Güneş’in, evrendeki diğer her şey gibi, sonsuz olmadığını ve yüz milyonlarca yıldızdan yalnızca biri olduğunu biliyoruz. Milyarlarca yıl sonra, siyah bir cüce yıldıza dönüşüp, sönecek ve Dünya’yı ve Güneş sistemini sonsuz karanlığa gömecek.
Karanlık madde doğanın en kafa karıştırıcı gizemlerinden biridir. Parçacık fizikçilerini geceleri tutar ve kozmologlar süper bilgisayar simülasyonlarına yapıştırılır. Bunun gerçek olduğunu biliyoruz çünkü kütlesi galaksilerin parçalanmasını engelliyor. Ama ne olduğunu bilmiyoruz.
Bilim insanları, teorik modelleri kullanarak karanlık maddenin genç yıldızların içinde hapsolabildiklerini bunun da yıldıza yeteri kadar enerji sağlayıp, yıldızın soğumasını engellediğini öne sürdüler. Karanlık cüceler, yıldıza dönüşmeyi başaramayan kahverengi cücelerden meydana geldiği düşünülüyor.
Karanlık cüceleri ve diğer sönük cisimleri birbirinden ayırt etmek için bir şeye işaret ediyorlar; Lityum. Araştırmacılar, karanlık cücelerin lityumun nadir bir şekli olan liytum-7’yi içerdiğini söylüyorlar. Normal yıldızlarda lityum-7 hızla yanar, eğer kahvrengi cüceye benzeyen ancak hala lityum-7 içeren bir cisme bulunursa, bu kahverengi cüceden farklı bir cisim olduğunun güçlü bir göstergesi olacak niteliktedir.
Kara Cüce: Genellikle kütlesi 0,7 -1,4 güneş kütlesinden fazla olmayan, tamamen soğumuş bir yıldızın adıdır. Yani, helyumun hidrojenden termonükleer füzyon süreçlerini durdurdu ve artık görünür ışık da dahil olmak üzere önemli miktarda radyasyon yaymıyor.
Başka bir deyişle, kara cüce Güneş gibi yıldızların evriminin son aşamasıdır. Sönmüş ve tamamen soğumuş bir ampul düşünün. Aynı şey bir gün Güneş’e de olacak. Yanmayı bırakacak, küçülecek, yavaşça sönecek ve siyah, soğuk, küçük bir top haline gelecek.
Kara cüceler var mı: Şimdilik kara cüceler yıldız evrimi anlayışımıza dayanan kuramsal bir kavram. Hiçbiri gözlemle keşfedilmiş veya doğrulanmış değil. Bilim insanlarına göre bir yıldızın soğuyarak kara cüce evresine ulaşması çok uzun zaman alır, hatta şu anki evrenin yaşından bile uzun. Dolayısıyla onların varlığına fiziksel olarak tanıklık edemeyiz. Henüz var olmadılar.
Karanlık Madde ve Kahverengi Cüceler: Kahverengi cüceler; gaz devlerinden büyük, yıldızlardan küçük, nükleer füzyonu başlatmaya yetmeyecek kadar hafif gökcisimleridir. Ekip, yoğun karanlık madde bölgelerinde bu maddeden yapılmış zayıf etkileşen kütleli parçacıkların (WIMP) kahverengi cücelerin çekirdeğine toplanıp yok olurken enerji üretebileceğini hesapladı. Bu enerji, cismi normal bir kahverengi cüceden daha parlak ve büyük gösterir.
Karanlık Cüce Nasıl Oluşuyor:
- Kahverengi cüce, karanlık madde bakımından zengin bir alanda bulunur.
- WIMP parçacıkları cücenin kütle çekimine kapılır ve çekirdekte yoğunlaşır.
- Bu parçacıklar, kendi karşıt parçacıklarıyla çarpışıp yok olurken enerji salar.
- Açığa çıkan enerji cismi sürekli ısıtıp sabit boyut, sıcaklık ve parlaklıkta tutar; böylece “karanlık cüce” ortaya çıkar.
Gezegenimsi bulutsu ve Beyaz Cüce: Kırmızı dev evresi 10 ila 100 milyon yıl sürer. Dahası, özel koşullara bağlı olarak dış katmanlar dağılabilir veya patlayarak bir bulutsu oluşturabilir. Bulutsunun merkezinde çekirdek kalır.
Bu aşamada Güneş’ten çok daha büyük kütleli yıldızlar farklı bir akıbete uğrarlar. Bunlar süpernovaya dönüşerek patlar ve sonrasında ya protostarlara kara deliklere dönüşürler. Şematik olarak şöyle görünüyor.
Beyaz cüce ile kara cüce arasındaki fark nedir: Beyaz ve kara cüceler arasındaki temel fark, birincisinde yaşam olması, ama bunun giderek solmasıdır. Aslında bu, dış katmanlarını kaybetmiş, Dünya’nın boyutuna yoğunlaşmış, ancak Güneş’in kütlesiyle karşılaştırılabilir bir kütleyi koruyan yıldızın çekirdeğidir. Beyaz bir cüce artık ısı ve ışık yayar, ancak sıcaklığı yavaş yavaş azalır. Peki beyaz cüceyi siyah yapan nedir? Zaman!
