Süpernovalar hakkında 10 bilimsel gerçek

Patlayan yıldızların engin bir yok etme ve yaratma gücü vardır. Evrenin bir yerlerinde bir yıldız ömrünü tamamlar. Büyük kütleli bir yıldızsa kendi kütleçekiminden ötürü çökebilir.Belki de kendi kütlesini taşıyamaz olana dek, kendisine eşlik eden yıldızdan açgözlülükle madde çalan yoğun bir köz benzeri bir yıldızdır.

Nedeni ne olursa olsun, yaşama veda etme zamanı gelen böyle bir yıldız uzay-zamanın karanlık dokusuna öylece karışarak silinmez. Emsalsiz bir parlaklıkla beraber patlayarak, etrafı bir parçacık tsunamisine boğar ve gürültü-patırtı içinde veda eder. Yani bir süpernova olur. İşte süpernovalar hakkında akıllara durgunluk verici 10 gerçek:

En eski süpernova kaydı yaklaşık 2000 yıl önce yapılmıştır. 185 yılında Çinli gökbilimciler, gökyüzünde çok parlak bir ışık gördü. Gözlemlerini Later Han Kitabı’nda kayıt altına aldılar. Yıldız gibi parıldadığını, hareketsiz olduğunu ve 8 ay içinde yavaş yavaş gözden kaybolduğunu belirtip, ona “misafir yıldız” adını verdiler. İki bin yıl sonra, 1960’lı yıllarda bilimciler yaklaşık 8000 ışık yılı uzaktaki bir süpernova kalıntısında bu gizemli ziyaretçiye ilişkin ipuçları buldu. SN 185 süpernovası insanlığın kaydettiği bilinen en eski örnektir.

Bizi oluşturan elementlerin çoğu süpernovalardan gelir. Soluduğumuz oksijenden kemiklerimizdeki kalsiyuma, kanımızdaki demirden bilgisayarımızdaki silikona kadar her şey, bir yıldızın merkezinde sentezlenmiştir. Bir süpernova patlarken, nükleer tepkime kasırgası yaratır. Bu tepkimeler, çevremizdeki dünyada bulunan pek çok yapıtaşının oluşmasını sağlar. Oksijen ile demir arasındaki elementlerin çok büyük bir bölümü, kendi kütleçekimleri altında merkezlerine çöken büyük kütleli yıldızlardan, yani içe çöken süpernovalardan gelir. Evrenin demir üretim sorumluluğunu, eşlerinden kütle çalan beyaz cücelerin dönüştüğü termonükleer süpernovalarla paylaşmaktadırlar. Bilimciler ayrıca süpernovaların, demirden daha ağır olan elementlerin çoğunun üretiminde de anahtar rol oynayan yerler olduğunu düşünüyor.

Süpernovalar birer nötrino fabrikasıdır. Nötrinolar evrende bulunan hemen her şeyin içinden etkileşim yapmadan geçip giden hayaletimsi parçacıklardır. 10 saniyelik bir sürede, içe çökmeli bir süpernova 1058‘den fazla nötrino salabilir.Süpernova çekirdeği dışında, bir nötrinoyu durdurmak için 1 ışık yılı kalınlığında kurşun gerekir. Fakat yıldız patlaması sırasında merkez öylesine yoğun duruma gelir ki, nötrinoların bile kaçabilmek için biraz zamana gereksinimi olur. Kaçmayı başardıklarında, nötrinolar süpernovanın enerjisinin %99’unu da götürürler.Bilimciler SNEWS adını verdikleri bir erken uyarı sistemi kullanarak nötrino salınımlarını izliyorlar. SNEWS dünyanın çeşitli yerlerindeki nötrino dedektörlerinden oluşan bir ağ. Her dedektör, nötrino salınımı algıladığı anda merkezi bir bilgisayara veri grafiği göndermek üzere programlanmış. Eğer ikiden fazla sayıda deney dedektöründen 10 saniye içinde gözlem alınırsa, bilgisayar gökbilim komitesine otomatik bir alarm göndererek, yıldız patlaması olabileceğini bildiriyor. Bu alarmı almak için uzman olmanız da gerekmiyor; bir yıldızın patlamak üzere olduğunun haberini ilk alanlardan biri olmak için SNEWS listesine kayıt olmanız yeterli.

