Kategoriler
Bilim & İnsan

Pulsar nedir? Oluşumu, özelliği ve gizemleri

Pulsar veya atarca evrenin "deniz fenerleri" olarak biliniyor. Deniz fenerine benzer şekilde, yalnızca yolunuza çıktığında görülen özel bir elektromanyetik radyasyon ışını yayarlar. Pusar aslında dönen nötron yıldızıdır yani yıldız kalıntısıdır. İsmi, ışığını uzaya "atıyor" gibi görünmesinden geliyor. Bu antik yıldız nesnelerini görüntülemek hem oldukça etkileyici hem de gökbilimciler için çokça faydalıdır. Bunun nedeni, her atımlarının milisaniye ile saniye arasında değişen düzenli ve hassas bir aralığı olması.

Pulsarı açıklamak

pulsar ışığı
Işığı deniz feneri gibi düzenli bir aralıkla gözümüze ulaşıyor. (Görsel: Abigail Malate/American Institute of Physics)

Pulsarlar nötron yıldızlarıdır; ölmüş büyük yıldızların kalıntılarıdır. Pulsarı normal nötron yıldızından ayıran şey yüksek derecede mıknatıslanmış olması ve muazzam bir hızda dönmesi. Gökbilimciler onları düzenli aralıklarla yaydıkları radyo sinyalleri ile tespit ediyor. Sinyal atım şeklinde gelir çünkü ışık belirli dar bir noktadan çıkmaktadır ve pulsar döndükçe ışık deniz feneri ışığı gibi görülüp, kaybolur ve görülüp, kaybolur. Pulsarın ışığının dar olması yoğunluğunu artırıyor ve neredeyse bir lazer kadar güçlü yapıyor.

Işığın atım oranına göre pulsarın hızı bulunabiliyor. Çoğu saniyede 1 atım yapar ve bunlara "yavaş pulsar" deniyor. Keşfedilen 2000 pulsar içinde en az 200 kadarı saniyede yüzlerce atım yapar ("milisaniye pulsar" adı verilir). En hızlısı saniyede 700 dönüşü geçiyor. Pulsar aslında gerçek bir yıldız değil çünkü "yaşadığı" söylenemez. Güneş'ten daha büyük kütleli bir yıldızın çekirdeğindeki yakıt bitince yıldız kendi üzerine çöker ortaya nötron yıldızı çıkar. Pulsar işte bu aileye ait.

Bu yıldız ölümü tipik olarak süpernova denilen devasa bir patlama yaratır. Nötron yıldızı, bu patlamadan sonra arta kalan yoğun küredir. O kadar yoğundur ki pulsardan veya nötron yıldızından bir küp şeker kadar parça alırsanız Dünya'da neredeyse 1 milyar ton gelir–yani yaklaşık Everest Dağı kadar.

Pulsar ölüyse nasıl ışık saçıyor?

Ölü nötron yıldızı gibi pulsarın da bir ışığı yok ancak çok hızlı dönmesi manyetik alanın dar bir ışık oluşturmasını sağlıyor.
Ölü nötron yıldızı gibi pulsarın da bir ışığı yok ancak çok hızlı dönmesi manyetik alanın dar bir ışık oluşturmasını sağlıyor. (Görsel: National Radio Astronomy Observatory)

Nötron yıldızı gibi pulsar da ölü bir yıldızsa nasıl ışık saçtığını merak edebilirsiniz. Pulsarın kendi ışığı olmadığından ışık yüzeyin üstünden geliyor. En güçlü ışın türü olan gama ışını dahil pek çok farklı dalga boyunda ışık saçabiliyor. Radyo ışını türü çok dardır, parlaktır ve lazerin niteliklerine benzer olur. Bilim adamları için açık olan şey ışığın pulsarın dönüşünden ve dönüşteki manyetik alandan kaynaklandığı.

