İki yıldız çarpışırsa ne olur?

Geçen hafta dünyanın en önemli gündemini dünyadaki bir çok insan kaçırmış olabilir. Çünkü bizden çok uzakta oldu. Bir çeşit trafik kazası. Kozmik ölçekte. O yüzden sadece dünyanın değil evrenin en önemli gündemi de diyebiliriz. İki yıldız çarpıştı. Daha doğrusu birleşti. Ve büyük bir ihtimalle bir kara delik doğurdu.

Bu olay geçen hafta duyuruldu, ancak bilim insanları bunu ilk kez 17 Ağustos 2017’de fark ettiler. Astronomi dünyasında bugüne kadar gözlemlenen en önemli olaylardan biri. İki nötron yıldızı birleşti.

Nötron yıldızı ne demek? Büyük yıldızlar patlayarak öldüklerinde geriye onların çekirdekleri kalır. Bunlar 15-20 km çapında yani yaklaşık bir şehir büyüklüğünde kütlesi çok yoğun yıldızlara dönüşürler. Güneşin küçülüp İstanbul olduğunu hayal edin. Dolayısıyla bu yıldızlar o kadar yoğundur ki içinden alacağınız bir çay kaşığı 10 milyar kg. Şöyle düşünün bir çay kaşığında 1 milyon fil var.

İşte geçen hafta duyurulan ve geçen ay gözlemlenen bu olayın baş aktörleri bunun gibi bir değil iki nötron yıldızı. Komşu galaksilerden birinde yaşıyorlarmış. Kozmik ölçek düşünüldüğünde bize yakın sayılabilecek bir yerde. 130 milyon ışık yılı uzaklıkta. Dolayısıyla biz olayı geçen ay gördük ama aslında 130 milyon yıl önce yaşandı. Henüz hiç bir insanın olmadığı bir zamanda. Bu iki nötron yıldızı birbirlerine yaklaşmaya ve birbirlerinin etrafında dönmeye başladılar.

Einstein uzay zamanı bir kumaşa benzetir. Bu kumaştaki kütleler onu eğip büker. Bu kütle ne kadar büyükse onun hacminin çeperindeki uzay zaman da o kadar eğrilir. Bu kütleli cisimler bazı özel durumlarda hızlanmaya başlarlar ve bu eğriliği değiştirerek dışarıya doğru dalgasal biçimde ışık hızıyla yayılmasını sağlarlar. Buna “kütle çekimsel dalga” adı veriliyor.

Bazı özel durumlarda hızlanan büyük kütleli cisimler dedim ya işte komşu galaksideki iki nötron yıldızının birbirine yaklaşarak dönmeye başlamaları tam da bu tür bir özel durum.

İki çocuğun bir trambolinde el ele tutuşup, dönerek zıplamaya başladığını düşünün. Ne olur? Sıçrama bezi üzerinde dalgalar oluşmaya başlar değil mi? İşte çok yoğun bu iki yıldız birbirlerine bir kaç yüz kilometre kadar yaklaşarak büyük bir hızla dönmeye başladılar ve dolayısıyla uzay zamanda dalgalar oluşturmaya başladılar. Bu dalgalar ışık hızında etrafa yayıldı. 130 milyon yıl sonra 17 Ağustos’ta dünyaya ulaştılar ve dünyadaki dedektörler tarafından kaydedildiler. Tam 100 saniye boyunca. Ortaya şöyle bir ses çıktı. Sesin en sonundaki kısım, iki yıldızın birleştiği an.

Peki bu olay nasıl kaydedildi? Burası LIGO. Kütle çekimsel dalgalar için yapılmış bir gözlemevi. İki farklı yönde 4 kilometre uzunluğunda tüplerden oluşuyor. Bu tüplerin içindeki hava tamamen alınmış durumda. Bir lazer ışını ikiye ayrılarak iki tünelde gönderilip geri yansıtılıyor ve tekrar birleştiriliyor. Kütle çekimsel dalgalar dünyaya ulaştığında bir esneme ve sıkışma oluşuyor. Tabi bu kadar abartılı değil. Çok küçük bir ölçekte. Yaklaşık bir atom genişliğinde bir esneme ve sıkışma. İşte bu 4 km uzunluktaki tünelde hareket eden ışınları etkiliyor ve birleştikleri noktadaki desenin değişmesine sebep oluyor. Bu arada bu gözlemin yapılmasını sağlayan yani LIGO’yu tasarlayan bilim insanları bu yıl fizik alanında Nobel ödülü kazandı.

Aslında buna benzer gözlemlerin ilki yine LIGO tarafından 2015‘te kara deliklerin birleşmesi sonucu yapılmıştı. Fakat kara deliklerin birleşmesi sonucu ışık yayılmadığı için başkaları tarafından gözlenemedi. Ama bu kez kara delikler değil iki nötron yıldızı birleştiği için bu olay aynı anda dünyadaki ve uzaydaki 70 kadar teleskop tarafından da gözlemlendi. Takip eden günlerde oluşan elektromanyetik radyasyon çeşitli formlarda X ışını, ultraviyole, optik, infrared ve radyo dalgası olarak tespit edildi.

Oluşan ateş topu bir “kilonova.” Gördüğünüz bu beyaz noktanın içinde dünyanın kütlesinin 200 katı kadar altın ve 500 katı kadar platinyum oluştuğu düşünülüyor. Çünkü her elementin elektromanyetik bir imzası var. Ve tespit edilen dalgalar bu ağır elementlerin ortaya çıktığını bize gösteriyor. Yapılan gözlemin en önemli sonuçlarından biri bu. Periyodik tablodaki elementlerin adlarını biliyoruz ama çoğunun nasıl oluştuğu bugüne kadar hala tam olarak bilinemiyordu. Çünkü özellikle ağır elementlerin dünyada oluşma ihtimali yok. Hatta güneşimizin kütlesi bile bunların oluşması için yeterli değil. Bugüne kadar bu elementlerin nasıl oluştuğu hakkında sadece teorilerimiz vardı. Ama yapılan bu ve benzeri gözlemler altın, platinyum ve uranyum gibi ağır elementlerin nötron yıldızlarının birleşmesi sonucu oluşan kilonova patlamalarıyla ortaya çıktığını bize gösteriyor.

Tabi hala açıklanamayan bazı sorular var. Mesela kilonovada patlamayan maddelere ne oldu? Ki sadece %5’inin patladığını düşünürsek %95’i hakkında hala bilgimiz yok demektir. Bazı bilim insanları bunun bir kara deliğe dönüştüğünü söylüyor. Ama emin olabilmek için daha çok gözlem yapılmasına ihtiyaç var.

130 milyon yıl önce suya düşen bir taşın oluşturduğu dalgalar geçen ay bizim kıyılarımıza ulaştı. 100 yıl önce Einstein tarafından matematiksel olarak öngörülen bu olay ilk kez fiziksel olarak da gözlemlenmiş oldu. Ve tabi pek çok bilim insanı için hayatlarında görüp görebilecekleri en önemli şey olarak tarihe geçti. Çünkü bulgular evrene ilişkin hala bilemediğimiz, anlayamadığımız bazı konulara ışık tutabilir. Biz daha yokken meydana gelen olaylar biz sıradan hayatlarımıza devam ederken astronomide sessiz sedasız yeni bir çağı başlatıyor. Yoksa sesli mi demeliyiz?