Her şey ölür. Bu durum yıldızlar için bile geçerlidir. Yıldızlar, çekirdeklerindeki nükleer füzyon reaktörlerini ayakta tutan yakıt olan hidrojeni bitirdiğinde, kararsız hale gelirler ve kendi içlerine çökerler. Ancak tüm yıldızlar aynı şekilde çökmez. Bazıları bir süpernovaya dönüşür ve ardından nötron yıldızlarına veya karadeliklere dönüşür. Tüm bunları astrofizikçi Subrahmanyan Chandrasekhar’ın çalışmasından biliyoruz.
Chandrasekhar, çalışmaları için 1983 Nobel Fizik Ödülü’nün yarısını kazandı. Çalışmaları kara delikleri ve nötron yıldızlarını anlamamızı sağlayan ilk ve önemli adımlardan birini temsil ediyordu. Detaylara geçmeden önce kendisini kısaca tanıyalım
Subrahmanyan Chandrasekhar Kimdir?
19 Ekim 1910’da Lahor’da doğan Subrahmanyan Chandrasekhar ( Kısaca: Chandra), iyi eğitimli bir ailenin on çocuğundan üçüncüsüydü. Annesi, çocuklarına okumayı öğreten bir çevirmendi, babası ise Kuzeybatı Demiryolları Genel Denetçi Yardımcısıydı.
Nobel ödüllü fizikçi C. V. Raman, babasının erkek kardeşiydi. 12 yaşına kadar ailesi ve özel öğretmenleri tarafından evde eğitim gördü. 14 yaşında da Hindistan’ın Madras kentinde fizik eğitimine başladı.
Kısa süre içinde kendisinin fizikte olağanüstü bir potansiyele sahip olduğu anlaşılacaktı. Bunun sonucunda 1930’da Cambridge Üniversitesi’nde astrofizik alanında doktora yapmak üzere burs kazandı. Nobel ödülünü kazandıracak olan, bir beyaz cücenin maksimum kütlesini de İngiltere’ye tekne ile giderken hesaplayacaktı. Bu işi yaptığında henüz 19 yaşındaydı.
Sir Arthur Eddington adı günümüzde çoğunlukla Eddington deneyi ile anımsanmaktadır. Sir Arthur büyük bir astrofizikçiydi. Einstein’ın genel göreliliğinin öngördüğü gibi, ışığın güneş tarafından bükülmesini deneysel olarak doğrulayan ilk kişi oydu. Ancak Eddington’un bilime en önemli katkısı bu değildi. Yıldız evrimi üzerine yaptığı çalışmalar da son derece önemlidir. Ayrıca genç Subramanyan Chandrasekhar’ı ilk fark eden kişi de oydu.
Chandrasekhar otuzlu yılların başında Cambridge’de yüksek lisans öğrencisiydi. Öğretmeni R.H. Fowler, yıldızların evrimi sorununa kuantum kuramı ile bir açıklama getiren ilk fizikçi olmuştu. Chandrasekhar, söz konusu yıldızların kütlesi çok büyüdüğünde, içlerindeki elektronların ışık hızına yakın hızlarda hareket edebildiğini fark etti.
Sadece kuantum teorisini değil, aynı zamanda Einstein’ın bu tür hızlarda geçerli olan özel göreliliğini de hesaba katarak Fowler’ın tüm çalışmalarını yeniden düzenledi. Sonucunda, kütleleri belirli bir sınırı – şimdi Chandrasekhar limiti dediğimiz sınırı – aştığında, yıldızların artık Fowler tarafından önerilen nihai konfigürasyona ulaşamayacaklarını bulacaktı.
Subrahmanyan Chandrasekhar’ın Nobel Ödülünü Almasına Neden Olan Keşfi
Eddington da bu işle ilgileniyordu ve Subrahmanyan Chandrasekhar ile bu konu hakkında konuşmak için sık sık bir araya geliyordu. Bu süreçte eğer Chandrasekhar haklıysa, bazı tür yıldızların kütleçekimsel çöküntüye uğrayacaklarını ve o zamanlar kendisinin kabul etmekte zorlandığı bir fikir olan, kara deliklere dönüşeceklerini fark etti. Eddington, bu yüksek lisans öğrencisinin yanılmış olması gerektiğine inanmayı tercih etti. Ama Subrahmanyan Chandrasekhar haklıydı.
Chandrasekhar’ın teorisini Londra’daki Royal Society’e sunması planlanmıştı. Bu saygın cemiyetin kıdemli üyelerinden Sir Arthur, kendi konuşmasını, Chandra’nın konuşmasından hemen sonra yapmak için toplantı başkanıyla anlaşmalar yaptı. Amacı Chandra’nın fikirlerinin saçma olduğunu kanıtlamaktı. Benzer bir süreç Paris’te büyük bir uluslararası konferansta da yaşanacaktı.
Chandra, Avrupa’da bir geleceği olmadığını gördü ve Chicago Üniversitesi’ne gitmeye karar verdi. Zaman geçtikçe, Chandra’nın 1931’deki keşfinin kaçınılmaz geçerliliği evrensel olarak kabul gördü ve Chandra bunun için 1983 Nobel Ödülü’nü aldı. Bu, Chandra’yı fizik Nobel ödülü kazanan ikinci Hintli fizikçi yaptı. İlki ise bu ödülü 1930’da kazanan amcası Venkata Raman idi.
Chandrasekhar’dan önce, bilim insanları tüm yıldızların öldüklerinde beyaz cücelere dönüştüğünü varsaydılar. Ancak Chandrasekhar bunun böyle olmadığına karar verdi.
Beyaz Cüce Nedir?
Bir yıldızın yaşamı süresince, yıldızın içerdiği madde birbirine zıt yönlü iki kuvvetin etkisi altındadır. Bunlardan birisi, maddeyi birbirine doğru çeken, yani yıldızı çökmeye zorlayan kütleçekimidir. Buna zıt yönlü olan kuvvetse, yıldızdaki nükleer tepkimelerin yan ürünü olarak ortaya çıkan yüksek sıcaklığın ısıttığı gazın basıncıdır. Bu iki kuvvet dengede oldukça yıldız kararlı bir şekilde parlar.
Ne var ki, yıldızın nükleer yakıtı sınırlıdır. Yakılan hidrojen helyuma dönüşür ve hidrojen azalıp çekirdekteki helyum arttıkça çekirdeğin yoğunluğu da artar. Merkezdeki kütleçekiminin gaz basıncına baskın hale gelmesiyle de yıldızın çekirdeği çökmeye başlar.
Basıncı iyice artan hidrojen yakan katman, çok hızlı bir yanma sürecine girer ve bu hızlı tepkime yıldızın dış katmanlarının genişlemesine neden olur. Genişleyen gaz soğuduğu için sıcaklığı düşer ve kırmızı görünür. Buna karşılık yüzey alanı da arttığından eskisine oranla yaklaşık 1000 kat daha fazla ışıma yapar.
Bu arada sıkışan çekirdekte helyum tepkimeye girerek karbon oluşturmaya başlar. Bu çekirdeğin üzerindeki katmanlar ışınım basıncı etkisiyle iyice genişler ve devamında yıldız kırmızı bir dev olur. Çekirdek çöktükçe dış katmanlar serbest kalır ve sonunda nükleer yakıtı tükenen çekirdek beyaz cüce denilen hali alır.
Chandrasekhar Limiti Nedir?
Yıldızların bir kısmı öldüklerinde beyaz cüce olurken kimileri de süpernova adı verilen kozmik patlamalar sonucunda bir kara delik veya nötron yıldızı haline gelir. Bir yıldızın beyaz bir cüce olabilmesi için bir yıldızın ömrünün sonunda kalan kütlesinin güneşimizin kütlesinin 1,4 katından küçük veya ona eşit olması gerekir. İşte bu değer Chandrasekhar Limitidir.
Eğer, güneşimizin kütlesinin 1,4 katından büyükse, nihai kaderi oldukça garip olacaktır. Sonucunda güneşimiz de dahil olmak üzere yıldızların kaderleri arasındaki ayrım çizgisi, Chandrasekhar limitidir.
Sonuç Olarak;
Chandrasekhar hayatının son yıllarında Sir Isaac Newton’un bilim tarihinde önemli bir eser olarak kabul edilen Philosophiae Naturalis Principia Mathematica’daki ayrıntılı geometrik argümanlar üzerinde çalışmaya başladı. Kendisi 21 Ağustos 1995’te kalp krizinden hayatını kaybetti.
1979’da NASA, dört Büyük Gözlemevinin üçüncüsüne Chandrasekhar’ın adını verdi. Bugün, Chandra X-ışını gözlemevi, dünyanın yörüngesinde dönüyor. Bu gözlemevi, Chandrasekhar yerine yıldızları gözlemliyor.
Kaynaklar ve ileri okumalar
- Subrahmanyan Chandrasekhar explained what happens when humongous stars die. Bağlantı: https://www.vox.com/
- Subrahmanyan Chandrasekhar: A shining star of astrophysics. yayınlanma tarihi: 21 Ağustos 2019; bağlantı: https://www.hindustantimes.com/
- The Chandrasekhar limit: Why only some stars become supernovas. Yayınlanma tarihi: 12 Mayıs 2022; Bağlantı: https://www.space.com/chandrasekhar-limit
Size Bir Mesajımız Var!
Matematiksel, 2015 yılından beri yayında olan ve Türkiye’de matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak veya Patreon üzerinden ufak bir bağış yaparak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel