Uzaya olağanüstü bir parlaklık ve enerji yayan süpernova patlamaları, bu evrende görebileceğimiz en şiddetli patlamalardır. Peki bu patlamalar nasıl olur? Elbette evrenin disko topları yıldızlar son evrelerine geldiklerinde. Maaşı az ve iş yerinde çok stres olmuş bir yıldız düşünün, kendisini önce salar, verimliliği düşer, şişer şişer ve yeterince sinirliyse kendisini patlatarak stresini dışa vurur. Peki elde ne kaldı? Hadı ayrıntılara dalarak süpernova nedir, tam olarak neden olur ve bu yıldız patlaması sonrası neler yaşanır öğrenelim!
İçindekiler
Süpernova Nedir?
Süpernova, çekirdeğindeki hidrojen yakıtı biten bir yıldızın yer çekimi nedeniyle kendi içe çökmesi sonucunda ortaya çıkan basınç nedeniyle patlamasıdır. Çekirdeğin patlaması birkaç saniye alır ancak patlama sonrası ortaya çıkan parlaklık bazen haftalarca, bazen aylarca gözlemlenebilir.
Süpernova Patlaması Nasıl Olur?
Bir süpernova patlaması olması için öncelikle yıldızın merkezindeki hidrojenin bitmesi gerekiyor. Merkezdeki nükleer füzyon ile açığa çıkan enerji, yıldızın çekirdeğindeki yer çekime karşı gelir ve maddelerin oraya birikmesini engeller. Ancak füzyonu azalmaya başlayan bir yıldız yavaş yavaş sıcaklığını kaybederek kendi iç çekimine yenik düşmeye başlar.
Çekirdekteki demir kütlesi 1,4 güneş kütlesinin üzerine çıktığında, elektronik dejenerasyon basıncının çekirdeği daha fazla tutamayacağı ortaya çıkar. Yani çekirdeğin çökmekten ve hızla çökmekten başka çaresi olmaz. Atomlardaki tüm boş alan sıkışır ve tüm atomların çekirdekleri sıkışır. Çekirdekteki çekirdeklerin çoğu saf nötronlara dönüşür (protonlar elektronlarla birleşerek nötronlar + nötrinolar oluşturur). Bu aşamada yıldızın içinden “dışarıya” doğru büyük miktarda enerji çıkar ve süpernova patlaması gerçekleşir. Çekirdeğin dış katmanın patlaması saniyede 10.000 km hızda gerçekleşir.
Bu yoğun çöküş uzaya püskürerek büyük bir şok dalgası yayar. Etrafta o kadar çok enerji vardır ki, her türlü nükleer reaksiyon devam eder ve çok fazla enerji açığa çıkar. Demirin ötesindeki nükleosentezin çoğu bu patlama sırasında genişleyen madde içinde gerçekleşir.
Bir Süpernova Patlaması Ne Kadar Sürer?
Yıldız patlaması bir anda gerçekleşen bir olaydır ve çeyrek saniyede gerçekleşir. Patlayan yıldızın kütlesine göre süpernovanın gözlem süresi değişebilir.
Süpernova Patlamaları Evrende Ne Kadar Sık Oluyor?
Bilim insanları, Samanyolu kadar büyük galaksilerde süpernova patlamalarının ortalama 50 yılda bir yaşandığını söylüyor. Bu da evrende her 10 saniyede bir yıldız patlaması yaşandığını gösteriyor.
Süpernovaların Özellikleri
Kısaca süpernovalar hakkında bilgi verecek olursak:
Galaksileri gölgede bırakacak kadar parlak olabilirler.
Büyük kütleli bir yıldızın yaşamının sonuna geldiği anlaşılır.
Patlama sırasında ortaya çıkan yoğun ısı ve basınç ağır elementler üretir ve uzaya salar.
Patlama sonrasında uzaya dağılan madde yeni gezegen, yıldız ve galaksilerin oluşumunda rol oynar ve uzaydaki gök cisimlerinin çeşitliliğini artırır.
İki ana türü ve üç tipi vardır.
Çok sayıda nötrino salarlar.
Çöken yıldızın kütlesine bağlı olarak ortaya bir beyaz cüce, kara delik veya nötron yıldızı çıkabilir.
Süpernova kalıntıları bir nebula (bulutsu) oluşturur.
Bazı süpernova patlamaları güçlü gama ışını radyasyonu yayar.
Tip Ia süpernovaları, tutarlı parlaklıkları nedeniyle kozmik mesafelerin ölçülmesi için kullanılır.
Bir süpernova patlaması esnasında ortaya çıkan enerji Güneş’in ömrü boyunca yaydığı enerjiye eşit veya daha fazla olabilir.
Süpernova Patlamasıyla Uzaya Neler Yayılır?
Element olarak süpernova patlamaları, uzaydaki element çeşitliliğini artırır. Yoğunluk ve ısı nedeniyle kurşundan ağır bütün elementler bir süpernova tarafından oluşturulabilir ve bu durum süpernova nükleosenteziyle açıklanır. Bu duruma göre oksijenin veya silikonun yanmasıyla hafif elementler daha ağır elementlere dönüşür. Süpernova tarafından oluşturulabilecek elementler:
Silikon | Rutenyum |
Sülfür | Rodyum |
Klor | Hafniyum |
Argon | Küryum |
Sodyum | Cıva |
Potasyum | Plütonyum |
Kalsiyum | Berkelyum |
Skandiyum | Kaliforniyum |
Titanyumun | Toryum |
Vanadyum | Tantal |
Krom | Neptunyum |
Manganez | Altın |
Demir | Tungsten (Volfram) |
Kobalt | Amerikyum |
Nikel | Uranyum |
Kurşun | Renyum |
Teknetyum | Platin |
Protaktinyum | İridyum |
Talyum | Osmiyum |
Paladyum |
Ancak uranyumdan ağır elementlerin ömrü genel olarak kısa olduğu için uzayda çok bulunmazlar. Patlama sırasında oluşup hızla çürüyebilirler.
Ayrıca süpernovalar uzaya neredeyse her türlü ışınımı saçabilirler:
Uzundan milimetreye kadar radyo dalgaları
Kızılötesi ışınım
Morötesi ışınım
Gama ışınları
İyonize gaz akımları
Alfa ve beta radyasyonu
Nötronlar
Nötrinolar
Yer çekimi dalgaları
Bütün Yıldızlar Süpernova Olarak Patlar Mı?
Hayır, çünkü bütün yıldızların kütlesi aynı değildir ve çökme sırasında yıldız çekirdeğinin kütlesi 1,4 Güneş kütlesini aşamazsa patlayamaz. Bu durumu Chandrasekhar limiti açıklar. Chandrasekhar limitine göre bir beyaz cücenin maksimum kütlesi 1,4 Güneş kadardır ve bunu aşamaz. Ölmek üzere olan bir yıldızın toplam kütlesi 8 Güneş’ten fazlaysa çöküş esnasında merkezin kütlesi 1,4 Güneş kütlesini aşar. Bu aşınma olmazsa çekirdek patlamaz ve bir beyaz cüceye dönüşür. Yıldızın genişleyen dış katmanı ise yayılarak gezegenimsi bulutsu oluşturur.
Süpernova Türleri
Evrende üç farklı süpernova türü bulunur ve bunların da alt sınıfları vardır:
Tip I Süpernova
Tip Ia
Tip Ib
Tip Ic
Tip II Süpernova
Tip II-P
Tip II-L
Tip III Süpernova
Şimdi bu süpernova türleri nelerdir bir bakalım.
Tip I Süpernova
Hidrojenin çok az veya hiç olmadığı süpernovalara tip I süpernovalar denir. Tip I süpernova yaratan yıldızlar farklılık gösterir.
Tip Ia Süpernovalar
Tip Ia süpernovalar ikili yıldız sistemlerinde meydana gelir. İkili sistemde birbiri etrafında dönen yıldızlardan biri ömrünün sonuna gelerek dış katmanı genişler ve kırmızı deve dönüşür. Diğer yıldız ise kırmızı devin dış katmanındaki maddeleri içine çekmeye başlar. Maddesi yutulan kırmızı devin içine yeterince madde çökemeyeceği için patlayamaz ve beyaz cüceye dönüşür. Bu sefer diğer yıldız şişmeye ve beyaz cüce tarafından yutulmaya başlar. Beyaz cüce akımdan ötürü aşırı yüklenir ve patlayarak diğer yıldızı uzaya savurur.
