlaması için hidrojenin yakıt gibi kullanılmasını anımsatan astrofizikçilerin kullandığı bir tabirdir. Hidrojen yakma evresi, yıldızın ömrü içinde en uzun zaman dilimidir. Güneş için bu evre yaklaşık 10 milyar yıldır[3].

Işık yayma gücü (parlaklık) yıldızın kütlesine bağlıdır. Örneğin, kütlesi iki misli büyük olan bir yıldız iki kere değil, kabaca 10 kere daha parlaktır. Bu durum yıldız çekirdeğinde gerçekleşen nükleer reaksiyonların daha hızlı olmasıyla ilgilidir. Sonuçta gücü daha büyük, yani aynı uzaklıktan daha parlak görünen yıldız mevcut hidrojen yakıtını daha çabuk bitirir. Örneğin, 15 güneş kütleli bir yıldız hidrojen yakıtını Güneş gibi 10 milyar yılda değil, sadece 10 milyon yıl gibi çok daha kısa bir sürede bitireceği hesaplanmıştır.

Yıldızın çekirdeğinde hidrojenin bitmesi, yanıp kül olması, helyuma dönüşmesi demektir. İlkel yıldızlar için bu safhada, yıldızın çekirdeğinde saf Helyum vardır, çünkü periyodik tablodaki elementler henüz yaratılmamıştır. Sonraki nesil yıldızlar için helyum çekirdek saf değildir. Miktarı kaçıncı nesil olduğuna bağlı olarak diğer elementler yıldızın her yerinde bulunabilir. İlkel yıldızın saf helyum çekirdeği  teşekkül ettikten sonra bu çekirdeği çevreleyen kabuk içinde hidrojen yanması hala devam etmektedir. Kabukta hidrojen yanması devam ederken kül olarak biriken helyum yüzünden heyum bölgesinin kütlesi artmaktadır. Biriken kül giderek çekirdeği sıkıştırır. Sıkışan çekirdek içinde sıcaklık artar. Sıcaklık 100 milyon dereceye ulaştığı anda yıldız için yeni enerji kaynağı, helyum yanması başlar. Artık, yıldızın öncelikli enerji kaynağı olarak helyum yakıt, külü de karbondur. Hidrojen gibi, helyum yanması da sınırlıdır. Genel olarak, yıldızın helyum yakma evresi, Hidrojen yakma evresinin yaklaşık %10 u kadardır. Hidrojen yakma evresi 10 milyar yıl olan Güneş için helyum yakma evresi yaklaşık 10 defa daha az yani sadece bir milyar yıldır[4].

Helyum yanması karbon üretir ve helyum yanması bittiğinde yıldızın karbon çekirdeği teşekkül etmeye başlar. Çekirdeği çevreleyen ince kabukta helyum yanması, onun üstündeki ince kabukta hidrojen yanması da devam etmektedir. Yıldızın kütlesi yeterince büyükse, biriken kül (karbon) ile sıkışan çekirdek içinde bir süre sonra oksijen üreten karbon yanması başlar. Karbon yanmasının başlaması için karbon çekirdeğin içinde sıcaklığın 600 milyon dereceye çıkması gerekir. Güneşin kütlesi karbon yakmayı başlatacak kadar büyük değildir. Güneş bu evreye geldikten sonra kabukta helyum ve hidrojen yanmaları bir müddet sonra duracaktır. Artık enerji üretemeyen Güneş ölmüş, beyaz cüce haline gelmiştir. Yıldızın ölmesi demek, artık enerji üretemez duruma gelmesi demektir. Bundan sonra uzun müddet mevcut enerjisi bitinceye kadar soğumasına devam edecektir.

Yıldızın kütlesi yeterince büyükse, örneğin kütlesi Güneş’ten 20 kat büyük olan yıldızlarda sırasıyla demire kadar olan elementler adım adım sentezlenir. İlkel yıldızların günümüzdeki yıldızlara oranla daha kütleli olması öngörülmektedir. Kozmik nükleosentez ile üretilmeyen periyodik tablodaki demire kadar elementler bu büyük kütleli yıldızların çekirdeklerinde nükleer füzyon ile üretilir. Son aşamada yıldızın demir üreten bir çekirdeği ve çekirdeği kaplayan katman katman, soğan içi gibi, kabukta çeşit çeşit füzyon reaksiyonları da sürmektedir. En dış katmanda helyum üreten hidrojen yanması, onun biraz içinde, karbon üreten helyum yanması, ta en dipte demir üreten silisyum yanmasına kadar.

