Evrende En Büyük Yıldız Güneşin ortalama bir yıldız olduğu “herkesçe bilinen bir gerçektir” -ve tırnak içindeki ifade bir uyarı niteliğinde olmalıdır-.
Ama öyle değil, hatta yakından bile alakası yok: Güneş, kütle bakımından yıldızların en üst %90’lık diliminde yer alıyor. Bunun nedeni, evrendeki yıldızların yarısından fazlasının, Güneş’in kütlesinin yarısı ile %10’undan daha azına sahip, küçük, soğuk kırmızı cüceler, sönük ampuller olmasıdır. Alt sınır Güneş’in kütlesinin yaklaşık %7 ila %8’i civarındadır; bundan daha azı, bir yıldızı yıldız yapan temel özellik olan nükleer füzyonu sürdürmek için çekirdekte yeterli basınç olmaması anlamına gelir .
Peki ya diğer uç? Bizimkinden çok daha büyük yıldızlar var. Bir yıldızın kütlesinin üst sınırı var mı?
Evet, var ve bazı yıldızların bu sınıra yaklaştığını görüyoruz. Ancak çok yaklaştıklarında o kadar çok enerji üretiyorlar ki kendilerini parçalıyorlar. Bu “çok yakın” bölgenin yıldız kütlesi için kesin bir sınır olmamasının bir nedeni de değerinin zaman içinde değişmiş olmasıdır!
Tüm bunların eğlenceli bilimsel yönlerine dalmadan önce, burada boyut veya ağırlıktan ziyade kütlenin neden önemli olduğunu hatırlayalım. Boyut bir sorun çünkü yıldızların iyi tanımlanmış yüzeyleri yok ve bu sorun bir yıldız ne kadar büyük olursa o kadar kötüleşiyor; en büyükleri o kadar şişkin ki, merkezlerinden uzaklaştıkça sis bulutları gibi kayboluyorlar. Ağırlık işe yaramaz çünkü kütlenin sadece ikinci dereceden bir ölçüsüdür; daha doğrusu, kütleye sahip bir nesne üzerindeki yerçekimi kuvvetinin ne kadar güçlü olduğunun bir ölçüsüdür. Dünya’da da Ay’da da aynı kütleye sahipsiniz, ancak Ay’ın yerçekimi daha zayıf olduğu için farklı ağırlıktasınız. Evrende En Büyük Yıldız
Kütle çok önemlidir çünkü bir yıldızı tanımlayan hassas dengeyi, yani yerçekiminin içe doğru çekimi ile yıldızın çekirdeğinden yayılan ışığın dışa doğru itmesi arasındaki dengeyi belirler. Yerçekimi doğrudan kütlenin bir sonucudur, ancak bir yıldızın çekirdeğinde üretilen enerji miktarı da kütleden kaynaklanır. Yıldız ne kadar kütleli olursa, yıldızın merkezinde o kadar fazla basınç olur ve o kadar ısınır.
Bir yıldızın yaydığı ışık, nükleer füzyondan kaynaklanır; özellikle, hidrojen atomlarının helyum oluşturacak kadar sıkıca sıkıştırılmasıyla ( gerçek süreç biraz daha karmaşık olsa da ). Bu, enerjiyi çoğunlukla gama ışınları şeklinde açığa çıkarır ve bu ışınlar çevredeki madde tarafından emilerek onu ısıtır. Füzyon hızı, yıldızın çekirdek sıcaklığına bağlıdır ve bu sıcaklık da, evet, kütlesine bağlıdır. Aslında, hız çekirdek sıcaklığına çok güçlü bir şekilde bağlıdır: Güneş gibi bir yıldızda, füzyon hızı sıcaklığın dördüncü kuvvetiyle orantılıdır, bu nedenle sıcaklıktaki küçük bir değişiklik, çekirdeğin enerji üretme hızını büyük ölçüde etkiler.
Daha büyük kütleli yıldızlar, sıcaklığa inanılmaz derecede bağımlı olan farklı bir füzyon süreci kullanırlar ; füzyon hızı, sıcaklıkla yaklaşık 20. kuvvete kadar artabilir! Bu bağlantı o kadar güçlüdür ki, büyük bir yıldızın çekirdeğindeki sıcaklığın iki katına çıkarılması, enerji üretim hızını bir milyon kat artırır .
