Kırmızı Cüce Yıldızlar

Kütlesi (yani içerdiği madde miktarı) Güneş’in yaklaşık %60’ı ve daha azı olan yıldızlara Kırmızı Cüce diyor astronomlar. Ayrıca harflerle yapılan sınıflandırmaya göre M sınıfı anakol yıldızları oluyorlar. (Anakol yıldızları ve türleri hakkında şu yazımızı inceleyebilirsiniz.) Bunlar oldukça küçük, ışıma gücü düşük yıldızlar. Bu arada küçük dediğime bakmayın, çapları kütle miktarına göre 200 bin ile 700-800 bin kilometre arasında değişiyor. Kıyaslama için söyleyeyim, Dünya’nın çapı sadece 13 bin km kadar.

kirmizicuce485

Bunlar hem küçük, hem de düşük ışıma yapan yıldızlar demiştik. Yüzey sıcaklıkları 3.600 Santigrat dereceyi geçemeyen kırmızı cüceler, çevrelerine bizim güneşimizin binde 1’i ile yüzde 10’u kadar enerji yayabiliyorlar. Her ne kadar, anlı şanlı güneşimiz karşısında biraz acınası görünüyor olsalar da, sahip oldukları uzun, hem de çok uzun ömürle bırakın Güneş’i, diğer tüm dev yıldızları fersah fersah geride bırakıyorlar. Sıradan bir kırmızı cücenin ömrü 70 milyar yıldan başlayıp, trilyonlarca yıla kadar uzayabiliyor. Yeri gelmişken küçük bir not düşelim: Bir yıldızın kütlesi ne kadar fazlaysa, ömrü o kadar kısadır. Örneğin Güneş, var olan bu kütlesiyle maksimum 10 milyar yıllık bir ömre sahip. Yani, ortalama bir kırmızı cüce yıldızın beşte biri kadar bile yaşamayacak…

Şu yanılgıya da da düşmemek gerek. Eğer yıldızın kütlesi Güneş’in yarısı kadar ise iki kat uzun yaşaması söz konusu değil. Güneş’in yarı kütlesine sahip bir yıldız en az 80 milyar yıllık bir ömre sahip. Eğer yıldızın kütlesi Güneş’in %25’i kadar ise 250 milyar yıl kadar bir ömre sahip oluyor. Eğer kütleyi daha da düşürürsek bu ömür uzunluğu dramatik içimde artış gösterir. Eğer yıldızın kütlesi Güneş’in %10’u kadar ise ömrü 1 trilyon yılı bulabilir.

Ancak, “yıldız olmanın” da bir sınırı var. Bir yıldızın enerji üreterek parlayabilmesi için sahip olması gereken minimum kütle değeri yaklaşık %7.5 ila %8.3 Güneş kütlesi arasına denk geliyor. Eğer yıldızı oluşturan madde hidrojen ve helyum harici maddeler açısından zengin ise, Güneş’in sadece %7.5’i kadar kütleye sahip olan (yani yaklaşık 80 Jüpiter ağırlığında) bir yıldız enerji üretmeye başlayabilir. Gökbilimcilerin “metal” olarak nitelendirdiği hidrojen ve helyum harici maddenin yıldızın sadece %1’ini oluşturuyor olması onu “metal açıdan zengin” olarak nitelememize yeterlidir. Yani, içeriğinin %1’i hidrojen ve helyum harici elementlerden oluşan bir yıldız %7.5’lik Güneş kütlesine sahip ise nükleer füzyon gerçekleştirerek ışıldamaya başlar. Bu kadar düşük kütleli bir yıldızın ise ömrü 10 trilyon yılı bulabilir.

970939_297464793733340_969347766_n
Tipik bir kırmızı cüce olan ve Güneş’e en yakın yıldızlardan biri olan Barnard Yıldızının Güneş ve Jüpiter ile boyut karşılaştırması… 

Bu yıldızların böylesi uzun yaşamlarının sırrı, çekim güçlerinin “görece” düşüklüğü nedeniyle nükleer tepkimelerin oluştuğu çekirdek bölgesinin küçük bir alan kaplaması. Böylelikle kırmızı cüceler, yakıtları olan hidrojeni neredeyse “koklayarak” yakıyorlar ve yakıtları diğer yıldızlardan çok daha az olmasına karşın, yüz milyarlarca yıl boyunca parlayabiliyorlar.

Bu inatçı yıldızları özel (aslında sıradan) yapan şey, evrende var olan tüm yıldızların %80’lik kısmını oluşturmaları. Galaksimizde, her 3 Güneş büyüklüğünde yıldıza karşın 80 tane kırmızı cüce yıldız bulunuyor. Açıkcası ortalık kum gibi kırmızı cüce dolu. Mesela, güneşin 10 ışık yılı kadar çevresinde 60 yıldız bulunuyor ve bu 60 yıldızdan 50 kadarı kırmızı cüce. Sitemizde “yakınımızdaki yıldızlar” şeklinde arama yaparak bu yıldızların bir kısmını tek tek inceleyebilirsiniz.

Bu kadar çok olmalarına karşın, gözlerimizi gökyüzüne diktiğimizde gördüğümüz yıldızların hiçbiri kırmızı cüce değil. Çünkü başta belirttiğim gibi; ışıma güçleri çok düşük ve hiçbirini Dünya’dan baktığımızda çıplak gözle göremiyoruz. Gökyüzünde çıplak gözle görebildiğimiz yıldızların hemen hemen tamamı Güneş’ten daha büyük yıldızlardan oluşuyor. Güneş de o kadar parlak bir yıldız değil, zaten G sınıfı bir “sarı cüce” olarak da niteleniyor.  Eğer Kutup Yıldızı‘nın bulunduğu uzaklıkta (432 ışık yılı), Güneş büyüklüğünde bir yıldız yer alsaydı, onu çıplak gözle görmemiz mümkün olmayacaktı. Neyse…

gliese581-8871424
Gliese 581 yıldızının, üzerinde yaşam barındırabileceğini düşündüğümüz gezegenlerinden birinin hayali ilustrasyonu

Kırmızı cüceler, çevrelerinde bir gezegen sistemi bulunduramayacak kadar aciz yıldızlar değil her şeye rağmen. Şu çok ünlü, çevresinde astronomların durup dinlenmeden sürekli yaşama uygun gezegenler bulduğu Gliese 581 yıldızı da bir kırmızı cüce. Yani bu yıldızlar da, Dünya ayarında gezegenlere ev sahipliği yapabiliyorlar. Bu gezegenlerin yıldızlarına, sıvı suyun ve  “bildiğimiz anlamda” yaşamın var olabilmesi için biraz daha yakın olması yeterli olabiliyor.

Bizim güneşimiz ve Dünya’nın konumundan bir örnek verelim: Dünya Güneş’e 150 milyon kilometre uzaklıkta. Bu mesafeden Güneş’ten aldığımız enerji hayatın sürebilmesi için yeterli oluyor. Eğer, Güneş yerine, onun yaklaşık %60 kütlesine sahip bir kırmızı cüce yıldız olsaydı, Dünya’nın 42 milyon kilometre uzaklıkta olması aynı miktarda enerji alabilmesi için yetecekti. Yok eğer yıldız güneşin %20 kütlesindeyse, bu sefer ona uzaklığımızın 15 milyon kilometre olması gerekecekti.

yasanabilirbolge4714
Güneş’in ve farklı kütlelere sahip yıldızların sıvı suyun varlığına izin veren yaşanabilir bölgesi

İşte yıldızdan gelen ışığın, bir gezegenin yüzeyinde suyun sıvı halde kalabilmesine olanak sağladığı bu mesafeye, “habitable zone” veya “goldie locks“, ya da Türkçesi; “yaşanabilir bölge” deniliyor. Elbette yaşanabilir bölge derken, Dünya benzeri bir yaşam göz önünde bulundurularak bu tanımlama yapılıyor. Başka bir yaşam şekli bilseydik, tanımlamayı ona göre yapardık ama, henüz bilmiyoruz. Zaten bunlarla ilgili daha sonra uzun uzun yazacağız, şimdilik konuyu kapatalım…

Son olarak bu bağlantıya tıklayarak “her ne kadar çok uzun ömürlü olsalar bile”, kırmızı cüce yıldızları nasıl bir sonun beklediğini, ölümlerinin nasıl olacağını okuyabilirsiniz.

Zafer Emecan

 

Facebook




Gliese 581 G’de Olası Yaşam İhtimali

Dünya’dan yaklaşık 20 ışık yılı uzaklıktaki Gliese 581, çevresinde çok sayıda gezegen keşfedilen ve yaşanabilir bir gezegene sahip olma ihtimali en yüksek görülen yıldız konumunda. En son keşfedildiği düşünülen gezegeni ise, Dünya benzeri gezegen arayışında belki de bulduğumuz en uygun şartlara sahip gezegen.

gliese581ilustrasyon
Gliese 581 g gezegeni sıvı suya sahipse, Dünya’ya oldukça benziyor olabilir.

307751_138991836247304_2023878946_n

Solda teleskopla alınmış bir fotoğrafını gördüğünüz Gliese 581, oldukça küçük bir yıldızdır. Güneş’in sadece %30’u kadar kütleye sahiptir. Çapı yaklaşık olarak 400 bin km’dir ve yaydığı ışınım Güneş’in %1’inden birazcık daha fazladır.

Kırmızı cüce denilen, Güneş’in yarısından küçük kütleye sahip bu tür yıldızlarda, “yaşam kuşağı” da doğal olarak yıldıza daha yakın konumlarda bulunuyor. Kırmızı cüce yıldızların çevresindeki gezegenler, suyu sıvı halde tutabilecek ısıyı almak için yıldıza oldukça yakın konumda bir yörüngede olmak zorunda. Burada Gliese 581g gezegeni, çevresinde döndüğü yıldız Gliese 581’e oldukça yakın, yaklaşık 0.14 ab (21 milyon km) uzaklıkta yer aldığı için kütleçekim kilidi nedeniyle bir yüzü sürekli yıldıza dönük biçimde dönmekte. Kendi yıldızına dünya-güneş ikilisi gibi, sıvı su varlığı için gayet uygun bir uzaklıkta olmasına karşın, kütleçekim kilidi (tidally locked) altında olması “gelişkin yaşam” için işleri biraz zorlaştırıyor. 

Yani, gezegenin bir tarafı sürekli aydınlıkken, diğer tarafı da sürekli karanlık. Bu durumdaki gezegenlerde, yıldızdan gelen ısının homojen dağılımı için gezegen atmosferinin biraz kalın olması; karanlık yüzdeki iklimi daha sıcak hale getirmesi, aydınlık yüzü de biraz soğutması açısından önemli. Aksi halde, ne aydınlık, ne de karanlık yüzde “gelişkin yaşam” için uygun ortamlar “oluşmayabilir”.

Gliese_581_yasanabilir_bolge
Gliese 581 yıldızı ile, Güneş’in yaşanabilir bölgelerinin karşılaştırması. 

Yine de, gezegenin yıldızı etrafındaki dönüşünde, yörünge eliptiğine bağlı olarak, yakınlaşıp uzaklaşmalar sırasında düzenli ve/veya yarı düzenli mevsimsel değişiklikler olacaktır. Bu değişiklikleri, dünyanın sürekli sıcak olan ekvator kuşağındaki yıllık değişimlere benzetebiliriz. Gliese 581 g, yıldızının çevresinde 36 günde bir döndüğü için değişimler bizden çok daha kısa aralıklarla gerçekleşiyor olmalı.

Fakat kütleçekim kilidi altındaki bir gezegen neredeyse dairesel bir yörüngeye mecbur kaldığı için, bu olasılık oldukça düşük. Aynı zamanda, ekliptik eğim de söz konusu olamayacağından, bu ihtimal neredeyse tamamen ortadan kalkıyor. Gliese 581 g için, çok uzun dönemler içinde herhangi bir mevsimsel değişimin yaşanmadığı bir gezegen diyebiliriz. Yani en azından elimizdeki bilgiler bu yönde. Mevsim değişikliğinin olmadığı ortamlarda gelişkin yaşamın ne tür bir etkiye maruz kalacağını, ya da var olup olamayacağını ise bilmiyoruz. Buna rağmen, ilkel de olsa bir yaşam gelişimi için mevsimler zorunluluk değil. Eğer sıvı su mevcutsa, öyle ya da böyle, ama ilkel, ama gelişkin bir yaşam vardır.

Tabi burada bol keseden konuşuyoruz da, gezegende sıvı su olup olmadığını henüz bilmiyoruz. Hesapta bizim Venüs ve Mars da Güneş’in yaşam kuşağı içinde ama, ne sıvı sudan, ne de yaşamdan iz taşımıyorlar.

gliese581-sistemi25
Güneş Sistemi ile Gliese 581 sistemindeki gezegenlerin yörünge uzaklıklarının karşılaştırması.

Henüz elimizde kütleçekim kilidi altında olup da üzerinde yaşam olan bir gezegene ilişkin veriler olmadığı için, yorum yaparken sadece dünya gezegenini baz alabiliyoruz. Dolayısıyla gelişkin yaşam için mevsimlerin, sıcak ve soğuk döngülerin, yahut dünya benzeri atmosfer koşullarının olması gerektiği düşüncesindeyiz. Bu düşüncemiz de, daha iyi bir örnekle karşılaşana kadar böyle olmak zorunda; bilimsel düşünce bunu gerektiriyor.

Not: ESO’nun gelişmiş gezegen arayıcısı HARPS tarafından yapılan kontroller*, bu gezegenin var olmadığını ortaya çıkardı. Yani burada bahsedilen süper dünya Gliese 581 g yok. İeride bu ismi alacak bir gezegen olabilir, ama o bu değil. Yine de, düşük kütleli yıldızların yaşam kuşaklarında dolanan karasal gezegenler benzer özellikler göstereceği için, bu yazıyı örnek olarak sunmayı tercih ettim.

Zafer Emecan

(*) http://www.eso.org/public/turkey/news/eso1134/

Facebook