Ulduzların həyatı və ölümü: Ulduzlar necə yaranır və yox olur

0
903
Want create site? Find Free WordPress Themes and plugins.

Ulduzlar da insanlar kimi doğulub, yaşlanıb və insanlar kimi ölüb gedirlərmi?
Bir ulduz necə doğulur? Bir ulduzun ölümü necə baş verir? Bugün bu sualların cavabını artıq demək olar ki dəqiq bilirik. Əlbəttə ki bir ulduzun bütün ömrünü başdan sona izləmək şansımız yoxdur, amma ulduzları yaş sıralamasına görə xarakteristikalandıra bilirik. Yer kürəsində apardığımız geoloji tədqiqatlar nəticəsində Yerin yaşının 4,5 milyard il olduğunu bilirik. Demək ki bizim ulduzumuz Günəş ən azı 4,5 milyard ildir ki Yer kürəsi üzərinə işıq saçır.

Bəs bir ulduz harada, necə doğulur?

Gecə teleskopunuzu işıq və atmosfer kirliliyi olmayan bir yerdən göy üzünə tuşlayıb baxdıqda göy üzündə öz qalaktikamızın qaranlıq, tozlu və içərisində çoxlu miqdarda qaz toplamış bölgələrini görə bilərsiz. Bu qaranlıq bölgələr əslində içərisində kütləsi minlərlə və hətta milyonlarla Günəş kütləsinə bərabər soyuq buludlardır. Ulduzların əmələ gəlmə, doğulma yerləri bu buludların içi, xam maddəsi isə buludu təşkil edən qaz və tozdur. Bu bölgələrin temperaturu -172 selsidən aşağı olur. Buludu təşkil edən toz və qazın əksər hissəsini isə hidrogen və helium təşkil edir. Her 100 atomun 90-ı hidrogen, 9-u helium, 1-i də daha ağır elementlərin payına düşür. Sıxlıq çox azdır. Hər kub santimetrlik həcmə 1 atom düşür. Yer kürəsində əldə edə bildiyimiz vakuum 104 atom/sm3 dur. Bu şərait altında bir ulduzun doğulması üçün ilk addım buludun müəyyən bir hissəsinin öz qravitasiyası altında öz üzərinə çökməsi ilə başlayır. Qravitasiya buludun həmin hissədəki maddəsini bir nöqtəyə toplamağa başlayır. Maddə toplanıb həcmi və kütləsi artdıqca daxilində olan sıxlıq və temperaturu da artmağa başlayır. Çökən bütün maddə gedərək daha kiçik həcmdə toplandığı üçün zərrəciklər toqquşmaga başlayır. Beləliklə qravitasiya enerjisi (potensial enerji) zərrəciklərin kinetik enerjisinə çevrilir.

Bu da temperaturun daha çox yüksəlməsinə səbəb olur. Bu çökməkdə olan hissənin mərkəzi artıq bir ulduz “embriyonu”dur. Bu ulduz embriyonu buludun daxilində özünün impuls momentini qoruya bilməsi üçün fırlanmağa başlayır. Fırlanarkən ətrafında buludun maddəsini disk şəklində toplayır. Bu diskə protoplanetar disk deyilir. Diskin mərkəzindəki kürə öz üzərinə daha çox maddə toplayıb kütləsini artırdıqca nüvəsi isinməyə və daha çox sıxılmağa başlayır. Bu məqamda temperatur səbəbi ilə bu kürənin mərkəzindən gələn enerji axını çölə doğru bir təzyiq yaradır. Ideal qaz qanununa görə həcm kicildikce çölə doğru olan bu təzyiq də artır (PV=nRT). Bu təzyiq kürəni öz üzərinə doğru sıxan qravitasiya qüvvəsini tarazlamağa başlayır. Nüvə daha çox sıxılıb temperaturu təxminən 15 milyon santiqrad dərəcəyə çatdıqda nüvə reaksiyası “alovlanır”. Nüvədəki hər 2 hidrogen atomu birləşərək 1 helium atomu yaradır və enerji istehsal edilir. Bu kürəmiz artıq bir ulduzdur. Ulduzun nüvə reaksiyası nəticəsində çölə doğru itələyən qaz təzyiqi içəriyə doğru sıxan qravitasiya qüvvəsini artıq tamamilə tarazlığa gətirir. Buna hidrostatik tarazlıq deyirik və bu ulduzu ayaqda saxlayan yeganə amildir.

