Bilim insanları, son günlerde Webb Uzay Teleskobu (JWST) aracılığıyla Westerhout 51 (W51) bölgesinde bir yıldız doğumunun görüntülendiğini bildiriyor. Daha önce optik teleskoplar ile benzer bir yıldız doğumuna tanıklık edilmediği belirtiliyor.

JWST, evrene kızılötesi gözlerle bakabilmesi sayesinde, yoğun gaz ve toz bulutlarının arasında yeni doğan yıldızları tespit edebilme yeteneğine sahiptir. Bu özellik, onun optik teleskoplardan en önemli farklarından biridir.

Westerhout 51 (W51), Samanyolu galaksisi içerisinde yer alan ve Dünya’dan yaklaşık 17,000 ışık yılı uzaklıkta bulunan devasa bir bulutsudur. Yaklaşık 350 ışık yılı genişliğinde olan bu bulutsu, yıldız doğumlarının yoğun olarak gerçekleştiği bir bölge olarak tanımlanıyor.

Bilim insanları, James Webb Teleskobu sayesinde bu yıldız oluşum bölgesindeki yeni doğan yıldızların yanı sıra genç ve büyük kütleli yıldızları gözlemleyerek yıldız oluşum mekanizmalarını derinlemesine incelemeyi hedefliyorlar.

Bir Yıldız Nasıl Doğar?

Evrenin hikayesi içinde ilk yıldızlar, Büyük Patlama’dan 200-300 milyon yıl sonra ortaya çıkmaktadır.

Bu durumu, doğanın sunduğu ipuçları ve insan aklının geliştirdiği teleskoplarla evrene bakışımızda görmekteyiz.

İlk yıldızların doğumundan önceki süreç, evrenin “karanlık çağ” olarak adlandırılan bir döneminden geçmektedir. Bu dönemde evren karanlıktır; ortam, hidrojen ve helyum gazları ile doludur ve madde parçacıkları karanlık maddenin çekim etkisi altında bir araya gelirken evrenin genişlemesi devam eder.

Evren hâlâ sıcaktır ancak genişleme nedeniyle soğumaya başlamaktadır. Soğumayla birlikte toz ve gaz bulutları büyür, sıkışır ve “nebula” olarak tanımladığımız oluşumlar meydana gelir. Nebula, bir yıldızın doğumu için gerekli koşulların oluştuğu bulutsulardır.

Bu sıkışmış toz ve gaz bulutlarında zamanla madde birikimi artar; sıcaklık ve basınç büyük boyutlara ulaşır. Nihayetinde, kütlenin merkezinde hidrojen ve helyum atomlarının elektronları çekirdeklerinden ayrılır ve bir plazma ortamı oluşarak nükleer reaksiyonlar başlar. Bu aşamada büyük bir enerji açığa çıkar.

Bu, bir yıldızın doğum anıdır.

Nükleer Reaksiyonlar

Atom çekirdeklerinin birleşmesi sonucu ortaya çıkan enerji, füzyon enerjisi olarak adlandırılır.

Yıldızlar, özünde nükleer reaktörlerdir; füzyon enerjisi üretirler.

Daha önemlisi, bu devasa reaktörlerde evrenin kendi üretimi olan hidrojen ve helyum yakıt olarak kullanılarak başka elementlerin oluşumu gerçekleşir.

Bu süreçte, yüksek sıcaklık altında hidrojen atomlarının çekirdekleri birleşerek helyum çekirdeklerine dönüşür ve her reaksiyonda büyük bir enerji açığa çıkar. Foton olarak ortaya çıkan enerji, yıldızın içinde yavaş yavaş dışa doğru ilerler; uzun bir yolculuğun ardından yüzeye ulaşarak uzaya ışık olarak yayılır.

Yıldızımız artık doğmuş ve ışımaya başlamıştır; bu ışımalar, yıldızın ölümüne kadar devam ederek evreni aydınlatmaya devam edecektir.

Yıldızın merkezindeki bu reaksiyonlar, hidrojen tükenene kadar sürer. Ardından helyum çekirdekleri birleşerek sırasıyla karbon, nitrojen, silikon, oksijen, magnezyum ve demir gibi elementlerin oluşumuyla yıldız içindeki nükleer reaksiyonlar devam eder.

Süpernovalar

Ancak ilk dönem yıldızlarının ömrü çok uzun olmaz. Yakıtlarını hızla tüketirler ve daha 1 milyon yaşına varmadan, temel yakıtları olan hidrojen ve helyum tükendiğinde, yıldız içe çökerken dışa doğru genişleyerek muazzam bir şekilde patlar. Bu olaya süpernova denir.

Patlama öylesine şiddetlidir ki tüm evren bu olaydan haberdar olur; yıldızın içinde füzyon etkisiyle oluşan karbon, nitrojen, silikon, oksijen, magnezyum ve demir gibi daha ağır elementler evrenin dört bir yanına dağılır ve nebulaları daha yoğun hale getirir.

Bunlar, Büyük Patlama’nın üzerinden 1 milyon yıl geçtikten sonra gerçekleşir; ardından karanlık madde, yıldızlar ve gazlar bir araya gelerek galaksileri oluşturmaya başlar.

Yıldızın bir milyon yıl boyunca evrene yaydığı bu elementler, yeni yıldızların oluşumuna zemin hazırlar; bu yeni elementlerle zenginleşmiş gaz ve toz bulutlarının sıkışmasıyla ikinci ve üçüncü kuşak yıldızlar meydana gelir. Ancak bu ikinci jenerasyon yıldızlar, ilk yıldızlar kadar dev büyüklükte olmayacaklardır.

Yıldızların en temel özelliği, evrene enerji yaymaları değil, aynı zamanda günümüz evrenini oluşturan elementleri üretmeleridir. Bu elementler olmadan evrenin diğer kozmik nesneleri oluşamaz; üzerinde yaşadığımız gezegen var olamaz, dolayısıyla bizler de var olamazdık.

Bir enerji fışkırması ile başlayan bu hikaye, enerji kozmik süreçlerden geçerek yıldızlarda gerçekliğimizin yapıtaşlarına dönüşüyor. Bu kurgu, bizim gerçekliğimizi daha da etkileyici hale getiriyor!

Kaynakça:

https://www.universetoday.com/articles/jwst-spies-once-hidden-treasures-in-the-w51-starbirth-crchehttps://www.spitzer.caltech.edu/image/ssc2020-14a-w51

https://www.universetoday.com/articles/capturing-a-supernova-explosion-only-hours-after-it-began