Güneş 5 Milyar Sonra Dünya'yı Yutacak mı?
önce, güneş'e ne olacağını ve neden öyle olacağını anlamak gerek. biraz başa saracağım ve güneş'in yaşam evrelerini anlatacağım çünkü yıldızlar da insanlar gibi doğar, gelişir ve ölür.
bu ön bilgi kısmını okumak istemeyenler doğrudan güneş'in ölümü ve sonuç kısımlarına geçebilirler.
doğum aşaması
uzayda yer yer, adına moleküler bulut dediğimiz gaz ve toz bulutları var. bunun gibi:
bu bulutlar yeterince yoğun oldukları ve belirli bir alt kütle sınırına ulaştıkları zaman burada fizik kanunları, yıldız oluşturmak üzere devreye girer. kendi yoğunluğu altında merkez bölgesi çökmeye başlayan bir bulutta, merkezî bölge sıkıştıkça buradaki madde yoğunluğu (yani kütle) artmaya başlar. buna bağlı olarak kütle çekim kuvveti gitgide güçlenir ve yakın çevredeki gaz moleküllerini de yavaş yavaş etrafına toplamaya başlar.
kütle çekim enerjisi, merkeze doğru toplanan gazı ısıtmaya başladığında bu gazlar ışıma yapmaya (yani radyasyon yaymaya) başlar. olayın henüz başlarında, bu ışıma uzaya dağılabilir ama maddenin merkeze yığılması devam ettikçe ortaya çıkan sıkışık, yoğun yapı ışımayı içeriye hapseder. bu durumda sıcaklık gittikçe artar; ta ki merkezde nükleer füzyonu başlatacak sıcaklığa erişene dek.
cismin bu hâline ön yıldız (protostar) adı verilir.
--- bahtsız olanlar ---
merkezdeki sıcaklık füzyonu başlatacak seviyeye ulaşamazsa, cisim bir kahverengi cüce olarak kalır.
hayatının baharı
merkezde sıcaklık 10 milyon kelvini bulduğu zaman artık 4 hidrojen çekirdeği kaynaşarak 1 helyum oluşturmaya başlar. meşhur denklemimiz e = mc^2 burada olan biteni anlamamıza yardımcı olur. 4 hidrojenin kütlesi, 1 helyumun kütlesinden daha fazladır. aradaki farka karşılık gelen kütle, enerji olarak açığa çıkmaya başlar. işte bir yıldızın enerji üretim mekanizması budur. ön yıldız artık gerçek bir yıldız olmuştur. teknik olarak buna anakol yıldızı adı verilir.
anakol yıldızları, dengede olan yıldızlardır. içeride üretilen enerjiden kaynaklanan ve dışarıya doğru olan ışınım basıncı ile yıldızı merkeze doğru çeken kütle çekim kuvveti dengededir. yıldızın ömrü denge bozulana, yani merkezdeki hidrojen bitene dek sağlıklı bir şekilde devam eder.
merkezde hidrojen ya da genel ifadeyle yakıt bitince ne olur? ne olacağını belirleyen şey, yıldızın doğum aşamasındaki kütlesinin büyüklüğüdür.
ölüm
yukarıda da belirttiğim gibi, yıldızın nasıl öleceği, onun başlangıçtaki kütlesinin belirlediği bir durumdur.
küçük kütleli yıldızların kütlesi, güneş kütlesinin 0,6 katı ile 2 katı arasında değişir. "güneş kütlesi ne kadar ki?" diyenler için:
1.990.000.000.000.000.000.000.000.000.000 kilogram
bu yıldızların sonu beyaz cüce olmaktır.
orta kütleli yıldızlar, güneş'in kütlesinin 2 katı ile 8 katı arasında kütleye sahip olan yıldızlardır.
bunların sonu da beyaz cücedir.
büyük kütleli yıldızlar, 8 güneş kütlesinden daha fazla kütleye sahip olanlardır.
bunların sonu nötron yıldızı ya da kara deliktir.
küçük kütleli yıldızlar, büyük kütleli yıldızlara göre çok daha uzun yaşarlar. mesela küçük bir yıldız milyarlarca yıl yaşayabilirken dev bir yıldızın ömrü birkaç milyon yıl içerisinde biter.
güneş'in ölümü
genel konuşmayı bırakıp güneş için konuşalım.