Ulduzların həyatı

Bir ulduz özünün bütün ömrünü içəriyə doğru sıxan qravitasiya qüvvəsi ilə çölə doğru itələyən təzyiq arasında savaşla keçirir. Bu təzyiqin səbəbi əlbəttə ki, nüvə reaksiyasıdır. Nüvə reaksiyası üçün isə yanacaq lazımdır. Bu yanacağın əsas hissəsini hidrogen təşkil edir. Bu isə o deməkdir ki, bəzi ulduzlar qısa bəzi ulduzlar daha uzun ömürlü olurlar. Sonda hidrogen qaynağı tükənir və bu da ulduz üçün sonun başlanğıcı deməkdir. Ulduzlar öz ömürlərinin 90%-i baş ardıcıllıqda keçirirlər. Bu arada yavaş-yavaş yaşlanırlar. Ulduzların bu fazasını insanların gənclik və yetişkənlik çağına oxşada bilərik. Yaşlılıq çox qısa çəkir, arxasınca ölüm tez gəlir.  Ulduz astrofizikasinda yaxşı bilinən bir teorem vardır: Bir ulduzun bütün özəlliklərini onun kimyəvi tərkibi ilə kütləsi müəyyən edir. Kimyəvi tərkib bütün ulduzlarda demək olar ki eyni olduğundan bir ulduzun ömrünü, parlaqlığını, temperaturunu, yaşını yalnızca kütləsi müəyyən edir. Bir ulduzun kütləsi ilə ömrü tərs mütənasibdir. Beləki kütləsi böyük olan az, kütləsi az olan daha çox yaşayır. Günəş kimi bir ulduzun ömrü təxminən 10 milyard ildirsə, qırmızı cırtdanların ömrü 1 trilyon ilə qədər uzana bilər. Buna uyğun olaraq ulduzları aşağıdakı 3 qrupa ayırırıq:

  1. Kiçik kütləli ulduzlar (0,08 – 0,8 Günəş kütləsi)
  2. Orta kütləli ulduzlar (0,8- 8 Günəş kütləsi)
  3. Böyük kütləli ulduzlar ( 8 Günəş kütləsindən böyük)

Orta kütləli ulduzlarda yuxarıda qeyd etdiyim kimi nüvəsində hidrogeni heliuma çevirərək enerji istehsal edir. Nüvədəki hidrogenin demək olar ki hamısı heliuma çevrildiyi zaman ulduz baş ardıcıllıqdakı fazasını tərk edir. Daha sonra alt nəhəng fazası başlayır. Ulduzun diametri biraz artır, səthinin temperaturu düşür. Mərkəz daha da isinir. Hidrogeni yandıran qabığın temperaturu artır və dolayısı ilə enerji istehsalı yəni nüvə reaksiyası daha da sürətlənir. Sürətlənən enerji istehsalı üst qatlarının təxminən sabit temperaturda genişlənməsinə səbəb olur. Ulduzun radiusu olduqca artmağa başlayır. Bu ulduz artıq qırmız nəhəngə çevrilmişdir. Bu fazada ulduzun maddəsinin çoxu hissəsi mərkəzdə toplanmış, atmosferi olduqca genişlənmişdir.

Nüvəsi böyüdükcə temperaturu da artmağa davam edir. Nüvədəki temperaturu təxminən 100 milyon dərəcəyə çatan kimi helium partlayışlı bir şəkildə “alovlanır”. 3He→C şəklində enerji ayrılması ilə nüvə reaksiyası getməyə başlayır. Artıq nüvə heliumu karbona çevirməyə başlayır. Bu şəkildə istehsal olunan karbon atomlarının bir qismi He atomları ilə birləşib oksigenə çevrilir. Qırmızı nəhəng fazasında ulduz böyük miqdarda kütlə itirir. Bir neçə min il içərisində özünün atmosferini tamamilə itirir və sadəcə karbon və oksigendən ibarət qaynar nüvə ortaya çıxır. Bu qaynar nüvənin saçdığı istilik çevrəsindəki qazı iyonlaşdırır. Genişlənən bu qaza “planetar dumanlıq” deyilir. Bu dumanlıq genişlənməsini davam etdirir və zamanla ulduzlararası boşluğa qarışır.

