Nötron yıldızı, son derece yoğun bir yapıya sahip olan ve öncelikli olarak nötronlardan oluşan kompakt bir yıldız türü olarak tanımlanabilir. Nötron yıldızlarının devasa olduklarını hayal etmiş olabilirsiniz ancak aslında yalnızca 20 km çapa sahipler. Bununla birlikte kütleleri Güneş'in 1,18 ila 1,97 katı arasındadır ve çoğunlukla 1,35 katı olur.
Bir nötron yıldızının yoğunluğu o kadar yüksektir ki sudan ortalama 1014 kat daha sıkışıktır. Bu oran bir atom çekirdeğinin içindeki yoğunluğa yakın olduğundan, nötron yıldızının bir anlamda dev bir atom çekirdeği olduğunu düşünülebilir.
Nötron Yıldızı Oluşumu
Nötron yıldız, yakıtı biten büyük bir yıldızın kendi içine çökmesiyle oluşur. Yıldızın en merkezi bölgesinde yani çekirdekte bulunan proton ve elektronlar ezilir ve nötron halini alırlar. Eğer çöken yıldızın çekirdeği yaklaşık 1 ila 3 Güneş kütlesi arasındaysa, oluşan nötronlar çöküşü durduruyor ve geride kalan şey bir nötron yıldızı oluyor (daha yüksek kütleli yıldızlar çökmeye devam ederek kara deliğe dönüşecektir).
Çöküşün engellenmesinin arkasında çekirdek yoğunluğunun cm küp başına yaklaşık 1015 grama ulaşmasıyla artan nötron basıncının süpernova patlamasını durdurması var.
Tüm bu çöküş bilinen en yoğun nesneyi meydana getirir–bir şehir büyüklüğünde olan ancak bir Güneş'in kütlesine sahip olan bir nötron yıldızı. Bu ölü yıldız kalıntısında, Dünya'nın 1,5 milyon katı kadar bir kütle 20 kilometre alana sıkışmıştır. Nötron yıldızından alınan bir şeker küpü kadar madde Dünya'da yaklaşık 1 trilyon kilogram (veya 1 milyar ton) gelecektir–yaklaşık bir Everest Dağı kadar.
Nötron yıldızları temelde yıldızlardan oluştuklarından bir galakside yıldız olan her yerde nötron yıldızına rastlayabilirsiniz. Tıpkı yıldızlar gibi hem kendi başlarına hem de bir refakatçi yıldız ile ikili sistemde yer alabilirler. Samanyolu Galaksisi bu anlamda 100 milyon nötron yıldızına sahip. Hubble Uzay Teleskobu termal radyasyon yayan birkaç tanesini tespit edebilmiştir.
Nötron Yıldızının Yapısı
Bir nötron yıldızında basıncın en yükseğe ulaştığı merkezde ne bulunduğu kesin olarak bilinmiyor. Teoriler arasında bu merkezin hiperon, kaon ve pion (atom altı parçacıklar) içermesi vardır. Ara katmanlara gelindiğinde ise çoğunlukla nötronlar görülür ve her birinin "süperakışkan" yapıda olduğu düşünülüyor. Isının 1.000.000 dereceye çıktığı yüksek sıcaklığa rağmen Nötron yıldızının dış 1 km kadarı katıdır. Basıncın en düşük olduğu bu katı tabakanın yüzeyi son derece yoğun bir demirden oluşuyor.
En hızlı nötron yıldızı (PSR J1748−2446ad) saniyede 716 dönüşe sahiptir. Işık hızının çeyreği kadar.
Nötron yıldızının bir diğer önemli özelliği yüzeyindeki demirin uzun demir atomu zincirleri halinde polimerize olmasıdır. Buna neden olansa nötron yıldızının 1012 gauss'un (Dünya'nın manyetik alanı 0,5 gauss) üzerindeki çok güçlü manyetik alanıdır. Bu manyetik alana maruz kalarak sıkışan ve esneyen atomlar uzar ve tek tek birbirine bağlanır. Yüzeyin altına inildiğinde ise buradaki basınç atomların bile var olamayacağı kadar yüksektir.
Tüm büyük nesnelerin ışık ışınlarını bükebildiği bilinir ancak nötron yıldızı bunu tamamen yeni bir seviyeye taşıyor. Ortalama bir nötron yıldızının yerçekim alanı Dünya'dan yaklaşık 200 milyar kat daha yüksek. Bu durum, nötron yıldızının bizden uzağa bakan tarafından yayılan ışığın aşırı oranda bükülmesine ve yıldızın normalde görünür olmayan tarafının görünmesine neden oluyor. Nötron yıldızının yerçekimi alanı o kadar güçlüdür ki yakınındaki yıldızdan yayılan ışık bazı uç durumlarda başka bir yere kaçamaz ve yıldızın tüm yüzeyinin tek bir noktadan görünebilmesine neden olur.
Nötron Yıldızı Çeşitleri
Pek çok nötron yıldızı yeterince radyasyon yaymadığı için tespit edilemiyor. Tespit edilmeleri belirli koşulların yerine gelmesine bağlı. X Işını yayan süpernova kalıntılarının ortasında bir avuç nötron yıldızına rastlamak yaygındır.
Nötron yıldızının en sık tespit edilen türü çılgınca hızlarda dönerek kuvvetli manyetik alan oluşturan pulsar ve magnetar çeşitleridir. İkili sistemde oldukları zaman komşu yıldızın materyalini çekerek bir araya toplar ve toplanan materyalin artan yerçekimi enerjisi elektromanyetik radyasyon oluşturur. Aşağıda nötron yıldızının iki genel sınıfının ayrıntıları yer alıyor: Pulsarlar ve magnetarlar.
Pulsar
Çoğu nötron yıldızı pulsardır. 1967'de pulsarların keşfedilmesiyle nötron yıldızının varlığına dair ilk kanıt elde edildi. Pulsarlar, her dönüş başına bir kez radyasyon atımı yapan nötron yıldızlarına deniyor. Bu atımları milisaniye ile saniye arasında değişen düzenli aralıklarla yapıyorlar. Pulsarın manyetik alanı çok güçlüdür ve çoğu zaman dönme ekseniyle hizalı değildir. Bu yüzden, iki zıt kutuptan yaydığı parçacık ve ışık demetleri yıldız dönerken etrafa saçılır ve Dünya'nın görüş alanın girdiğinde teleskobumuzda bir parlama görülür.
Pulsarı bu anlamda bir deniz feneri ışığı gibi düşünebilirsiniz. Deniz feneri geceleri gökyüzüne ışık huzmesi yayar. Işık sürekli olarak parlar ancak yalnızca doğrudan size döndüğünde görürsünüz.
Yayılan radyasyon genellikle radyo dalgası olur ancak bir pulsarın optik, X-ışını ve gama ışını dalga boylarında atım yaptığı da biliniyor. Örneğin çok kısa periyotlu pulsarlardan Yengeç (NP 0532) ve Vela pulsarının (sırasıyla 33 ve 83 milisaniye) beyaz cüce olma ihtimalleri yoktur. Pulsarın yaptığı bu seri atımlar tıpkı bir dinamo gibi, dönüş hareketinden doğan güçlü manyetik alanın ürettiği elektrodinamik bir olaydır.
Dünya'ya en yakın nötron yıldızı 500 ışık yılı uzaklıkta olduğundan şimdilik güvendeyiz.
Radyo dalgası yayan pulsarlarda yıldızın yüzeyindeki nötron bozunuyor ve proton ile elektrona dönüşüyor. Bu yüklü parçacıklar yüzeyden salınmaya başladığında yıldızla birlikte dönmekte olan yoğun manyetik alana girer. İvmelenerek ışık hızına yaklaşan parçacıklar senkrotron emisyonu yoluyla elektromanyetik radyasyon yayar. Bu radyasyon, pulsarın manyetik kutuplarından salınan yoğun radyo ışınları halini alır.
