Nötron yıldızları ve pulsarlar

Nötron yıldızı nedir?

Güneş'in yaklaşık sekiz katından ağır bir yıldızın yakıtı bitince çekirdeği bir süpernovayla çöker. Geriye kalan çekirdek kabaca 1,4 ile 2 Güneş kütlesi arasındaysa bir nötron yıldızına dönüşür.

Çöküş sırasında kütleçekim elektronları protonların içine bastırır ve onları elektrik yükü olmayan nötronlara çevirir. Sonuç, nükleer kuvvetler yerine kütleçekimiyle bir arada duran dev bir atom çekirdeği gibidir.

Çekirdek daha da ağırsa hiçbir şey çöküşü durduramaz ve bir kara delik oluşur. Nötron yıldızları o sınırdan önceki son duraktır.

Küçük, ağır ve aşırı

Tipik bir nötron yıldızının çapı yalnızca 20 km kadardır, yani bir şehir büyüklüğünde; ama içinde Güneş'in tamamından fazla kütle vardır. Bir şeker küpü kadar maddesi Dünya'daki tüm insanlar kadar, bir çay kaşığı ise belki bir milyar ton gelir.

Yüzeydeki çekim o kadar güçlüdür ki bir metre yükseklikten bırakılan bir cisim yere saatte milyonlarca kilometre hızla çarpar. Yüzey son derece pürüzsüz olabilir; "dağları" birkaç milimetreyi geçmez.

Çöken bir çekirdek, kollarını içine çeken bir buz patencisi gibi dönüşünü korur ve küçüldükçe hızlanır. Bu yüzden yeni doğan nötron yıldızları çok hızlı döner; manyetik alanları da sıkışarak Dünya'nınkinin trilyonlarca katına çıkar.

Pulsarlar: kozmik deniz fenerleri

1967'de Cambridge'de lisansüstü öğrencisi olan Jocelyn Bell Burnell, radyo teleskobu verilerinde tuhaf ve düzenli bir iz fark etti: her 1,34 saniyede bir gelen atımlar. Sinyal o kadar düzenliydi ki ekip ona şakayla "küçük yeşil adamlar" anlamında LGM-1 adını verdi.

Kısa sürede başka kaynaklar da bulundu ve gökbilimciler bunların dönen nötron yıldızları olduğunu anladı. Radyo ışınları manyetik kutupların yakınından fışkırır; kutuplar dönme ekseninden eğik olduğunda ışınlar uzayı süpürür. Biri Dünya'nın üzerinden geçerse her turda bir atım görürüz.

Bazı pulsarlar saniyede birkaç kez döner; eşlerinden gaz çalarak hızlanan "milisaniye pulsarları" ise saniyede yüzlerce tur atar. Tıkırtıları atom saatleriyle yarışacak kadar düzenlidir; gökbilimciler bu pulsar gruplarını uzay-zamandaki yavaş dalgalanmaları aramak için kullanır.

Magnetarlar

Magnetar, manyetik alanı sıradan bir nötron yıldızınınkinden kabaca bin kat güçlü olan, bilinen en güçlü alana sahip nötron yıldızıdır. Böyle bir alan, Ay yolunun yarısı kadar uzaktan bile bir kredi kartını silebilir ve yıldızın yakınındaki atomları bozar.

Kabuktaki gerilim aniden boşalarak X ışını ve gama ışını patlamaları saçabilir. Aralık 2004'te yaklaşık 50.000 ışık yılı uzaktaki SGR 1806−20 adlı magnetardan gelen dev bir parlama, Dünya'nın üst atmosferini ölçülebilir biçimde etkiledi.

Magnetarlar, çok kısa ve çok parlak radyo flaşları olan hızlı radyo patlamalarının bir kısmıyla da ilişkilidir. 2020'de bunlardan biri kendi galaksimizdeki bir magnetara kadar izlendi.

GW170817: iki nötron yıldızı çarpıştığında

17 Ağustos 2017'de LIGO ve Virgo dedektörleri, yaklaşık 130 milyon ışık yılı uzakta birbirine doğru sarmal çizerek yaklaşan iki nötron yıldızından gelen kütleçekim dalgalarını, yani uzayın kendisindeki minik dalgalanmaları kaydetti. Yaklaşık 1,7 saniye sonra NASA'nın Fermi uydusu aynı bölgeden kısa bir gama ışını patlaması yakaladı.

Birkaç saat içinde teleskoplar NGC 4993 galaksisinde yeni bir ışık noktası buldu. Bu, çarpışmada fırlatılan radyoaktif maddenin beslediği bir parıltı olan kilonovaydı ve gama ışınından radyoya kadar her dalga boyunda izlendi.

Tayflar, bu tür birleşmelerin büyük olasılıkla altın ve platin dahil ağır elementler ürettiğini gösterdi. Tek bir kozmik olay ilk kez hem kütleçekim dalgalarıyla hem ışıkla incelendi; bu alana bugün çoklu haberci gökbilimi deniyor.

Bir nötron yıldızını görebilir miyim?

Nötron yıldızları tek başına gözle ya da bahçe teleskobuyla görülemeyecek kadar küçük ve sönüktür. Ama bulundukları yerlere bakabilirsiniz.

Boğa takımyıldızındaki Yengeç Bulutsusu (M1), saniyede yaklaşık 30 kez dönen bir pulsar barındırır; küçük bir teleskopta pulsarı değil, parlayan bulutu görürsünüz. Büyük profesyonel teleskoplar ise onun yanıp sönmesini kaydedebilir.

Pek çok radyo astronomi kulübü ve üniversite etkinliği, pulsar sinyallerini sese çevirip dinletir; ölü bir yıldızın tıkırtısını duymak akılda kalan bir deneyimdir.