Atmosferden taşıp maviliğinden sıyrıldığımızda o sonsuz karanlıkta bizi karşılayacak hiç ışık yok mu? Aslında bu devasa koyulukta bize göz kırpan yapılar var ve düşünün ki bu yapılar evrende bilinen en parlak ve en uzak yapılar…
Bir şey ne kadar ışık yayarsa gözümüzdeki parlaklık etkisi o kadar fazla olur. O halde evrenin “en parlak” yapısı olan kuasarları anlatmak için yaydığı ışıktan bahsetmem hiç de yanlış olmaz.
Kuasarlar öyle güçlü ışık yayarlar ki bulundukları galaksideki yıldızların ışığını bastırarak anlamsız kılarlar. Böylesine ışık yaymalarının sebebi ise aslında patlamalardır, gama ışını patlamaları, bir de varoluşlarının kaynağı olan süpernova patlamaları var… Bu güçlü patlamalar çok yüksek ışımalar yapar. Bu ışımalar da bizlere parlaklık etkisi olarak geri döner. Yine bir çok terim, tanımdan ibaret makale tarzında bir yazı olmaması adına anlatımı çok basit tutacağım ancak tabii ki güçlü patlama diyerek kestirip atmak da istemem. Bu yüzden bu patlamalardan kısaca bahsedeceğim.
Gama Işını Patlamaları
Gama ışını patlamalarını anlamak için gama ışının ne olduğunu anlamak gerekir. Gama ışınları çok yüksek enerjili radyasyon dalgalarıdır. İnsan gözünün görebildiği ışık ışınından kat kat güçlüdür. Bu güç farkını elektromanyetik spektrumdan bakarak daha rahat anlayabiliriz. (Elektromanyetik spektrum, ışınların frekans ve dalga boylarına göre sıralamalarını anlamamızı sağlayan kavram diyebiliriz.)
Yukarıdaki görseli şu şekilde özetleyebilirim. Görünen ışıktan gama ışınlarına doğru gittikçe enerji artar, dalga boyu azalır. Fotonlara kadar derine inmeden durumu şöyle özetleyeyim: bir gama ışının taşıdığı enerji, görünen ışık ışının taşıdığı enerjiden milyon kat daha güçlüdür.
Gama ışınları öyle etkilidir ki bir atomun, atomaltı parçacıklarında kopmalar yaratabilir. Yani atom bağlarını kırabilecek güce sahiplerdir. Düşündüğümüzde bir gama ışını, “külleri bile ortada kalmasın” diyerek bir hedef seçmek isterse biz insanlar bu konuda gayet idealiz :)
Gama ışınlarının ve dolayısıyla patlamalarının gücünü umarım biraz da olsa anlatabilmişimdir. Gelelim süpernova patlamalarına…
Süpernova Patlamaları
Yıldızlar da bir gün yaşam döngülerini tamamlarlar ve ömürlerini sona erdirirler. Ama onlar için tek son yok oluş değildir, en azından büyük kütleli olanlar için... Büyük kütleli yıldızlar ömürlerinin sonlarına doğru kızıl deve dönüşür. Kızıl dev, yıldızın normal yaşamındaki boyutundan kat kat daha hacimli halidir. (Buna sebep olan reaksiyonlardan bahsetmiyorum zira bunun bir kuasar yazısı olmasını istiyorum :))
Kızıl dev sürecini süpernova patlaması yaşayarak tamamlar bu patlama öyle güçlüdür ki açığa çıkan enerji için bilim insanları, güneşin ömrü boyunca yayacağı enerjiden çok daha büyük olduğunu belirtirler. Süpernova patlaması tamamlandığında ise artık 2 seçenek vardır. Yıldızın çekirdeğindeki atomların, atom altı parçacıklarında (üst ve alt kuark) gerçekleşen olaylara göre yıldız, karadelik ya da nötron yıldızına dönüşür.
Süpernova patlaması gerçekleşirken yıldızın çekirdeği kendi içine doğru küçülerek sıkışır. Çekirdekteki atomlarda bulunan boşluklar yerini, birbirini itmek isteyen ancak sıkışmış halde bulunan parçacıklara bırakır. Ve işte sonun yazıldığı an… Eğer bu sıkışma sonucu parçacıklar kütleçekime daha fazla karşı koyamazlarsa kendi içlerine çökerek karadeliğe dönüşürler. (Karadelikler büyük bir kütlenin küçük bir hacme sıkıştırılması sebebiyle ortaya çıkar. Yani Güneş’i bir şehre sığdırma senaryosunu düşünebiliriz.) İkinci durumda ise parçacıklar eğer kütleçekime karşı koyabilirse hayatlarına nötron yıldızı olarak devam ederler.
Gelelim asıl konuya…
Kuasarların Doğuşu ve Yapısı
Süpernova patlamaları sonucunda iki şey elde edebiliriz dedik. Karadelik ya da nötron yıldızları. Gama ışını patlamaları karadeliklerin doğuşunda ve iki nötron yıldızının iç içe geçerek birleşmesi sırasında gerçekleşir. Karadeliğe dönüşüm sırasındaki gama ışını patlamaları dakikalar sürer; iki nötron yıldızının birleşimi sırasındaki gama ışını patlamaları ise saniyeler sürer. Karadeliklerin büyük kütlelerin küçük hacimlere sıkışması sonucu oluştuğundan bahsetmiştim önceki bölümde, dolayısıyla iki yıldızın çekirdekten birleştiğini düşünürsek yine bir karadelik elde ederiz.
Süpernova patlamaları (Kızıl dev halindeki yıldızlarda gerçekleşen) sonucu patlamanın artıkları uzaya saçılır. İki nötron yıldızının birleşiminde de aynı şekilde patlama sonucu gaz bulutları ortaya çıkar. Yavaş yavaş kuasarların resmi tamamlanıyor… Şimdi şunu düşünelim iki nötron yıldızı çarpışıp birleştiğinde karadelik + gaz, toz bulutlarına sahip oluyoruz. Karadeliklerin merkezde yoğun çekici bir güce sahip yapılar olduğunu illa ki duymuşsunuzdur. Nötron yıldızları çarpışması sonucu oluşan karadeliklerin etrafında manyetik bir çekim alanı ortaya çıkar.
Dairesel bu alan, gaz ve toz bulutlarını kendi etrafında tutarak disk şeklinde bir yapı oluşturur. Bu diske büyüme, biriktirme diski diyelim. Bu disk yüksek ısıya sahiptir ve ışık yayar. Yüksek ısılı olmasının sebebi karadelik etrafındaki çok fazla radyasyona maruz kalmasıdır.
Şimdi size resmin son parçasını anlatacağım. Şunu düşünün ortada kendi etrafında dönen bir bardak var. Ve siz bu bardağa su dolduruyorsunuz. Bir süre sonra siz bardağı tam doldurmamış olsanız bile dönüş sebebiyle su bardaktan fırlar. Bu senaryoyu verdim çünkü resmin son parçasını anlatırken birebir aynı senaryo olmasa da biraz olsun basite indirgenmesini sağlayacaktır.
Karadelikler kendi etrafında dönerler. Bu dönüş sebebiyle manyetik çekim alanı da hızlanır. Manyetik alan görselindeki uç kısımlara bakın, bunlar merkezden yukarı ve aşağı dışarı şekildedir. Sürekli olarak doymak bilmeyen ve malzemeleri içine çeken bu yapının uç kısmındaki manyetik alan dışarı doğru olduğundan hızlanmayla birlikte, biriken enerji bir süre sonra radyasyon patlaması yaşayarak uçlardan etrafa saçılır. Bu saçılış karadeliğin çekirdeğinden dışarı doğrudur. Ve doğrusaldır daha doğru bir ifadeyle dağınık değildir. Çünkü bu dağınıklığı manyetik alanın yapısı engeller. (Şimdi sizlere mükemmel paint yeteneğim ile bu yapıyı biraz daha tasvir etmeye çalışacağım. (görsele okları ve karadeliği(!) ekledim.))
Çekirdekten yayılan ok yönündeki bu iki yüksek enerjili ışıma gama ışınının ta kendisidir, literatürde bunlara “jet” denmektedir. İşte resim tamamlandı. Nötron yıldızlarının çarpışması sonucu oluşan karadelik, karadeliğin etrafındaki gaz ve toz bulutlarından oluşmuş bir disk ve hızlanan manyetik alan + biriken enerji sebebiyle uçlardan dışa vurulan gama ışınları…
Yukarıdaki görselin yani bir kuasarın nasıl oluştuğunu ve nasıl bir yapıya sahip olduğunu umarım anlatabilmişimdir.
Peki merkezinde bir karadelik barındıran yapı nasıl olur da evrenin en parlak yapısı olur? Bu devasa parlaklığın sebebi aslında gama ışınlarının yaptığı ışıma ve aynı zamanda accretion diski yani gaz ve yıldızlardan oluşan biriktirme, büyüme diskinin karadelik ile etkileşimi sonucu açığa çıkan ısı ve ışıktır.
Son olarak bu devasa parlaklıktaki yapıları gökyüzünde çıplak gözle gözlemleyemememizin tek sebebi en yakınlarının dahi çok uzakta olmalarıdır. Çok uzağı biraz açmam gerekirse 1 ışık yılını, ışık ışının uzay boşluğunda 1 yıl boyunca aldığı mesafe olarak düşünün. Parsek ise astronomide uzaklık için kullanılan bir kavram ve yaklaşık 3,26 ışık yılına denk geliyor. Çok uzak derken 10¹⁰ parsekten daha uzakta olduklarından bahsediyorum. Aradaki mesafeyi durup düşünmek istediğimizde zihnimiz biraz yorulup ürkebilir. Ancak bu mesafe için sevinmeliyiz aksi taktirde bir kuasar jeti tarafından kolaylıkla yok edilebilirdik… Bir iyi haber daha kuasar jetleri sonsuza kadar var olmaz, eğer karadelik gücünü kaybederse ve yeterince beslenemezse birikip patlayacak bir enerjisi olmayacağından jetleri kapanıp söner.
Kuasarların evrende bilinen en uzak yapılar olduğunu düşündüğümüzde insanoğlu olarak bir kuasardan yansıyan ışığa dair çalışmalar yapabiliyorsak, bu ışığın milyarlarca yıl öncesine ait olduğunun farkındalığına sahip olmamız gerekir. Bilim insanları da bu sebeple kuasar çalışmalarının evrenin ilk zamanları hakkında bilgi kaynağı olabileceklerini düşünüyorlar. Geçmişin bu göz kırpışları umarım meraklı zihinlerde, gizemlerin esaretini sona erdirir…