Yıldızların neden ancak belirli bir büyüklüğe ulaşabildiğini şimdi anlayabilirsiniz. Çok fazla kütle eklenirse, yıldızın çekim gücü artar, çekirdekteki basınç yükselir, sıcaklık artar ve ardından füzyon oranı hızla yükselir. Yıldızın üst katmanlarına çok fazla enerji aktarılırsa, bu katmanlar o kadar ısınır ki sadece genişlemekle kalmaz; aynı zamanda maddeyi de dışarı atarak kütle kaybederler. Bu, bir yıldızın ne kadar büyük olabileceğini sınırlayan negatif bir geri besleme döngüsü oluşturur. Ayrıca, bu çılgın durumdaki yıldızlar çok kararlı değildir; füzyon oranı çok değişken olabilir ve yıldız inanılmaz derecede şiddetli nöbetler geçirir. Evrende En Büyük Yıldız
Yıldız kütlesinin teorik üst sınırı diğer faktörlere de bağlıdır, ancak muhtemelen Güneş’in kütlesinin yaklaşık 300 katıdır. Bu kadar büyük yıldızlar inanılmaz derecede nadirdir ve 200 Güneş kütlesinden fazla olan sadece birkaç yıldız bilinmektedir. Bildiğimiz en büyük kütleli yıldız, Samanyolu’nun uydu galaksisi olan Büyük Macellan Bulutu’ndaki devasa bir yıldız olan R136a1’dir . Yaklaşık 160.000 ışık yılı uzaklıkta bulunuyor – ki bu benim için sorun değil! Güneş’ten yedi milyon kat daha fazla enerji yayıyor, bu yüzden onu farklı bir galakside tutmak oldukça iyi bir fikir.
R136a1 , ilk keşfedildiğinde tek bir yıldız olduğu düşünülen R136 adlı bir yıldız kümesinin parçasıdır . Bu bir sorun teşkil ediyordu çünkü R136 o kadar parlaktır ki, bu kadar parlak olabilmesi için Güneş’in kütlesinin binlerce katına ihtiyacı vardı. Ancak Hubble Uzay Teleskobu gözlemleri, aslında küçük bir yıldız kümesi olduğunu doğruladı. En parlak üyesi olan R136a1, yine de devasa bir yıldızdır: Güneş’in kütlesinin yaklaşık 290 katına sahip olduğu tahmin ediliyor; bu da teorik sınıra yakın. Muhtemelen sadece yaklaşık bir milyon yaşında ve bir süpernova olarak patlamadan önce yaklaşık iki milyon yıl daha varlığını sürdürecek.
R136a1 kütle ölçeğinin en üst noktasına çok yakın olduğu için, bu kadar büyük kütleye sahip başka bir yıldız bulmamız pek olası değil. Ancak durum her zaman böyle değildi.
Bir yıldızın ne kadar büyük olabileceğini etkileyen bir diğer faktör de dış katmanlarındaki ağır elementlerin bolluğudur. Bu elementlerin çoğu, yıldızın içinden gelen enerjiyi emmede çok iyidir ve bu da yıldızı daha sıcak hale getirir. Yıldız çok ısınırsa, bu dış katmanları uzaklaştırır. Yani, tıpkı baharatlı bir sos gibi, az miktarda ağır element bile büyük bir etkiye sahip olabilir. Evrende En Büyük Yıldız
Evrenin çok genç olduğu dönemde ise bu elementler henüz mevcut değildi! Başlangıçta, evrendeki madde neredeyse tamamen hidrojen ve helyumdan oluşuyordu (sadece az miktarda lityum gibi daha ağır elementler de vardı). Büyük yıldızlar daha sonra daha ağır elementler üretmeye başladılar; önce bu elementleri çekirdeklerinde füzyon yoluyla ürettiler, ardından da kaçınılmaz olarak süpernova olarak patladıklarında daha fazlasını üreterek, yeni nesil yıldızlar için gaz bulutları oluşturdular. Bugün bu elementler nispeten yaygın, ancak ilk nesil yıldızlar ortaya çıktığında durum böyle değildi. Bu nedenle, bu ilk yıldızlar inanılmaz derecede büyük kütleli olabiliyordu : bazı modeller, Güneş’in kütlesinin binlerce katına sahip olabileceklerini gösteriyor!
Bu ilk nesil yıldızların hepsi evrenin varoluş zaman çizelgesinin başlarında var olmuş ve ölmüştür ve ışıkları bize ulaşmak için o kadar uzak bir yol kat etmiş olmalıdır ki, muazzam parlaklıklarına rağmen, onları görsek bile çok sönük görüneceklerdir; henüz doğrulanmış bir ilk nesil yıldız görülmemiştir ( ancak en az bir aday vardır ).
Gökbilimciler elbette onları yoğun bir şekilde arıyorlar. Doğrulandıklarında, bir yıldızın ne kadar büyük olabileceğine dair tahminimizi büyük ölçüde artırmamız gerekecek; belki bugün değil ama bir zamanlar. Ve bunu başardığımızda, yıldızların nasıl doğduğu, nasıl yaşadığı ve nasıl öldüğü konusunda bir başka önemli faktörü öğrenmiş olacağız; ve tüm bunların, yıldızların neyden oluştuğuna ve evrenin tarihinde onları ne zaman gördüğümüze bağlı olduğunu anlayacağız. Evrende En Büyük Yıldız
(My Biggest Star is My Hanen this article is dedicated to her… W/LOVE )