Beyaz bir cüce tamamen sönüp mutlak sıfıra soğuduğunda, kara bir cüce olur. Ama trilyonlarca yıl sürebilir!
Kara cüce neyden yapılır: Kara cüceler, karbon ve oksijenden oluşur. Bu elementler, bir yıldızın hidrojen rezervleri tükenip çekirdeği büzülmeye başladığında, kırmızı dev evresinde oluşur. Üçlü alfa süreci adı verilen nükleer reaksiyon sırasında üç helyum çekirdeği (alfa parçacığı) birleşerek bir karbon çekirdeği oluşturur.
Süreç iki helyum atomunun çarpışıp birleşerek bir Berilyum-8 çekirdeği oluşturmasıyla başlar. Berilyum-8 kararsızdır ve çekirdekteki protonların Coulomb itmesi yüzünden çabucak iki Helyum atomuna dönüşür. Ancak, süreç yeterince yüksek yoğunluk ve sıcaklıkta gerçekleşirse, üçüncü bir Helyum atomu bu Berilyum-8’i yakalayıp Karbon-12 çekirdeğini oluşturabilir.
Karbon üçlü alfa süreci ile oluştuktan sonra, oksijen, neon ve diğer elementlerin sentezi de dahil olmak üzere, daha ileri nükleer tepkimeler için başlangıç maddesi olabilir. Bunlardan beyaz ve sonra da siyah cüce çekirdekleri oluşur.
Kara bir cüceye dokunabilir misin: Eğer kara cüce yıldızının var olduğunu ve ona ulaşabileceğimizi düşünürsek, o zaman, olağan anlamda, ona dokunmak imkansız olurdu. Kara cüce, kuantum etkilerine maruz kalmış dejenere maddeden oluşan çok yoğun bir gök cismidir. Elektronları o kadar sıkı sıkıştırılmıştır ki, aynı kuantum sayılarına sahip iki elektronun aynı kuantum durumunda olmasını yasaklayan Pauli dışlama ilkesine uyarlar. Bu durum, nesneye fiziksel temas kurmayı imkânsız kılan büyük bir elektrostatik direnç yaratır.
Kara bir cüceden sonra ne olur: Şu ana kadar fizik bilgimiz, henüz ortaya çıkmamış şeylerin ve nesnelerin kaderini belirleyecek kadar geniş değil. Ama hipotezler iptal edilmedi ve bunlardan biri kara cücelerin parçacıklar yayacağını ve Hawking ışıması denen bir süreçle yavaş yavaş kütle ve enerji kaybedeceğini söylüyor. Ancak bu trilyonlarca hatta katrilyonlarca yıl sürecek.
(a) Arka plandaki yıldızlara karşı bir kara cücenin sanatsal gösterimi
(b) bir yıldız öldüğünde hala atomik kütleye sahip olmasına rağmen, daha fazla ışık yaymadığından karadır
Özetle, Bir kara cüce teorik bir stellar kalıntısı, özellikle de artık önemli miktarda ısı veya ışık yaymayacak kadar soğumuş beyaz bir cücedir. Bir beyaz cücenin bu duruma ulaşması için gereken süre, evrenin şimdiki yaşından (13,8 milyar yıl) daha uzun olarak hesaplandığından, şu anda evrende hiçbir siyah cüce bulunması beklenmemektedir. En soğuk beyaz cücelerin sıcaklığı, evrenin yaşı üzerindeki gözlemsel sınırlardan biridir.
“Kara cüce” adı, aynı zamanda, hidrojen-yakan nükleer füzyonu sürdürmek için yeterli kütleye (yaklaşık 0,08 M☉’dan daha az) sahip olmayan, varsayımsal geç-evre soğutulmuş kahverengi cüceler- substellar objeler’e de uygulanmıştır.
Kara cüceler kara delikler veya kara yıldızlarla karıştırılmamalıdır.
Kaynakça:
1- ‘Kara cüce süpernovası’: ISU fizikçisi son süpernovanın ne zaman olacağını hesapladı
‘Black dwarf supernova’: ISU physicist calculates when the last supernova ever will happen
2- Doğumdan küle: Kara cüceler nedir ve neden bu adla anılırlar?
https://orbitaltoday.com/2023/08/03/from-birth-to-ashes-what-are-black-dwarfs-and-why-are-they-called-that/
3- Galaksimizin merkezinde gizlenen karanlık cüceler, karanlık maddenin doğasına işaret edebilir
4- Karanlık madde Samanyolu’nun merkezinde karanlık cüceler yaratabilir
5- Bu yıldızlar sonsuza kadar parlayabilir!
https://gazetebilim.com.tr/bu-yildizlar-sonsuza-kadar-parlayabilir/
6-Kara Cüce
https://bilsenbesergil.blogspot.com/p/kara-cuce-black-dwarf.html