güneş küçük bir yıldız. bu nedenle de ömrü oldukça uzun. şu ana dek yaklaşık 4,5 milyar yıldır enerji ürettiğini biliyoruz. bir bu kadar daha ömrü olduğunu söyleyebiliriz. tabii her şey şu anki şekilde, yani olması gerektiği gibi ilerler ve bambaşka bir durum ortaya çıkmazsa...
güneş bir anakol yıldızı. yani merkezinde hâlâ nükleer füzyon devam ediyor. aslında merkez dediğim çekirdek bölgesi, güneş hacminin sadece %1'ine yakın bir kısmını oluşturur ama kütlece hemen hemen güneş'in 1/3'ü bu bölgeye toplanmış durumda.
çekirdek dışında kalan üst katmanlarda çok fazla hidrojen bulunur ancak bunların hepsi füzyon sürecine katılmaz. burada şöyle bir sistem var: çekirdek, üst katmanlardan çok daha sıcaktır. sıcak madde genleşerek üst katmanlara doğru çıkar. üst katmanlardaki daha soğuk madde de alta, yani çekirdeğe doğru çöker. tıpkı sıcak ve soğuk havanın yer değiştirmesi gibi. yani burada konveksiyon hareketleri vardır.
konveksiyonla çekirdeğe taşınan hidrojen, füzyon sürecine katılabilir ama çekirdeğe ulaşmayan hidrojenlerin enerji üretimine bir katkısı yoktur.
çekirdekteki hidrojen helyuma çevrilip tüketilirken, elde edilen helyum, bir nükleer atık gibi çekirdekte birikmeye başlar. normalde güneş'in çekirdeğinde helyumu da füzyona sokacak kadar basınç ve yoğunluk mevcut değildir ve enerji üretimi bir an durur ama tek seferliğine, yıldızımızın hayatına devam etmesi için bir şans doğar: çekirdekte biriken bu helyum kabuk enerji üretimi durduğu için büzülmeye başlar ve ön yıldızın ışımayı hapsettiği aşamadakine benzer bir şekilde içerideki enerjiyi kısa bir süreliğine hapseder. sonuç olarak sıcaklık bir anlığına öyle yükselir ki, çekirdeği ve helyum kabuğu saran hidrojen zarfta yeniden füzyon başlar. anlık enerji üretiminden kaynaklanan ışınım basıncı da bir anda yükselir.
bu aşamada, bir anda artan ve yıldızı merkezden dışarıya doğru iten ışınım basıncı, yıldızı merkeze doğru çeken kütle çekimini bir süreliğine yener. bunun sonucunda tüm katmanlar uzaya doğru itilir ve güneş hacimce genişler.
hidrojen zarfta füzyon -bir önceki sefer olduğu gibi- bitince yine benzer durum yaşanır. çekirdek büzülür ve büzülme sonucunda çekirdek sıkıştıkça, kütle çekim enerjisi yine merkez bölgeyi fazlasıyla ısıtır. tekrar bir hidrojen füzyonu başlatacak duruma gelir. enerji üretimi yeniden başlar. ışınım basıncı kütle çekimini yine yener ve güneş yine genişler.
değişen yıldız dediğimiz yıldızlardaki olay budur. bu yıldızlar parlaklıklarının artıp azalması ile karakterizedir. bu parlaklık değişiminin nedeni, yıldızın genişlerken ve büzülürken bir ısınıp bir soğumasıdır. güneş bu aşamada artık anakol yıldızı olmaktan çıkmış ve bir değişen yıldız olmuştur.
tüm bu aynı aşamalar birkaç yıl boyunca genişleme ve büzülme biçiminde arka arkaya tekrar eder. ne zamana dek? merkezde füzyona sokacak hidrojen tükeninceye dek.
hidrojen tükendiğinde artık bölgede bol miktarda helyum atık birikmiştir. benzer bir süreçle ve son bir çabayla güneş, helyumu da füzyona sokarak karbon ve oksijen atık oluşturduğu kısa bir dönem yaşar. bu aşamada güneş'in genişlemesi de önceki aşamalardan çok daha fazla olur. güneş, daha önceki boyutunun yüzlerce katı kadar genişler. meşhur kırmızı dev aşaması budur. dev oluşu, genişlemesinden kaynaklıdır. kırmızı oluşu ise enerji üretiminin durması nedeniyle sıcaklığının düşmesiyle alakalıdır. (astronomide soğuk yıldızlar kırmızı, sıcak yıldızlar mavidir. evet, evlerde kullandığımız muslukların aksine...)
