Astronomi ve Kozmoloji

Yıldız Tozu Nedir? Tam Olarak Ne Kadar Yıldız Tozuyuz?

Mutlaka bir yerlerde Carl Sagan’ın “DNA’mızdaki nitrojen, dişlerimizdeki kalsiyum, kanımızdaki demir, elmalı turtamızdaki karbon, çöken yıldızların içlerinde yapıldı. Bizler, yıldızların malzemesinden yapıldık.” sözünü duymuşsunuzdur. Bu söz dilimize “Hepimiz yıldız tozuyuz olarak yerleşmiştir. Peki tam olarak bu ne anlama gelmektedir? Yıldız tozu nedir? Ve bir insan ne kadar yıldız tozundan oluşmaktadır?

Yıldız tozu yıldızlararası bölgede bulunan ve kökeni farklı kaynaklardan gelen maddelerdir. Yıldızlar hayatlarının farklı dönemlerinde toz parçacıkları salarlar. Yıldız tozunun ana kaynaklarından biri süpernovalardır. On solar kütleden daha ağır olan yıldızların hayatı sona erdiğinde büyük bir patlama gerçekleşir. Daha önceki ölçümlere bakarak 2,5 milyon yıl önce Güneş Sistemi’nden çok da uzakta olmayan bir noktada bir süpernova patlaması gerçekleştiğini biliyoruz. Patlamanın kalıntıları Dünya’ya kadar geldi. Bunun kanıtlarından birisi Bunlardan biri iron-60 isimli bir radyonüklid izotopu. Bu element Dünya’da doğal yollarla oluşmuyor. Ancak okyanusların altındaki ferromangan katmanlarda bulundu.

Yengeç Bulutsusu, yaklaşık 1.000 yıl önce patlayan devasa bir yıldızdan kalan bir süpernova kalıntısı. Bunun gibi süpernovalar, maddeyi ışık yılı uzağa püskürtmeye, hatta Dünya’ya radyoaktif atomlar yağdırmaya eğilimlidir.

Gerçekten Bizler de Yıldız Tozları mıyız?

Kemikleriniz, organlarınız, kaslarınız gibi vücudunuzun içinde bulunan şeylerin hepsi çeşitli molekül ve atomlardan yapılmıştır. Ama bu küçük malzemeler nereden geldi? Ve nasıl yapıldı? Bu soruların cevabı, bizi evrenin şu an olduğundan daha farklı olduğu ancak aynı fizik yasalarının çalıştığı çok uzun zaman öncesine götürecektir. Büyük Patlama’dan hemen sonra en basit atom türü oldukları için ilk olarak hidrojen atomları oluşmuştur. Hidrojen atomları, çekirdeğinde yalnızca bir proton içerir ve bu da onu periyodik element tablodaki birinci element yapar.

Kabaca 300 milyon yıl sonra hidrojen atomları yerçekimi kuvveti etkisiyle bir araya toplanmaya başladı. Bu kümelerin boyutları büyüdükçe, merkezdeki basınç da arttı. Bu nükleer füzyon olarak da bilinen bir süreç başlattı. Yüksek sıcaklık ve basınç altında, çekirdekler bir araya gelip kaynaştı. Böylece iki protondan oluşan tek bir çekirdek ortaya çıktı. Çekirdeğinde iki proton bulunan bir atom Helyumdur. Bu nedenle helyum, periyodik tabloda ikinci sıradadır.

Hidrojenin helyuma dönüşmesiyle ortaya büyük miktarda ışık ve enerji de çıkmaktadır ve bu bizim genel anlamda tanımladığımız yıldızdır. Zaman içinde helyum hidrojenle kaynaştırarak çekirdeğinde üç proton bulunan lityumu oluşturur. Sonrasında da bu füzyon süreci arasında Dünya’daki hayat için gerekli olan karbon ve oksijen de dahil diğer elementleri oluşturarak devam eder.

“Hepimiz kardeşiz. Aynı süpernovadan doğduk.”