Tip Ia süpernovaları kozmik mesafeleri ölçmek için de kullanılır çünkü hepsi yaklaşık aynı parlaklıkta zirve yaparlar. Tip Ia süpernovalarında hidrojen bulunmamasının sebebi ölmüş bir yıldızın patlamasıdır. Yıldızlar, çekirdeklerindeki hidrojen yakıtlarını tükettiklerinde içe çökmeye başlarlar. Ancak tip Ia süpernovalarında karbon, silisyum ve demir fazladır.
Sadece 23 milyon ışık yılı uzaklıkta, 2011 yılında Pinwheel Galaksisi'nde görülen SN 2011fen süpernova patlaması, bugüne kadar en yakın ve en iyi gözlemlenen Tip Ia süpernovalardan biridir.
Tip Ib Süpernovalar
Tip Ib süpernovalar Güneş'in kütlesinin en az 25 katı büyüklüğündeki yıldızların süpernovaya dönüşmesi sonucu oluşur.
Tip Ib süpernovalarının spektrumları, büyük kütleli progenitör yıldızların (süpernova olarak patlayan yıldızların), genellikle güçlü yıldız rüzgarları veya ikili bir yoldaşla etkileşimler nedeniyle yaşamlarının sonlarında dış katmanlarını dökmeleri nedeniyle hidrojen eksikliği gösterir.
Tip Ic Süpernovalar
Ic tipi süpernovaların daha önce dış katmanlarını kaybetmiş olan özellikle büyük kütleli yıldızların çöküşünden oluştuğu düşünülmekte. Ic tipi süpernovaların spektrumlarında sadece hidrojen değil, helyum da bulunmaz. Bunun nedeni, patlamadan önce Ic tipi süpernovaların Ib tipi süpernovalara kıyasla ilk zarflarından daha fazlasını kaybettiklerinin düşünülmesidir.
Tip II Süpernova
Güneş’in en az 8 kütlesine sahip yıldızların içine çöküp patlamasına tip II süpernova denir. Tip I süpernovalara kıyasla güçlü hidrojen çizgileri vardır. Tip II süpernovaların öncü yıldızları demire kadar olan elementleri kaynaştıracak kadar büyüktür. Ancak demire ulaşıldığında füzyon durur ve yıldız şiddetli bir şekilde dışarı doğru patlamadan önce yerçekimsel olarak patlar. Bu da geride ya bir nötron yıldızı ya da bir kara delik bırakır. Tip II süpernovaların alt kategorileri, patladıktan sonra parlaklıklarının nasıl geliştiğine dayanır.
Tip II-P Süpernovalar
Tip II-P süpernovalar, uzun süreli ve istikrarlı bir enerji salınımı ve ardından normal bir düşüş nedeniyle ışık eğrilerinde bir başlangıç "platosu" ile işaretlenir.
Tip II-L Süpernovalar
Tip II-L süpernovalar, parlaklığı patlamayı takiben doğrusal olarak azalır.
Tip III Süpernova
1980 yılına kadar uzanan teorilerden ortaya çıkan ve bazen Tip III süpernovalar olarak da sınıflandırılan elektron yakalama süpernovaları, 8 ila 10 güneş kütlesindeki yıldızlar için ayrı bir sınıftır. Bu eşsiz yıldızlar beyaz cüceye dönüşmek ile çekirdek çökmesi geçirerek nötron yıldızı ya da kara delik olmak arasında gidip gelirler.
Tip III süpernovaya yol açan olaya elektron yakalama denir. Bu yıldızların yoğun çekirdeğinde elektronlar magnezyum ve neon atomları tarafından yakalanır. Yıldızın yerçekimsel çöküşüne direnen dış basınca katkıda bulunan serbest elektronların sayısını hızla azaltır. Sonuç olarak, yıldız patlayarak bir süpernovaya yol açar.
Bu teori, 2018'de NGC 2146 galaksisinde keşfedilen bir süpernovanın 2021'de elektron yakalama profiline uyduğu gösterildiğinde daha fazla ilgi gördü.
Süpernova Tipleri
Süpernovaların türlerinden ayrı olarak patlama şiddetlerine göre ayrı tipleri de bulunur:
Süpernova
Kilonova
Hipernova
Süpernova
Klasik bir süpernova, ikili yıldız sistemindeki beyaz cücenin patlamasıyla veya en az 8 Güneş kütleli bir yıldızın kendi içine çökmesiyle meydana gelir.
Kilonova
Kilonova, iki nötron yıldızının çarpışması sonucunda meydana gelir. Süpernovalardan 10 ila 100 kat daha az parlaktırlar. İki nötron yıldızının çarpışması sonucunda ortaya gama ışını patlamaları ve parlak elektromanyetik radyasyon çıkar.
Kilonovaların varlığı ilk olarak 1998’de ortaya atıldı ve 2008’de gözlem önerisi yapıldı. Fakat gözlemlenen konumda herhangi bir galaksi olmaması ve X ışının eksikliği öneriyi pek desteklemedi. 2017’de yapılan ikili nötron yıldız sisteminin birleşmesinin son dakikalarında tespit edilen sinyaller, kilonovaların varlığını kanıtadı.
Hipernova
Hipernovalar veya süper parlak süpernovalar, 30 Güneş kütlesinden daha büyük yıldızların içine çökerek büyük bir patlamayla kara deliğe dönüşmesidir. Tipik bir süpernovadan minimum 10 kat daha fazla parlaktırlar ve çok uzun gama ışını patlamaları yayarlar.
Bir Süpernova Patlaması Sonucu Ne Oluşur?
Bir süpernovanın sonucu patlayan yıldızın kütlesine göre değişir:
Beyaz Cüce
Çökme sırasında çekirdeğinin yoğunluğu 1,4 Güneş kütlemesini geçemeyen yıldızlar öncelikle bir gezegenimsi bulutsuya, ardından da beyaz cüceye dönüşürler.
Nötron Yıldızı
Çökme sırasında çekirdeğinin kütlesi minimum 1,5 maksimum 2,16 Güneş kütlesine çıkan yıldızlar nötron yıldızına dönüşür.
Kara Delik
Çökme sırasında çekirdeğinin kütlesi 2 ila 3 Güneş kütlesine çıkan yıldızlar kara deliğe dönüşür.
Süpernovalar Nasıl Gözlemlenir?
Süpernovalar genellikle teleskoplar aracılığıyla gözlemlenir. Bilim insanları, uzayda belirli bir yıldızın son evresinde patlama gerçekleştiğinde, parlaklığı aniden artan ve ardından yavaş yavaş solan bir süpernova oluştuğunu tespit edebilirler. Bu patlamalar genellikle uzakta gerçekleştiği için, teleskoplar bu olayları gözlemlemekte kullanılır.
İlk Gözlemlenen Süpernova Hangisi?
İlk keşfedilen süpernova, gözlemlendiği tarih itibariyle bilinenler arasında SN 185 olarak bilinen ve M.S. 185 yılında Çin kayıtlarında yer alan bir olaydır. Modern astronomi, süpernovaların gözlenmesiyle daha fazla gelişmiş ve detaylı hale gelmiştir.
Süpernova Patlaması Tahmin Edilebilir Mi?
Süpernova patlamaları genellikle tahmin edilemez çünkü patlama saniyeler içerisinde gerçekleşir. Ancak, bir yıldızın yaşam evresinde belirli aşamalara ulaşması durumunda, bu yıldızın süpernova patlaması olasılığı artar. Yine de, belirli bir yıldızın tam olarak ne zaman süpernova olacağını önceden kestirmek çok mümkün değil.
Bir Süpernova Çıplak Gözle Görülebilir Mi?
Bir süpernova genellikle çıplak gözle görülemeyecek kadar uzakta gerçekleşir. Ancak bazı süpernovalar, yıldızlararası toz veya diğer faktörler nedeniyle parlaklıkları artabilir ve bu durumda bazıları çıplak gözle görülebilir hale gelebilir.
Süpernovalar Sayesinde Uzay Hakkında Neler Öğrendik?
Süpernovalar, kozmik ışınlar, element üretimi ve evrenin genişlemesi gibi birçok konuda önemli bilgiler sağlamıştır. Özellikle element oluşumu ve dağılımı, süpernovaların patlamalarıyla ilişkilendirilir.
Dünya’ya En Yakın Süpernova Patlaması Hangisi?
Dünya'ya en yakın süpernova patlaması olarak bilinen ve yaklaşık olarak 1000-2000 ışık yılı uzaklıkta olduğu tahmin edilen patlama, yaklaşık 1000 yıl önce gerçekleşmiş olan SN 1006'dır. Bu patlama, tarihsel kayıtlar ve modern gözlemler aracılığıyla tespit edilmiştir ve Dünya'ya görece yakın bir süpernova örneği olarak kabul edilir.