Süpernovalar güçlü parçacık hızlandırıcılardır. Süpernovalar doğal uzay laboratuvarlarıdır. Dünyadaki en güçlü parçacık hızlandırıcı olan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’ndaki parçacıklardan en az 1000 kat yüksek enerjilere hızlandırma yapabilirler.Süpernova patlaması ile onu çevreleyen yıldızlararası gaz arasındaki etkileşim manyetize bir bölge yaratır ve buna şok adı verilir. Parçacıklar şokun içine ilerlediklerinde, manyetik alan çevresinde zıplayarak ivmelenirler; tıpkı yere giderek daha yakın zıplayan bir basketbol topu gibi. Bunlar uzaya salındıklarında, bazıları kozmik ışınlar dediğimiz yüksek enerjili parçacıkları olarak atmosferimize ulaşırlar. Atomlarla çarpışarak ikincil parçacık duşları üretirler.

Süpernovalar radyoaktivite üretir. Süpernovaların içindeki tepkimeler, element ve nötrinoların yanısıra radyoaktif izotoplar da salar. Bu radyoaktivitenin bazıları uzayda görebileceğimiz, gama ışını gibi ışık sinyalleri yayımlar.Süpernovanın o denli parlak olmasında, söz konusu radyoaktifliğin de payı vardır. Ayrıca Dünya’nın yakınlarında bir yerde bir süpernovanın patlayıp patlamadığını belirlemek için bize bir yol sağlar. Eğer gezegenimize çok yakın bir süpernova meydana gelirse, bu kararsız çekirdeklerle üzerimize püskürür. Dolayısıyla bilimciler bir yeraltı katmanında böyle bir şey saptadıklarında, hemen patlayan bir yıldız tarafından fırlatılmış olma olasılığını araştırırlar. 1998 senesinde fizikçiler okyanus tabanından katmanları incelediler ve nadir rastlanan bir demir izotopu olan 60Fe (Demir-60) bolluğu saptadılar. Bu izotop bir süpernovanın içinde çok miktarda üretilebilir. Demir-60’ın bozunum hızını kullanarak, Dünya’ya ne kadar süre önce iniş yaptığını hesapladılar. İzotop gezegenimize yaklaşık 2.8 milyon yıl önce, büyük olasılıkla yakınlardaki bir süpernovadan gelmiş bulunuyor.

Yakınlardaki bir süpernova kitlesel yok oluşa neden olabilir. Fazla yakındaki bir süpernova gezegenimiz için hiç de iyi olmazdı. Patlayan bir yıldızın yakınlarında olmanın etkinlerini bütünüyle öngöremesek de, yoğun bir x-ışını ve gama ışını sağanağı yaratacağına kuşku yok. Gelen ışınım, atmosferimizin ozon tabakasını soyabilir. Besin zincirimizdeki canlılar tabandan tavana doğru ölmeye başlayabilir. İstatistiksel açıdan bakarsak, gökadamızda bir süpernova patlamasının olmasına daha çok zaman var, neyse ki. Samanyolu’nda ortalama yüz yılda bir veya iki süpernova oluyor. En son 1987 yılında yakın bir süpernova gözlemlenmişti, ama o bizim gökadamızda değildi. Yakınımızda bulunan bir uydu gökada olan Büyük Macellan Bulutsusu sınırlarındaydı.

Süpernovaların ışığı zamanda yankılanır. Tıpkı ses dalgalarının bir engelden geri tepmesi sonucu sesimizin yankılanması gibi, süpernovaların ışığı da uzayda kozmik toz bulutlarından yankılanarak, Dünya’ya ulaşabilir. Yankılanan ışık gezegenimize dolambaçlı bir yoldan ulaştığı için bu görüngü geçmişe açılan bir kapı gibi olur. Bilimcilerin yüzlerce yıl önce gerçekleşen süpernovalara bakıp, şifrelerini çözmelerine olanak tanır. Buna bir örnek olarak SN1572’yi, yani Tycho’nun süpernovasını verebilliriz. 1572’de gözlemlenen bu süpernova patlaması Venüs’ten daha parlak görünüyordu. Günışığında bile seçiilebiliyordu ve sönükleşerek silinmesi iki yıl almıştı.2008 yılında gökbilimciler başlangıçtaki yıldızın kozmik yok oluş bölgesinden gelen ışık dalgaları buldu. Bunların, Tycho’nun süpernovasının yankıları olduğunu belirlediler. Bu ışık Tycho Brahe’nin 1572 yılında gözlemlediğinden 20 milyar kat zayıf olsa da, bilimciler izgesini (İng. spectrum) inceleyip bir termonükleer süpernova olarak sınıflandırmayı başardı.

Süpernovalar karanlık enerjinin keşfinde kullanılmıştır. Termonükleer süpernovalar çok parlak oldukları ve ışıklarının parlaklaşması ve sönükleşmesi öngörülebilir biçimde gerçekleştiği için evrenbilimsel deniz fenerleri olarak kullanılabilirler. 1998 yılında bilimciler, büyük patlama ile başlayan kozmik genişlemenin zamanla azalacağını düşünüyordu. Fakat süpernova araştırmaları genişlemenin tam tersine hızlanmakta olduğunu gösteriyordu.Araştırmacılar süpernovaların parlaklaşıp sönükleşişlerini gösteren zaman çizelgesine bakarak, gerçek parlaklıklarını ölçebilirler. Ne kadar parlak göründüklerini, ne kadar parlak oldukları ile kıyaslayarak uzaklıklarını belirleyebilirler.Ayrıca kırmızıya kayma olgusu nedeniyle, bizden uzaklaşan süpernovaların ışığının dalgaboylarındaki artışlar da ölçülebilir. Süpernovaların uzaklıklarının kırmızıya kaymaları ile karşılaştırılması sonucunda, evrenin tarihi boyunca genişleme hızının nasıl değiştiği ortaya çıkarılabilir. Bilimciler bu kozmik ivmelenmenin sorumlusuna karanlık enerji adını veriyor.

Her saniye evrende yaklaşık 10 süpernova patlaması olur. Siz bu cümlenin sonuna geldiğinizde, büyük olasılıkla evrenin bir yerlerinde bir yıldız patlamış olacak.Bilimciler uzay araştırmalarında daha iyi yöntemler geliştirdikçe, keşfettikleri süpernovaların sayısı artıyor. Şu anda her yıl binden fazla süpernova buluyorlar.Ancak gökyüzüne baktığımızda gördüğümüz ışıklar, bizden milyarlarca ışık yılı uzaktaki gök cisimlerinden geldikleri için, onların geçmişteki durumlarını görmüş oluruz. Bilimcilerin saptadıkları süpernovalar da çok eskilere dek uzanıyorç Gözlemledikleri tüm süpernovaların toplamını düşünerek, süpernovaların evrendeki gerçekleşme oranını anlayabiliyorlar. Buna göre mikrodalgadaki patlamış mısır gibi her saniye 10 tane süpernova patlıyor.

Daha uzak süpernovaları görebilmemize az kaldı. Bu patlayan yıldızlar bin yıldır bilgimiz dahilinde olsa da, onlara ilişkin bilmediğimiz hala çok şey var. Bilinen iki süpernova tipi mevcut, ama bilimcilerin anlamaya çalıştığı çok sayıda başka çeşitler var. Süpernovalar, iki beyaz cücenin birleşmesi ile oluşabilir. Bundan başka, bir yıldızın dönüşü kara delik yaratabilir ve biriktirdiği madde yıldızı patlatabilir. Ya da bir yıldızın çekirdeğinin yoğunluğu o kadar artar ki, elektron-pozitron çiftleri üretmeye başlar ve bu da yıldızın içinde bir zincirleme tepkime tetikler. Şu anda bilimciler Karanlık Enerji Haritalandırma (İng. Dark Energy Survey – DES) ile gökyüzünün haritasını yapıyor. Farklı zamanlarda aldıkları görüntüleri karşılaştırarak, yeni süpernova patlamalarını keşfedebiliyorlar. Yapılmakta olan bir diğer haritalandırma çalışması da ASAS-SN adı verilen ve yakın zamanda şimdiye dek görülen en parlak süpernovayı keşfeden araştırma. 2019 yılında LSST teleskobu süpernovalara ilişkin anlayışımızda devrim yaratacak. Kendi alanında şimdiye kadarki en güçlü ve hızlı aygıt olacak olan LSST ile her yıl gözlemlenen süpernova sayısının artması bekleniyor.