Orta böyüklükdə bir ulduz kütləsinin təxminən 35 faizini kosmosa atar. Geriyə qalan karbon (C) və oksigendir (O). Üst qatlarda ağırlıq təşkil edən maddə də qalmadığı üçün daha çox büzülmür və temperaturunu artıra bilmir. Bu səbəbdən karbon yanmasını başlada bilmir (karbonun yanması üçün lazım olan minimum temperatur 1 milyard dərəcədən çoxdur). Təxminən yüz min il içində karbon-oksigendən ibarət bir ağ cırtdana çevrilir. Bu bizim Günəşimizi gözləyən dramatik bir son olacaq. Təbii ki, bütün Günəş sisteminin də həmçinin. Kiçik kütləli ulduzlarda nüvənin temperaturu yetəri qədər yüksəlməz. Heliumu yandırıb karbona çevirməyə gücü yetmir və belə ulduzlar ömrünün sonunda əsasən heliumdan ibarət ağ cırtdan olaraq qalırlar. Böyük kütləli ulduzlarda proses daha mürəkkəb gedir. Bu ulduzların nüvəsində elementlər dəmirə qədər çevrilir. Bu yanacaq tükənən kimi nüvə çökür, temperatur inanılmaz dərəcədə yüksəlir və tükənən bu yanacağın “külü” alovlanır, bu külün qabığında köhnə yanacaq yanmağa davam edir. Beləliklə heliumdan sonra karbon, oksigen, neon, silisium, kükürd kimi elementlər və son olaraq da dəmir əmələ gəlir. Bu elementlər bir soğan kimi ard-arda qabıq əmələ gətirir. Bundan sonrası isə böyük ifrat ulduz (supernova) partlayışı ilə nəticələnir.

Böyük ifrat ulduz partlayışları

Dəmir elə bir elementdir ki, o nüvə reaksiyasına girmək üçün özü enerji verməkdən əlavə xaricdən enerji tələb edir. Ona görə də bir ulduzun nüvəsində dəmirdən daha ağır element əmələ gəlməz. Ulduzun nüvəsi tamamilə dəmirə çevrilən kimi nüvə reaksiyası dayanır və ulduzu ayaqda saxlayan və çölə doğru itələyən təzyiq tükənir. Qravitasiya qüvvəsi qalib gəlir və bütünlüklə dəmirdən ibarət olan nüvə saniyələr içində çökür. Çökmə nəticəsində 1 saniyədən daha qısa müddətdə ya bir neytron ulduzu və ya kütlə daha böyükdürsə bir qara dəlik ortaya çıxır (buna aşağıda daha geniş toxunacağıq). Bu çökmə prosesi belə gedir: ulduzun dəmir nüvəsi çökərkən maddəsinin atomlarını neytronlarına qədər sıxır.

Əgər kütlə yetərli qədər deyilsə, çökmə neytron–neytron (n-n) zəncirini qıra bilmir. Həddən artıq yüksək sıxlıqlı neytron qazı bu çökməni sanki ayağımızın altına qoyub aşağı doğru sıxdığımız bir yay kimi ani olaraq tormozlayir və nüvəni geri tullayır. Bu geriyə tullanma ulduzun üst qatlarının partlamasına səbəb olur. Ortaya çıxan neytronlar yüksək enerji əlavə edirlər və ulduzun üst qatları bu enerji əlavəsi nəticəsində darmadağın olaraq partlayır. Bir böyük ifrat ulduz partlayışı bu cür ortaya çıxır. Böyük ifrat ulduz partlayışı nəticəsində oksigen, neon, silisium, kükürd kimi elementlər ulduzlararası boşluğa yayılır. Dəmirdən daha ağır elementlər məhz bu böyük ifrat ulduz partlayışı nəticəsində əmələ gəlir. Qızıl, gümüş, civə və s. Bu elementlər də ulduzlararası boşluqda gələcəkdə yaranacaq yeni ulduz və ulduz sistemləri üçün xam maddəyə çevrilir.

 Ulduzların ölümü

Yuxarıda sizə hər növ ulduzun həyatının necə keçdiyini danışdıq. Gəlin, indi isə ulduzların ölüm formalarına daha yaxından baxaq. Dedik ki, bir ulduzun bütün özəlliklərini onun kütləsi müəyyən edir. Buraya bir ulduza öldükdən sonra nələr olur sualına cavab da daxildir. Bunu bilmək üçün ulduzun ölüm sancıları başlayanda sahib olduğu kütləsinə baxmaq kifayətdir. Ulduzlar öldükdən sonra aşağıdakılardan birinə çevrilir:

  1. Heç bir qalıq yoxdur.
  2. Ağ cırtdan.
  3. Neytron ulduzu.
  4. Qara dəlik.

Ağ cırtdanlar üçün M<1.4 Günəş kütləsi (G.k), neytron ulduzları üçün 1.4 G.k < M < 3 G.kvə qara dəliklər üçün M>3 G.k olmalıdır. Gəlin, bunlarla daha yaxından tanış olaq.

 Ağ cırtdanlar

Günəş kimi bir ulduzda nüvəsindəki temperatur karbonu çevirəcək qədər yüksələ bilmir. 10 minlərlə il ərzində ulduzun atmosferi genişlənərək planetar dumanlığa çevrilir. Sonra ortadakı nüvə ortaya çıxır. Həddindən artıq isti, ağ və kiçik olduğu üçün buna ağ cırtdan deyirik. Bu ağ cırtdanlar kütlələri 1,4 Günəş kütləsindən kiçik və təxminən Yer kürəsi boyda olurlar. Bu, təxminən sıxlığın 109 kq/m3 olması deməkdir. Yəni bir noxud dənəsi boyda ağ cırtdan maddəsinin ağırlığı 1 ton gəlir. Kiçik bir radiusa sığışan bu sıxlıqdakı bir kütləni özünün qravitasiya qüvvəsinə qarşı ayaqda tutan güc çölə doğru itələyən qaz təzyiqi deyil. Ağ cırtdanların maddəsi o qədər sıxdır ki bu maddənin elektronları artıq məlum bir mərkəzə bağlı deyil, daha çox sıxıla bilməz və yüksək sürətlərdə sərbəst hərəkət edirlər. Qravitasiya qüvvəsinə qarşı dirəniş göstərən güc məhz bu elektron qazının təzyiqidir. İsti ağ cırtdanlar özləri enerji istehsal etmədikləri üçün zamanla soyuyub qara cırtdan olaraq gözdən itirlər.

Neytron ulduzları

Neytron ulduzları böyük ifrat ulduz partlayışı nəticəsində ortaya çıxır. Partlayan ulduzun nüvəsinin kütləsi 1,4 Günəş kütləsindən böyük 3 Günəş kütləsindən kiçikdirsə, çökmə nəticəsində neytron ulduzu ortaya çıxır. Bu kütləyə sahib nüvə çökərkən yuxarıda adını çəkdiyimiz elektron qazının təzyiqi qravitasiya qüvvəsini saxlaya bilmir və nüvə çökərək elektron və protonları birləşdirib neytronları əmələ gətirir. Ortaya maddəsi sadəcə neytronlardan ibarət olan bir kürə çıxır və buna görə onlara neytron ulduzları deyirik. Neytron ulduzunu daha da çökməyə qoymayan güc isə bu neytron qazının təzyiqidir. Neytron ulduzları 1,4 Günəş kütləsindən böyük 3 Günəş kütləsindən kiçik olub ölçüsü 10-20 km olur. Bu maddənin elə bir sıxılmış halıdır ki, hər sm3-da 1014 qram maddə olur. Yəni bir noxud dənəsi boyda neytron ulduzu maddəsi 100 milyon tondan daha ağır gəlir.

Ağ cırtdan və neytron ulduz
Qara dəliklər

Bütün nüvə enerjisi tükənmiş və çökməkdə olan bir ulduz nüvəsindəki neytron qazının təzyiqi qravitasiya qüvvəsini tarazlamağa yetməzsə, nə baş verər? Fizika qanunlarına görə çökməkdə  olan bir ulduzun nüvəsinin kütləsi əgər 3 Günəş kütləsindən böyük olarsa, onun çökməsinin qarşısını alacaq fizikada bilinən heç bir qüvvə yoxdur. Həcm getdikcə kiçilir, sıxlıq artır və elə bir radiusa gəlib çatır ki işıq da daxil olmaqla bilinən heç bir maddə artıq bu cismin qravitasiyasına qalib gəlib ondan qurtula bilmir. Bildiyimiz bütün klassik fizika qanunları bu radiusun içərisində keçərsizdir. Kütləsi M olan bir qara dəliyin radiusu R=2GM/c² olaraq hesablanır.  Buna Schwarzschild radiusu deyilir. Günəşimiz üçün Schwarzschild radiusu 3 km-dir. Bu sıxlığın 1016 q/sm3 olması deməkdir. Yəni 1 sm3 qara dəlik maddəsi Yerdə 10 milyard ton gəlir. Radiusu Schwarzschild radiusuna bərabər olan kürənin səthinə hadisə üfüqü deyilir. Hadisə üfüqü yaxınlığında qravitasiya qüvvəsi o qədər güclü olur ki burada zaman-məkan ikilisi qarmaqarışıq bir hal alır.

Əgər məqalələrimizdə qrammatik və orfoqrafik xətalar varsa, lütfən, xətalı qismi işarələyib Ctrl+Enter klaviş kombinasiyasından istifadə edərək bizə bildirin.

Did you find apk for android? You can find new Free Android Games and apps.

Rəy yazın