Allan Sandage

Yaşam İçin Gerekli Elementlerin Oluşumu

Dünyadaki en yaygın altı yaşam elementi karbon, hidrojen, nitrojen, oksijen, sülfür ve fosfor olarak bilinir. Aynı elementler Samanyolu galaksimizin merkezinde de bol miktarda bulunmaktadır. Görsel kaynak: Dana Berry / SkyWorks Digital In

Genel fikir anlattığımız gibi oldukça basit görünebilir ancak bahsettiğimiz şey nükleer fiziktir. Yani yakından bakıldığında aslında karmaşık bir yapbozdur. Bu nedenle füzyon süreci aslında periyodik tablodaki tüm elementleri sırayla oluşturmaz. Ancak genel olarak, bir yıldızın füzyon süreci ile periyodik tablodaki demire kadar olan tüm elementleri ürettiğini söyleyebiliriz.

Çekirdeğinde 26 proton bulunan element demirdir. Yukarıda bir yıldızın enerji yaydığından bahsetmiştik. Bununla birlikte atomlar büyüdükçe salınan enerji miktarı azalır. Sonunda demirde, hiç enerji açığa çıkmaz. Demirden daha ağır her şey bir yıldızın merkezindekinden daha sıcak ve daha fazla basınç içeren bir ortamda üretilmiş olmalıdır. Patlayan bir yıldız bunun için biçilmiş kaftandır.

Bir yıldız yeterince demir oluşturduktan sonra füzyon durur ve yanan çekirdek soğumaya başlar. Artık yıldız soğuduğuna göre, çekirdek genişlemez ve yerçekimi etkisiyle yıldız çökmeye başlar. Sonunda yıldız şiddetli bir biçimde patlar ve muazzam miktarda enerji açığa çıkarır. Buna süpernova diyoruz! Bir süpernovanın kalıntıları, evrende bir gün diğer yıldız tozlarıyla bir araya gelerek yeni bir yıldız doğuracaktır. Evrenin yaşam döngüsü bu biçimde devam edecektir. Sagan “Hepimiz yıldı tozuyuz” derken bu süreci anlatmaya çalışmaktadır. Etrafımızdaki ve içimizdeki her şey yıldızların içindeki füzyon fırınlarında üretilmiştir. Bu da bizi çevremizdeki evrenin ayrılmaz bir parçası yapar.

Peki Vücudumuzda Tam Olarak Ne Kadar Yıldız Tozu Var?

İnsanlar çoğu elementi yıldızlarla paylaşsa da, bu elementlerin oranları insanlar ve yıldızlar arasında farklılık gösterir. Örneğin, insanların kütle olarak yaklaşık yüzde 65 oksijendir, oysa oksijen uzayda ölçülen tüm elementlerin yüzde 1’den daha azını oluşturur.

Hidrojen atomları yukarıda da aktardığımız gibi evrendeki ilk atomlardır. Bu nedenle onları yıldız tozu kategorisine dahil etmiyoruz. Bu durumda vücudumuzda kaç hidrojen atomu olduğunu bilirsek, geri kalanının yıldız tozu olduğunu söyleyebiliriz. Vücudumuz kabaca 7×1027 atomdan oluşur. (Bu elbette yaklaşık bir sayıdır.) Bunun ise yaklaşık 4.2×1027 tanesi hidrojen atomudur. Basit bir çıkarma işlemi bize 2.8×1027 gibi bir yıldız tozu olarak adlandırılabilecek atom sayısı verir. Yani vücudumuzdaki atomların %40’ı “yıldız tozu” dur.

Bununla birlikte, vücudumuzun içerdiği hidrojenin (vücudumuzun yaklaşık% 9,5’ini oluşturur) ve lityumun bir kısmının Büyük Patlama kaynaklı olması da mümkündür. Yıldızlara bakıp dilek tutarken aklınızda bulunsun; çünkü bizler gerçekten Carl Sagan’ın da dediği gibi yıldız tozuyuz. Bu nedenle kendinizin kıymetini biliniz.

Kaynaklar ve İleri Okumalar:

Matematiksel

Sibel Çağlar

Merhabalar. Matematik öğretmeni olarak başladığım hayatıma 2016 yılında kurduğum matematiksel.org web sitesinde içerikler üreterek devam ediyorum. Matematiğin aydınlık yüzünü paylaşıyorum. Amacım matematiğin hayattan kopuk olmadığını kanıtlamaktı. Devamında ekip arkadaşlarımın da dahil olması ile kocaman bir aile olduk. Amacımıza da kısmen ulaştık. Yolumuz daha uzun ama kesinlikle çok keyifli.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Başa dön tuşu