dışarıya doğru olan bu genişleme, sonsuza dek sürmez. burada ideal gaz davranışlarındakinden biraz farklı durumlar ortaya çıkar çünkü olağanüstü koşullar söz konusudur. çekirdek öyle sıkışır ki, çekirdekteki atomların elektronları atomlarından koparlar. yani artık ortamda tamamen iyonize olmuş atomlar ve bağımsız elektronlar bulunur. bu elektronlar o kadar sıkışık ve yoğun bir yapıdadır ki daha fazla sıkıştırılamazlar. bu madde için "dejenere olmuş" deriz. ortamda dejenere elektron basıncı adı verilen bir basınç ortaya çıkar. bu basınç, ideal gaz denklemindeki basınç gibi sıcaklıkla ilişkili değildir.
dejenere elektron basıncı, çekirdeğin de genişleyerek soğumasına engel olur. helyumun füzyonu sürerken çekirdeğin tekrar genişleyememesi, sıcaklığın süratle ve aşırı derecede artmasıyla sonuçlanır. bunun sonucunda helyum, adına "helyum parlaması" denen bir süreçle ani bir şekilde, patlamaya benzer bir enerji artışına neden olur ve güneş'in dış katmanları uzaya doğru büyük bir hızla savrulur ve bir gezegenimsi bulutsu oluşturur. şöyle bir şeyden söz ediyoruz:
geriye ise sadece karbon ve oksijen atıktan oluşan, çok sıcak bir çekirdek kalır. bu da bir beyaz cücedir. bundan sonrası, bir siyah cüceye dönüşmek üzere milyarlarca yıl sürecek bir soğuma aşamasıdır.
hemen hemen aynı zamanda samanyolu galaksisi, andromeda galaksisi ile birleşeceğinden beyaz cüce yerinde ne kadar süre sağlam kalır, onu bilemiyorum.
sonuç
güneş'in dünya'yı yutması olasılığının nedeni, kırmızı dev aşamasındaki genişleme evresidir.
aşağıdaki görsel temsili olarak, güneş'in şu anki boyutu ile kırmızı bir dev yıldızın boyutunu kıyaslıyor:
(görsel buradan alıntı)
gördüğünüz gibi güneş'in yerine kırmızı bir dev koyduğunuz zaman bu cismin çapı, dünya'nın yörüngesine dek ulaşabilir ve cisim dünya'yı yutabilir.
ama...
burada bunun kesin olduğunu söyleyemiyoruz. yıldızlar ömürleri boyunca uzaya plazma savururlar ve sürekli kütle kaybederler. kırmızı dev aşamasına gelen bir yıldızda ise kütle kaybı artar çünkü genişleyen katmanların üzerindeki kütle çekim kuvveti zayıflar ve yıldız maddesini tutmak biraz daha zorlaşır.
2008'de yapılan bir çalışmanın sonucunda bulunan şey basitçe şuydu: 5 milyar yıl sonra güneş, kütlesinin önemli bir bölümünü kaybetmiş olacak. bu da dünya ve diğer gezegenler üzerindeki çekim kuvvetinin bir miktar zayıflaması anlamına geliyor. bu nedenle dünya'nın yörüngesi bir miktar daha genişleyebilir ve kırmızı devin sınırları dışında kalabilir.
bir ama daha...
3 cisim probleminden biliyoruz ki 2'den fazla cismin borusunun öttüğü güneş sisteminde işler karışabilir. güneş'in etkisinin zayıfladığı bir tarihte hangi cismin diğerini nasıl etkileyeceği hakkında kesin bir yorum yapamıyoruz. her ne kadar dünya üzerindeki kütle çekim etkisi zayıflayacak olsa da dünya'nın etkilendiği tek kuvvet bu değil. gelgit kuvveti sadece ay'dan değil güneş'ten de kaynaklıdır ve bu durum dünya'nın yörünge açısal momentumunun azalmasına neden olabilir. bu da yukarıdakinin tam tersi bir ihtimal doğurur: dünya'nın güneş tarafından yutulması.
şu an için merkür ve venüs'ün yutulacağını ve mars'ın sağlam kalacağını söyleyebiliyoruz ama dünya için kesin konuşamıyoruz.
Güneş'e Dair Pek Bilinmeyen 12 Gerçek