İLGİLİ:  Derin uzay yolculuğu için Nötron navigasyonu hazırlanıyor

Dönen manyetik alan elektrik alan oluşturur ve bu da yüklü parçacıkların hareketini sağlar (elektrik akımı oluşturur). Manyetik alan pulsarın yüzeyinden uzaktadır ve buraya bölgeye manyetosfer denir. Bu bölgedeki elektron ve proton gibi yüklü parçacıklar veya atomlar güçlü elektrik alan tarafından yüksek hızlara çıkarılır. Yüklü parçacıklar her ivmelendiğinde (yani hızlarını artırdığında ya da yön değiştirdiğinde) ışık yayarlar. Dünyada senkrotron adı verilen aletlerle parçacıklar çok yüksek hızlara çıkarılıp yaydıkları ışık bilimsel çalışma için kullanılabiliyor. Pulsarın manyetosferinde bu süreç optik ışık ve x-ışını aralığında ışık üretebiliyor.

En hızlı dönen pulsarların daha yavaş pulsarlardan daha zayıf manyetik alanı olmasına rağmen rotasyon hızı kaybı telafi ediyor ve her pulsarın benzer şekilde parlamasını sağlıyor. Pulsarlar radyo teleskobu ile bulunuyor.

Peki ya gama ışını yayan pulsarlar? Gözlemler radyo dalga ışınlarının farklı gama ışınlarının farklı bir noktadan ve yükseklikten geldiğini gösteriyor. Gama ışınında kalem gibi dar bir ışık yerine bu kez yelpaze şeklinde bir ışık görülür. Ancak pulsardaki gama ışınının nasıl oluştuğu hala tam olarak bilinmiyor.

Pulsarın oluşumu

Işığı deniz feneri gibi düzenli bir aralıkla gözümüze ulaşıyor.

Pulsar sadece bir şehir büyüklüğünde olmasına rağmen kütlesi genelde Güneş'ten yüksek olur. Pulsarın oluşumu, nötron yıldızının oluşumuna çok benzer. Güneş'in 4 ila 8 katı kütleye sahip büyük bir yıldız öldüğünde süpernova halinde patlar. Dış katmanlar uzaya fırlatılır ve iç çekirdek, yerçekimi ile küçülür. Yerçekimi basıncı o kadar güçlüdür ki atomları birbirinden ayıran bağlara üstün gelir. Elektronlar ve protonlar yerçekimi ile ezilir ve nötronları oluşturur.

İLGİLİ:  Derin uzay yolculuğu için Nötron navigasyonu hazırlanıyor

Çapı genelde 20 km olan bir nötron yıldızının yüzeyindeki yerçekimi, Dünya üzerindeki çekimden yaklaşık 2 x 1011 kat daha yüksek olur (11 sıfırlı 2). Bu nedenle en büyük yıldızlar daima süpernova halinde patlar ve kara delik haline gelebilir. Güneş'imiz gibi daha az kütleli olanlarsa sadece dış katmanını patlatır ve yavaşça soğuyarak beyaz cüce haline gelir.

Güneş'in kütlesinin 1,4 ila 3,2 katı arasındaki bir yıldız da süpernova olabilir ancak kara delik olacak kütlede değildir. Bu orta kütleli nesneler nötron yıldızı olarak kalır ve bunlardan bazıları pulsar veya magnetar olur. Bunlar, çökerken açısal momentumunu (eğimli şekilde dönme hızı) koruyan yıldızlardır.

Ancak pulsarın boyutu çok daha küçük olduğunda dönme hızı saniyede birkaç defaya çıkarak çarpıcı biçimde artıyor. Bu nispeten küçük süper yoğun nesneler manyetik alan çizgisi (eksen) boyunca güçlü radyasyon patlamaları yayar ancak bu radyasyon ışını dönme ekseniyle aynı hizada olmaz.

Pulsar dikey dönmesine rağmen ışınımı yatay eksende çıkar. Bu yüzden pulsar aslında elektromanyetik ışınımı "atım" şeklinde görülen nötron yıldızıdır. Gökbilimciler deniz feneri ışığı gibi dönen ve saniyede birkaç kez tekrar eden yoğun bir radyo emisyonu ışını tespit ettiğinde bunun bir pulsar olduğunu bilirler.

Pulsarın keşfi ve tarihi

İlk pulsar 1967'de Jocelyn Bell Burnell ve Antony Hewis tarafından keşfedildi ve yaydığı düzenli radyo emisyonları bilim camiasını şaşırttı. Gökyüzündeki sabit bir noktadan her 1,33 saniyede bir zirveye çıkan gizemli bir radyo yayımı tespit ettiler. Emisyonlar o kadar düzenliydi ki bazı gökbilimciler bunun akıllı bir medeniyetten gelen mesajlar olarak yorumladı.

Burnell ve Hewis ışığın doğal bir kökeni olduğundan emin olsa da ona “küçük yeşil adamlar–little green men” anlamına gelen LGM-1 adını verdiler ve bu garip nesnelerin gerçek doğası gökbilimcilerin sonraki keşifleriyle ortaya çıkarıldı.

Gökbilimciler böyle bir ışığın hızla dönen nötron yıldızından geleceğini teorileştirdi ve Yengeç bulutsusundaki çok kısa süreli bir pulsarın (33 milisaniyede bir atım yapan) keşfedilmesiyle teori desteklendi. Şimdiye kadar toplam 1600 pulsar bulundu ve en hızlı pulsar saniyede 716 dönüş yapıyor (2004'de keşfedilen PSR J1748−2446ad).

İLGİLİ:  Derin uzay yolculuğu için Nötron navigasyonu hazırlanıyor

Daha sonraları ikili sistemde yer alan pulsarlara rastlandı ve bu da Einstein’ın genel görelilik teorisini doğrulamaya yardımcı oldu. Bunlar beyaz cüce veya nötron yıldızı ile birbiri etrafında dönen pulsarlardır (refakatçisinin bir başka pulsar olduğu PSR J0737-3039 sistemine de rastlanmıştır).

1982'de sadece 1,6 milisaniye dönme periyodu olan bir pulsar bulunmuştu. Yani saniyede 640 dönüş yapıyordu (0,006 saniyede 1 dönüş). Bununla beraber, keşfedilen ilk güneş dışı gezegen yine bir pulsarın yörüngesinde ortaya çıkmıştır—ve elbette pek yaşanabilir bir yer değildir.

Kullanım alanları

Pulsar oluştuğu ilk anda en fazla enerjiye ve en hızlı dönme hızına sahip oluyor. Işığını saçtıkça elektromanyetik gücünü kaybeder ve git gide yavaşlar. Bir pulsarın 10 ila 100 milyon yıl içinde enerjisini tüketip ışığının kesildiği hesaplandı. Bunun ardından karanlığa bürünür. Evrenin 13,8 milyar yaşında olduğu düşünülürse doğan tüm pulsarların (en azından %99'unun) artık atım yapmadığı söylenebilir.

O kadar esrarengiz ve etkileyici bir düzenlilikle döner ki gökbilimciler tarafından "zamanlayıcı" olarak kullanılır. Hatta belirli tür pulsarlar, zamanı göstermedeki doğruluğu ile atom saatlerine rakip oluyor.

Pulsar ayrıca yerçekimi dalgalarını bulurken, yıldızlararası ortamı araştırırken ve hatta yörüngedeki güneş dışı gezegenleri bulurken kullanılıyor. Hatta ilk güneş dışı gezegenler 1992 yılında gökbilimciler Aleksander Wolszczan ve Dale Frail tarafından bir pulsarın etrafında keşfedildi. PSR B1257+12 pulsarının şimdi iki ötegezegene (Güneş Sistemi dışındaki gezegenler) sahip olduğu biliniyor. Kendisinin dönme periyodu 6,2 milisaniyedir ve 1000 ışık yılı uzaklıktadır.

Hatta uzay araçlarının yön bulmak için pulsarı kullanması dahi önerilir. Bu yüzden NASA’nın Voyager uzay aracına Güneş'in bölgemizdeki 14 pulsara göre konumunu gösteren haritalar eklenmişti; böylece uzaylılar gezegenimizi bulmak isterse bu haritaları kullanabilecek.

Yazar Berkay Alpkunt

Coğrafya ve astronomi üzerine geniş kapsamlı içerikler hazırlıyor. Diğer ilgi alanları canlı hayatı, bilim tarihi ve ülkeler olarak sıralanır. Aynı zamanda bağımsız video oyunlarına ilgilidir.