X Işını kaynağı olan Hercules X-1 gibi birçok ikili yıldız sistemi nötron yıldızı içeriyor. Bu türden kozmik nesneler, komşu yıldızdan gelen materyalleri sıkıştırarak uzaya X ışını gönderirler
Magnetar
Başka bir nötron yıldızı türü de magnetar adını taşıyor. Tipik bir nötron yıldızında, manyetik alan Dünya'nın manyetik alanının trilyonlarca katı olur; ancak magnetarda aynı manyetik alan akıllara zarar bir şekilde 1000 kat daha güçlüdür.
Tüm nötron yıldızlarında kabuk ile manyetik alan birbirine kilitli şekildedir. Yani birindeki değişiklik diğerini de etkiliyor. Kabuk muazzam bir baskı altındadır ve yapacağı en küçük bir kımıldama patlayıcı etki gösterir. Kabuk ve manyetik alan birbirine bağlı olduğundan bu patlama manyetik alan boyunca yayılır.
Büyük manyetik alanı olan bir magnetarda, kabuktaki hareketler nötron yıldızının elektromanyetik radyasyon biçiminde çok miktarda enerji salmasına neden oluyor. SGR 1806-20 adlı magnetar saniyenin her onda birinde Güneş'in son 100.000 yılda yaydığından daha fazla oranda enerji açığa çıkaran bir patlama yaşar.
Nötron Yıldızının Keşfi
Nötron yıldızları, uzun zamandır astrofizik teoride tahmin edilen nesneler olmasına rağmen bilim adamları nötron yıldızını ilk kez 1967'de keşfettiler. Bu onur Jocelyn Bell adında bir yüksek lisans öğrencisine aittir. Güneş Sistemi'nin dışındaki bir pulsardan gelen tekrarlı radyo sinyallerini fark etmiştir. 1974 Nobel Fizik Ödülü keşfin tez danışmanlığını yapan Anthony Hewish'e verildi. Bunun dışında, Çinliler 1054'te bir süpernovanın patladığını görmüşlerdir. Bu yıldız kalıntısı şimdi Yengeç Bulutsusu'nun kalbindeki ünlü pulsar halini almış durumda.
Nötron Yıldızı Hakkında Sık Sorulanlar
Nötron yıldızı nedir?
Nötron yıldızı, büyük bir yıldızın süpernova patlaması geçirmesi ve çekirdeğinin yerçekimi kuvveti altında çökmesiyle oluşan son derece yoğun bir nesnedir. Nötron yıldızları neredeyse tamamen nötronlardan oluşur ve güneşten daha büyük bir kütleye sahip olup yaklaşık 20 kilometre çapında bir küreye sığdırılmıştır.
Nötron yıldızlarını bu kadar yoğun yapan nedir?
Nötron yıldızları inanılmaz derecede yoğundur çünkü kütleleri küçük bir hacme sığdırılmıştır. Bunun nedeni, yıldızın çekirdeğinin, nötronların artık daha fazla sıkıştırılamayacak kadar sıkı bir şekilde bir araya geldiği bir noktaya ulaşana kadar yerçekimi kuvveti altında çökmesidir.
Nötron yıldızlarını nasıl tespit ederiz?
Nötron yıldızları radyo ve X-ışını teleskopları da dahil olmak üzere çeşitli yöntemlerle tespit edilebilir. Tipik olarak ikili yıldız sistemlerinde bulunurlar, burada hızla dönerken radyasyon yayarlar ve manyetik alanlarından enerji açığa çıkarırlar.
Nötron yıldızlarını incelemenin olası kullanım alanları nelerdir?
Nötron yıldızlarını incelemek, bilim insanlarının aşırı koşullar altında maddenin özelliklerinin yanı sıra yerçekimi ve manyetizma fiziğini daha iyi anlamalarına yardımcı olabilir. Ayrıca nötron yıldızları, kuantum mekaniği ve genel görelilik teorilerini test etmek için doğal laboratuvarlar olarak hizmet edebilir.
Nötron yıldızlarının yarattığı herhangi bir tehlike var mı?
Nötron yıldızları tipik olarak Dünya'dan uzakta bulundukları için insanlar için doğrudan bir tehlike oluşturmazlar. Bununla birlikte, güçlü manyetik alanları ve radyasyon emisyonları, çevrelerindeki uzay araçları ve diğer teknolojik sistemler için tehdit oluşturabilir.
Kaynaklar: