Nötron yıldızları evrenin en egzotik ve merak uyandıran öğelerinden birisi olarak kabul görmektedir. Birçok alanda başarılı olan insanlar gibi, nötron yıldızları da yüzey çekimi, manyetik alan gücü, yoğunluk ve sıcaklık açısından uç düzey özellikler göstermektedir.

Tam da bu anda kara deliklerin çok daha yoğun olduklarını düşünebilirsiniz. Bu elbette bir açıdan doğru ancak asla gerçekten bir kara deliğin iç yapısını ve içeriğini bilemiyoruz çünkü tamamen olay ufkunun arkasına gizlenmiş durumdalar.

Katı kabuklara ( ve hatta atmosfer ve okyanuslara) sahip Nötron yıldızları gözlemleyebildiğimiz en yoğun katı cisimlerdir. Hatta atom çekirdeğindeki madde yoğunluğunun birkaç katına kadar ulaşabilmektedirler. Nötron yıldızından alınacak bir kum tanesi büyüklüğündeki örneğin 500.000 tondan daha ağır olacağı bilinmektedir.

Nötron yıldızları gösterdikleri ekstrem davranışlarla, astrofizikçiler için de saygı uyandırıcı ve etkileyici bir hedef haline gelmiş durumda. Halk nezdinde ise gerçek bir görüntü veya fotoğraf bulunmadığından, kara delikler gibi garip cisimler olarak bilinmekte ve bu repütasyonunu sürdürmektedir.

Nötron Yıldızı'nın Kökeni

Nötron yıldızlarının, orta boyutlu (Güneş kütlesinin 8 ila 20 katı) bir yıldızın ömrü tükenince gerçekleşen süpernova patlamalarından oluştuğu düşünülmektedir. Nükleer yakıtı tükendiğinde, yıldız patlar ve madde içeriğinin büyük çoğunluğunu uzay boşluğuna saçar.

Kalan kısmı içe çökerek astronomik boyutlarda zerre gibi düşünülebilir - yaklaşık 22 kilometre çapında -  bir cismi oluşturur. Küçük bir kent kadar olan bu minik yıldızlar bu halleriyle dahi güneş kütlesinin bir buçuk katı kadar kütleye sahiptir.

Kabuk kısmı temelde kristalize demirden oluşurken bu atomlar yıldızın derinlerinde yaşayamaz ve yıldızın iç katmanları arasında madde geçişleri gerçekleşir. Bu model 'nuclear pasta' (makarna çekirdek) olarak bilinmektedir.

Çekirdek kısmındaki şartlar ve maddesel hal ise Dünya üzerinde yapılacak hiçbir deney ile oluşturulamaz ve araştırılamaz. Bu çekirdek kısmı ile ilgili belirsizlik (egzotik hiperonlar veya kuarklardan oluşuyor olabilir) ise araştırılmalarının ve gökbilimcilerin odaklarından  birisi olamalarının temel sebebidir.

 

Nötron yıldızları çok az görülebilir ışık yayarlar, bu da araştırmalarda tespit edilmelerini çok zorlaştırır. Bilinen birkaç bin örnek ise ürettikleri radyo titreşimlerinden tespit edilmiştir.

Kozmik ışık yayıcıları gibi bu pulsarlardan çıkan radyo dalgaları evrenin dört bir yanına doğru dağılır. Eğer bu dalgalardan bazıları Dünya'dan geçecek olursa kurulu radyo teleskopları tarafından tespit edilebilir. Bugüne kadar keşfedilmiş en yakın pulsar ise yalnızca 500 ışık yılı uzaklıkta.

Elbette ürettiği radyasyonun Dünya'ya ulaşamadığı örnekler de mevcut ve bunlar yalnızca tüm galaktik popülasyonda küçük fraksiyonlar olarak gözlenmiştir. Şimdiye kadar  bahsi geçen sıradan radyo pulsarları gibi birkaç ilginç isimli farklı pulsar (nötron yıldızı) çeşidi de mevcuttur :

• Rotating RAdio Transients (RRATs ) pulsarlar örneğin değişen (aç / kapa) ışınlar yayarlar.


• Magnetar'lar çok güçlü manyetik alana sahip pulsarlardır.

Herşey Bir Döngüde

Tipik bir titreşimli nötron yıldızı, saniyede bir kez kendi etrafında dönmektedir. Bu hız, bu kadar kütle ve yoğunluğa sahip bir cisim için çok hızlı sayılmaktadır. Ancak en üstteki görselde de olduğu gibi eğer nötron yıldızının yanında normal bir yıldız eşi varsa, bu durumda dönüş hızı artarak saniyede onlarca kez kendi etrafında dönebilmektedir.

Bu süreç 'accretion' (katılma - büyüme) olarak bilinmektedir. Nötron yıldızlarının milyar yılı aşan ömür sürelerinde eşlik eden yıldızlar gelişir, evrimleşir ta ki dış katmanları nötron yıldızının kütle-çekimsel etkisini hissedene kadar.

Daha sonra eşlik eden yıldızdan atılan (veya çekilen) gazlar nötron yıldızına doğru akar ve nötron yıldızını hızlandırır. Bu süreç bütününe bakıldığında bir takım yan etkiler üretmektedir. Nötron yıldızına düşen gaz, onlarca milyon dereceye kadar ısınır ve nötron yıldızının parlak biçimde X-ışınları ile parıldamasını sağlar. Bu durumda bu tip radyasyonlar Dünya atmosferini aşarak kurulu teleskoplar tarafından tespit edilemediğinden, atmosfer dışındaki uydu teleskopları tarafından kolaylıkla tanınabilirler.

Gökyüzünün X-ışını görüntüsünde en parlak nesnenin Güneş hariç tutulduğunda, Scorpius X-1 olarak bilinen bir nötron yıldızı olduğu görülür. Bu yıldız eşinin çevresinde 19 saatte bir dönmekte ve ana  parlaklığını sağlayan kütleyi de bu eşine borçludur.

Birleşme (Füzyon) 

Nötron yıldızının üzerinde biriken gaz, güneşin maddesel kompozisyonuna çok benzerdir ve temelde hidrojen ve helyum, küçük yüzdelerle de diğer elementleri içerir. Nötron yıldızının dev yer çekimi (Dünya'dan birkaç yüz milyar kat daha fazla)  gazı kendine çeker, bastırır, ısıtır ve birkaç saat ile birkaç gün arasında bir süre geçmeden nükleer füzyon oluşmasına sebep olur.

Burada gerçekleşen yanma ise güneşteki gibi durağan ve uzun sürelerde oluşmamaktadır.  Bunun yerine nötron yıldızı üzerinde birkaç saniyede tüm yüzeyini kaplayan, sabit veya durağan olmayan , tüm biriken yakıtı bir anda yakan ve tüm galaksiden görülebilecek bir X-ışını patlamasına sebep olan yanmalar gerçekleşir.

1960 yılından beri gönderilmiş X-ışını telekospları tarafından bu patlamalar yaklaşık 100 ayrı sistemde gözlemlendi. Büyüme (katılma) oranına bağlı olarak birkaç saatte bir'den birkaç günde bir'e değişen oranlarda da gözlemlenmeye devam etmektedir. Bu patlamalar evrende şu ana kadar bilinen en güçlü termonükleer patlamalardır.

Elbette, eşlik eden yıldızdan gelen gaz desteği bir gün azalcak ve tükenecektir. Bu gerçekleştiğinde ise, nötron yıldızı tekrardan radyo pulsarı görevine geri dönüp radyo dalgaları yaymaya devam edebilir. Ancak bu sefer saniyede birkaç yüz kez dönüyor olarak.. Bu konudaki rekor ise  PSR J1748-2446ad' ait ve her saniye 716 kez dönüyor.

Ne yazık ki nötron yıldızları bile sonsuza kadar aktif kalamazlar. Dönme enerjisi bir gün mutlaka tükenecek ve döngüyü hızlandıracak bir eş yıldız yoksa, pulsarımız artık tespit edilebileceği kadar ışığı üretemeyecek ve 'ölüm sınırı'nın altına düşmüş olacaktır.

Bu andan sonra da, zamanın sonuna kadar soğumaya devam edecektir ve ancak o zaman maddelerin yüksek yoğunluk ve sıcaklıktaki hallerinin çalışılması için sıra dışı laboratuvarlar haline gelebilecekler.

 

---

Kaynak : Explainer: what is a neutron star?, https://theconversation.com/explainer-what-is-a-neutron-star-29341

---