DEMİRDEN DAHA AĞIR ELEMENTLERİN YARATILMASI (SÜPERNOVALAR)

Silisyum yanmasıyla demir üretimi başladıktan sonra, yıldız çekirdeğinde sıcaklık 4 milyar Kelvin dereceye kadar tırmanmış demektir. Bu sıcaklıklarda, elementlerin en kararlısı, demir bile kararlılığını koruyamaz. Alfa parçacıkları (elektronlarını kaybetmiş helyum çekirdekleri) ve demir çekirdekleri aynı ortamda su ve buhar dengesi gibi, 13 alfa parçacığı birleşip demiri verirken, bir başka demir çekirdeği de 13 tane alfa parçacığına bozulur durumdadır.

Periyodik tabloda demirden sonraki ağır elementleri üreten füzyon reaksiyonları endotermiktir. Yani enerji üretmez, aksine mevcut enerjiyi yutar. Saf demirden teşekkül etmiş bir yıldız çekirdeği içinde böylesi bir reaksiyon enerji çekeceği için, zaten kararsız olan çekirdeğin çökmesine sebep olur. Yıldız çekirdeğinin çökmesi üst katmanları tedirgin eder. Çekirdek çökerken sıkışan üst katmanlarda füzyon reaksiyonları, artan sıcaklık ve yoğunluk ile birlikte hızlanır. Birdenbire hızlanan reaksiyonlar kısa sürede çok daha fazla enerji üretmeye başlar, yıldız dayanamaz ve patlar. Yıldız bir nükleer bomba haline gelmiştir. Astronomi dilinde buna yıldız süpernova oldu denir. Süpernovalar yeni sentezlenmiş taze elementleri yıldızlar arası ortama atar. Kendi üstüne kendi çekim kuvveti ile çöken yıldızın çekirdeği süpernova öncesi yıldız kütlesine bağlı olarak ya bir nötron yıldızına veya kara deliğe dönüşür. Bazı yıldızlar patlayarak (büyük kütleli) bazıları da (Güneş gibi) soğuyarak ölürler.

Yıldız patlaması (süpernova) periyodik tabloda demirden daha ağır elementlerin sentezlenmesini mümkün kılar. Çünkü süpernova esnasında ortaya çıkan enerji endotermik olan bu reaksiyonlara kısa bir zaman aralığında bile olsa enerji sağlanmış olur. Süpernova olayı bittikten sonra geriye kalan, bir nötron yıldızı veya bir kara delik ile birlikte patlamayla devasa uzaklıklara kadar yayılmış yıldız külleri vardır. Yıldız külleri dediğimiz de yıldızdan atılan hidrojen ve helyum ile birlikte yeni sentezlenmiş diğer elementlerdir. Aşağıdaki periyodik tabloda (Şekil 1) Güneş sisteminde bugün tespit ettiğimiz elementler ve hangi sebep veya sebeplerle sentezlendiği renk kodlarıyla işaretlenmiştir.

Şekil 1: Elementlerin Periyodik Tablosu (https://en.wikipedia.org/wiki/Stellar_nucleosynthesis,14.05.2018)

Mavi: Kozmik nükleosentez ile üretilen elementler. Hidrojenin tamamı, helyumun büyük bir yüzdesi.

Yeşil: Küçük kütleli yıldızlar beyaz cüce olmadan önce, dış katmanlarını uzaya savururlar. Yıldız içinde sentezlenmiş (Karbon ve Azot, 7 ve 8 nolu elementler) bazı elementlerin bir kısmı savurulan madde ile uzaya atıldığı gibi, madde atımı enerjisi sayesinde endotermik reaksiyonlar ile demirden daha ağır bazı elementler de sentezlenebilir.

Pembe: Kozmik ışınların sebep olduğu füzyon. Bu işlem ile sadece lityumun çok az bir kısmı, bor ve berilyum üretilmiştir.  Bu elementler, kararsız elementlerdir, yıldız içi şartlarında sentezlenemezler, aksine bozulurlar. (bu olaya kozmologlar darboğaz veya şişe ağzı demektedir)

Sarı:   Büyük kütleli yıldızların içinde üretilmiş elementler yıldızın süpernova olması ile uzaya atılırlar. Süpernova olayı, yıldız içinde sentezlenmiş elementlerin sadece dış ortama atılmasını sağlamıyor, aynı zamanda daha ağır elementlerin dış ortamda sentezlenmesine de sebep oluyor.

Açık Gri: Yıldızların %50 den fazlası çift yıldızdır. Çekim kuvveti ile birbirine bağlanmış iki yıldız birbiri etrafında dolanır. Biri büyük diğeri küçük kütleli olabilir. Büyük çabuk evrimleşip beyaz cüce olmuştur. Diğeri küçük kütleli olduğundan daha yavaş evrimleşir. Beyaz cüce yıldıza yeterince yakın ise, yıldızdan beyaz cüce üstüne madde akar. Akan madde beyaz cücenin kütlesini arttırır. Beyaz cücenin kütlesi Chandrasekhar  limitini (Güneş kütlesinin 1.4 katı) geçerse beyaz cüce bir nükleer bomba olup patlar. Bu patlamanın diğer süpernovalardan farkı, geriye hiç bir şey kalmaz (Tip I süpernova). Patlama esnasında hem beyaz cüce içinde hapsolmuş  elementler uzaya yayılır, hem de daha ağır izotoplar ve elementler sentezlenir.

Mor:  Uzayda çift yıldızlar olduğu gibi, her birisi beyaz cüce olmuş, çift beyaz cüceler, hatta çift nötron yıldızları da vardır. Birbiri etrafında çok hızlı dolanan iki nötron yıldızı yaydıkları gravitasyon dalgaları sebebi ile birbirlerine yaklaşır. Kaçınılmaz son, nihayet çarpışırlar. Çarpışma bir nükleer bomba, yani süpernova gibidir. Süpernova esnasında gerçekleşen olaylar (nükleosentez) bu patlama esnasında da gerçekleşir.

Koyu Gri : İnsanların laboratuvarda sentezlediği elementlerdir. Bu elementler kararlı değildir. Radyoaktiftirler, hemen bozulurlar.

YILDIZ KÜLLERİNDEN YENİ NESİL YILDIZLARIN YARATILMASI

Helyumdan sonraki elementleri sentezleyen başka kozmik olaylar olsa bile, kozmik süreçlerle üretilen miktarlar, yıldız içi füzyonla üretilenlere kıyasla ihmal edilecek kadar azdır. Bu sebeple Güneş Sistemimizde bugün tespit edebildiğimiz periyodik tabloda adı geçen, helyumdan sonraki ağır elementler, süpernova patlamaları ile uzaya atılmış, yıldız külleridir. Ağır elementlerce zenginleştirilmiş külleri ihtiva eden gaz ve toz bulutlarından yeni yıldızların yaratılması, yıldız evrimi ve süpernova patlamaları[5] Samanyolu diski içinde, ve diğer spiral galaksilerde hala devam etmektedir.  Kütlesi büyük olan yıldızlar yakıtlarını çabucak bitirip birkaç milyon yıl içinde süpernova olabilir. Örneğin, 20 güneş kütleli bir yıldız, hidrojen ve helyum yakma evrelerini Güneş’ten 1000 kere daha hızlı bitirir,  karbon ve oksijen yakma evresini 30 günde geçer ve demire kadar olan diğer elementlerin sentezlenmesi sadece 17 dakika içinde gerçekleşir ve süpernova olmasıyla hayatı son bulur[6].

