Büyük Kütleli Cisimlerin Çarpışması Sırasında Ağır Metal Oluştuğuna Yönelik On Yıllardır Devam Eden Teorik Tartışmalar, Deneysel Verilerle Nihayet Doğrulandı!
İki nötron yıldızının çarpışması sadece uzay-zaman dokusunu bozmakla kalmaz; aynı zamanda nötronların yüksek enerjisi, yeni ağır metalleri meydana getirir. Gök bilimciler aslen teorik olarak ileri sürülen bu olguyu ilk defa gerçekten gözlemeyi başardılar. 2017 yılında yapılan spektral analizler, ikili bir nötron yıldızı çarpışmasında ağır stronsiyum oluşabileceğini doğruladı. Stronsiyum, altın, kurşun veya uranyum yalnızca böyle güçlü kozmik çarpışmalar sırasında ortaya çıkabilmektedir.
Periyodik tabloda yer alan çoğu element, Büyük Patlama’dan hemen sonra oluşan uzay-zaman dokusunda Evren’in ilk yıllarında henüz var olmamışlardı. O zaman uzay-zamanı dolduran elementler, hidrojen ve bir miktar helyum ile lityumdu. İlkel yıldızların oluşmaya başlamasıyla birlikte atomlar, nükleer füzyonla birlikte ilk ağır elementleri oluşturmaya başladılar.
Buna rağmen bu ilk oluşan yıldızlardaki nükleer füzyon, demirden daha ağır atom çekirdeği üretme gücüne sahip değildi. Mevcut teoriye göre bu tür elementler, nötronların, ayrı ayrı ve kademeli olarak mevcut atom çekirdeğine bağlanması olarak bilinen nötron yakalanması olgusuyla oluştular. Radyoaktif bozunma nedeniyle, bu nötronların bazıları protonlara dönüşerek yeni bir element yaratma gücünü sahip oldular.
R İşlemi (R Süreci) Nerede Gerçekleşir?
Sonuç olarak, platin, altın, uranyum veya plütonyum gibi ağır metaller Büyük Patlama’dan sonra başka olgu ve olaylarla meydana gelmiş olmalıdır. Mevcut teorilerimize göre bu oluşum biçimine R işlemi denmektedir. Bu bir nötron yakalama olgusudur. Sıradan bir nötron yıldızının yoğunluğu o kadar fazladır ki, yoğunluğu 1022 kg/cm3 olabilir. Bu durumda nötronlar bozunarak protonlara dönüşür ve atom numaraları değişmesiyle yeni metalleri oluştururlar.
Bununla birlikte, şimdiye kadar bilimde bu R sürecinin uzay-zaman içinde hangi koşullarda ve nerede meydana geleceği hakkında birçok tartışma bulunmaktaydı. Kopenhag Üniversitesi’nden yazar Darach Watson söyle diyor:
Şimdiye kadar, keşfedilen nötron yakalama olarak bilinen ve periyodik tablodaki daha ağır elementleri oluşturan sürecin nerede gerçekleştiğini bilmiyorduk; ancak bu araştırma, onlarca yıldır süregelen bu tartışmanın kökenine dair son faza girdiğimizi gösteriyor.
Bazı gökbilimciler ağır metallerin tek kaynağı olarak süpernova patlamalarını görürken, bazı gökbilimciler nötron yıldızlarının çarpışması veya kaynaşmasını kaynak gösteriyordu. Ancak bir tarafın iddialara rağmen, gökbilimciler iki yıl öncesine kadar güçlü yıldızların çarpışmasını hiç gözlemlememişlerdi. Bu nedenle varsayımları sınamak mümkün değildi.
Ağustos 2017’de bu durum değişti. Kütleçekim-dalga dedektörleri LIGO ve VIRGO yardımıyla gökbilimciler ilk defa iki nötron yıldızının çarpışmasını gözlemleyebildiler.
Gökbilimciler, Şili’deki Avrupa Güney Gözlemevi’nin (ESO) Very Large Teleskobu’nun (VLT) üzerindeki X-Shooter spektrografı yardımıyla nötron yıldızlarının çarpışması sırasında kaydedilen verileri değerlendirdi. Bu spektrumların ilk analizi, bize bu çarpışmada henüz bilmediğimiz bir elementin ortaya çıktığını gösterdi.
Bu gelişmeden yeni haberiniz oluyorsa şaşırmayın; çünkü 2017’deki bu ilk bulgular ancak 2019 yılının sonunda yeniden oluşturulan simülasyon modelleri aracılığıyla doğrulanabildi. Hatta daha da ilginç bir şekilde, bu simülasyon aracılığıya, stronsiyum elementinin spektrum emiliminin yalnızca bu tarz büyük iki nesnenin çarpışmasıyla meydana çıkabileceği görüldü. Watson şöyle diyor:
Nötron yıldızlarının çarpışmasının evrende bu elementi yarattığını kanıtladık.
Dünya üzerinde, stronsiyum toprakta doğal olarak bulunur; özellikle de bazı minerallerde yoğun olarak bulunmaktadır. Stronsiyum genellikle havai fişeklere parlak kırmızı bir renk vermek için kullanılır. Ancak bu araştırma, Dünya gezegeninde mevcut olan bu elementin kökeninin ancak gezegenimizin oluşum süreci veya hemen sonrasında, ona yakın iki nötron yıldızının çarpışması sonucunda uzay-zamana saçmasından olduğunu gösterdi.
- Türev İçerik Kaynağı: Wissenschaft| Arşiv Bağlantısı
- Watson, et al.Identification Of Strontium In The Merger Of Two Neutron Stars. (2020, Şubat 22). Alındığı Tarih: 22 Şubat 2020. Alındığı Yer: Natur | Arşiv Bağlantısı
