Astrofizik Notlarım (7) : Yıldızların İç Yapı Problemleri için Varsayımlar

Bir astronom için işin zorluğu kontrol altında tutabildiği bir laboratuvara sahip olmaması. En büyük laboratuvarda yani bizzat evrenin kendisi üzerine çalışsa da... Bize en yakın yıldız dışındaki tüm yıldızlar birer nokta kaynaktan ötesi değildir. En güçlü teleskoplar için bile parlak bir noktadan farksız olan yıldızların atmosferini, iç yapısını ve diğer fiziksel özelliklerini öğrenebiliyoruz. Bu konuda Güneş'in önemli katkısı var şüphesiz, çünkü o da bir yıldız ve yanıbaşımızda duruyor! Duruyor derken lafın gelişi tabi. 

Bir yıldızın iç yapısını merak ediyorsanız, içerisinde gerçekleşen tepkimeleri, yapısını, hangi elementlerin ne kadar oranda yer aldığını, sıcaklık ve basınç değerleri gibi fiziksel parametrelerini öğrenmek istiyorsanız size bir sürprizim var; yıldız atmsoferi opaktır. Yani gözleyebildiğimiz yer sınırlıdır ve atmosferi buna engel olur. 

Phys.org tarafından

Yıldızın atmosferini ve yüzeyini gözlemek içerisinin nasıl bir yer olduğu hakkında bize ipuçları veriyor. İşin içine fizik yasaları girince büyük doğrlulukla sorularımıza cevap buluyoruz. Bunu yaparken bir takım varsayımlarda buluyoruz. Bu notun konusu bu varsayımlar. 

• Dünyadaki fizik kanunları aynen yıldızların içerisinde de geçerlidir. Bu şaşırtıcı gelmesin pek normal olmayan (bize göre) sıcaklıklar ve yoğunluklardan bahsediyoruz. Mesela Büyük Patlama anında olağanüstü fiziksel koşullar vardı ve muhtemelen pek çok fizik yasası geçerli değildi.

• Yıldız dinamik dengededir. Yıldız iç enerjisinin etkisi ile dışa doğru genişlemediği gibi çekim kuvveti ile de içe doğru çökmeden dengededir. Devasa bir gaz kütlesinden bahsediyoruz elbette her noktada birebir olmasa da genel olarak içe çökme ve dışa genişleme etkilerinin denge halinde olduğunu kabul edebiliriz.

• Yıldız termik denge durumundadır. Yıldızın merkezinde üretilen enerji eş zaman aralıklarında  dış katmanlara doğru yayılır. Yani herhangi bir yerde enerji birikimi olmadan iletilir. Böyle olmasa herhangi bir yerdeki enerji artımı dışa doğru olan basıncı arttırır ve denge bozulur.

• Yıldız bir küredir! Aslında doğada tam bir küre yoktur, yani geometrik olarak mutlaka küçükte olsa bir basıklık söz konusu oluyor. Bu varsayım ile merkezden belirli bir r uzaklığında fiziksel koşullar aynı olmuş oluyor. Bu durum ufak bir ihmal demek çünkü yıldızlar tamamen küresel değildir. 

• Yıldızların içerindeki gaz ideal gaz** halindedir.

NASA tarafından

* * İdeal gaz, gazı oluşturan her bir parçacığın (proton, elektorn v.b) arasında herhangi bir etki kuvveti olmaması durumudur. Parçacıklar birbiri ile çarpışabilir fakat birbirlerinden bağımsız olduklarını düşünebiliriz. Bu varsayım çok yüksek sıcaklıklardan ötürü kabul edilmiştir.

* Bu konuda Türkçe çok güzel bir kaynak önerisi;

Yıldızların İç Yapısı - Prof. Dr. Salih KARAALİ

Kitap biraz eski ve basımının olduğunu sanmıyorum ama ilgilenenler için İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesi Yayınları. Bu kitabı stokta var ise İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesi'nden ücretsiz edinebilirsiniz.