100 Güneş kütleli yıldızların var olabileceğini gözlemler göstermektedir. Galaksi içinde her süpernova yeni nesil yıldızların teşekkülünü tetikler ve böylece yaratılan yeni nesil büyük kütleli yıldızlar, yıldızlararası uzayı ağır element bakımından zenginleştirir. Bu yüzden, bir yıldızın atmosferinde bugün tespit ettiğimiz ağır elementlerin bolluğu, kaçıncı nesil yıldız olduğuna bağlıdır. Güneş atmosferinin kimyasal yapısını incelediğimizde görüyoruz ki, Güneş yaratılmadan önce, Güneş’i doğuracak gaz ve toz bulutu birkaç süpernova patlaması sonrasında, biyolojik hayatın temel taşları karbon, azot, oksijen ve diğer ağır elementler bakımından yeterince zenginleşmiş bir buluttur. Çünkü Güneş atmosferinin kimyevi muhtevası %71 Hidrojen, %27 Helyum ve %2 diğer elementler (Z) olduğu bilinmektedir[7],[8].  Ağır element bolluğu Güneş’e göre daha zengin (Z> %2) ve daha fakir  (Z<%2) yıldızlar mevcuttur. Z değerinin yüksek olması yıldızın, yeni nesil genç yıldız olmasının bir işaretidir. Bu sonuçlara göre Güneş yeni nesil orta yaşlı (4.5 milyar yıl) bir yıldız sayılır. Günümüzdeki astronomlar artık, sadece yıldız teşekkülünü değil, Güneş ile birlikte Güneş Sistemimizin teşekkülünü de modelleyebilmektedirler. Güneş dâhil tüm Güneş Sisteminin aynı hamurdan, aynı yıldızlararası buluttan yapıldığını, Güneş Sistemi içindeki gezegen, asteroid, kuyruklu yıldız, meteor ve meteoridlerin kimyevî analizi göstermektedir[9].

Yapboz tablosunun üçüncü levhasını yukarıdaki gibi okuduktan sonra, biz de kâinattan Hâlıkını soran o seyyah gibi “başını kaldır, kendini tanıttırmak isteyen fa’al ve kudretli bir zâtın harika işlerine bak! Sen başıboş olmadığın gibi, bu hâdiseler de başıboş olamazlar. Her birisi çok hikmetli, vazifeler peşinde koşturuluyorlar. Bir Müdebbir-i Hakîm tarafından istihdam olunuyorlar.”[10] diye anlayıp, Hâlıkımıza şükretmeliyiz. Aksi takdirde, tadir edilen meşhur bir sanatkarın en güzel eserini gürüp sanattan anlamayan, sanatı takdir etmeyen, eğitimsiz, cahil, kaba bir insan durumuna düşmez miyiz? İşte bak, ateist, tanrıtanımıaz, inkârcı modern bilim anlayışı kâinatın varoluşunu sebeblere ve tesadüfe havale ettiği için, kâinatın kıymetini insan nazarında hiçe indirdiği gibi, insanları da hayvanlar gibi düşünemez, güzeli ve güzellikleri takdir edemez hale soktuğunu gör, bil ve anla!

[1] Said Nursi, Risale-i Nur Külliyatından Asa-yı Musa, RNK neşriyat, sayfa 100, İstanbul-2013, Onbirinci baskı.

[2] Kelvin derecesi ile Santigrat derecesi aynıdır. Ancak başlangıçları farklıdır. Örneğin: 0°C = 273 K.

[3] Donald D. Clayton, Principles of Stellar Evolution and Nücleosynthesis, McGraw-Hill Book Company; New York,1968,sayfa 491.

[4] Aynı kaynak, sayfa 415.

[5] Samanyolu diski içinde yaklaşık her 50 veya 100 yılda bir süpernova tahmin edilmektedir.

[6] Aynı kaynak, sayfa 484.

[7] Z, burada periyodik tabloda Hidrojen ve Helyum dışındaki elementlerin tamamını temsil eden bir semboldür.

[8] Icko Iben, Jr. Stellar Evolution Physics, Volume 1, Pysical Processes in Stellar İnteriors, Cambridge University Press, New York, 1913, sayfa 60.

[9] F.W.Taylor, Planetary atmosferes, Oxford University Press, 2010, sayfa 30.

[10] Said Nursi, Risale-i Nur Külliyatından Asa-yı Musa, RNK neşriyat, sayfa 103, İstanbul-2013, Onbirinci baskı.

 

Prof.Dr. Zeki EKER

Akdeniz Üniv. Fen Fakültesi.

Uzay Bilimleri ve Teknolojileri Bölümü

Antalya


Etiketler:
Kategoriler: Prof. Dr. Zeki Eker Yazarlarımız

Yazı hakkında görüşlerinizi belirtmek istermisiniz?