Kusursuz Küre

Küre, diğer tüm şekillere göre biraz daha ayrıcalıklı görünüyor. Simetrik yapısından ötürü, evrende birçok yerde karşımıza çıktığı gibi, biz insanların da oldukça ilgisini çekmekte. Simetrisinin getirdiği işlevsellik, evrende neden bu kadar çok küresel yapı gördüğümüzü açıklıyor olabilir mi?

Birçok kişi, bu algı hatasına düşüp, küreyi kusursuz bir şekil olarak görür ve evrendeki küresel yapılara, bu kusursuzluğu atfeder. Gerçekten de evrende birçok yapının var olabilmesi, kürenin bu kusursuz yapısı sayesinde mi gerçekleşmiştir? Yoksa işin içerisinde daha farklı mekanizmalar mı var?

Kürenin tüm güzelliği, merkezinden yüzeyindeki "herhangi bir noktaya" olan uzaklığın daima aynı olmasıdır. Biz buna yarıçap diyoruz. Böylesine bir simetri, kuvvetler dengesini sağlamak için harika bir ortam sunar. Evrende serbest halde bulunan gaz ve toz bulutları, zamanla kendi kütle çekimleri üzerinde çöker. Bu çökmeye, gazın sıkışması eşlik eder. Giderek sıkışan gaz, zamanla artan bir gaz basıncı oluşturmaya başlar. Kütle çekim, gazı sıkıştırmaya devam ederken, içerideki gaz da tam aksi yönde, dışarıya doğru bir basınç kuvveti oluşturur. Çökme işlemi, kuvvetler dengeye gelene kadar devam eder.

Eğer denge oluşana kadar, merkezdeki sıcaklık, hidrojeni tutuşturursa, yıldız oluşur. Fakat bazen ortamdaki kütle yetersizdir ve basınç kuvveti, erken galip gelir. Bu durumda yıldızımsı olarak kabul ettiğimiz kahverengi cüceler ya da gezegenler oluşur. Bu gök cisimlerinin ortak özelliği, küresel olmalarıdır!

Sebebi de oldukça basittir. Oluşumda görev alan fiziksel kanunlar, bir kuvvetler dengesi ortaya çıkarmıştır. Evrende var olan tüm bu hareketlilik, sabit görünen, fakat zaman içerisinde birinin diğerini yendiği dengelerle, zaman zaman durdurulur. Yıldızların da oluşumunda görev alan bu denge durumuna, hidrostatik denge diyoruz. Böylesine kuvvetleri dengelemenin en güzel yolu, yarıçap gibi sabit bir uzunluğu barındırmaktır. Bu sayede, yüzeydeki tüm noktalarda çekim kuvveti eşit olur. Eğer piramit şeklinde bir yıldız yapsaydınız, yüzeyindeki farklı noktalarda bulunan, farklı çekim kuvvetleri ve farklı yerel iç basınçlar, bir denge durumu oluşturamayacaktı. Bu yüzden hareketlilik devam edecek, yapı bozulacak ve zamanla yine küresel hale gelecekti.

Aslında küresel hale gelince hiçbir şey değişmiyor! Yine kuvvetler oradalar ve birbirleri arasında rekabet içerisindeler. Sadece öylesine karşı karşıya geliyorlar ki, ne biri diğerini itebiliyor, ne de diğeri ötekini... Bu da, sanki hareketsiz duran, sabit bir durum varmış gibi görünmesine sebep oluyor. Aslında hareket yine orada... Sadece birinin diğerine galip gelmesi, başka bir değişimin burada vuku bulması bekleniyor!

global-clusters-extraterrestrials
Küresel şekle sahip onlarca gezegeni olan, binlerce yıldız sisteminin bir araya gelerek oluşturduğu bir küresel yıldız kümesi. Küre içinde küreler!

Yıldızlarda bu durumun tetikçisi, içinde gerçekleşen nükleer reaksiyonlardır. Hidrojenin yanmasına, helyum sayısındaki artış eşlik eder. İçeride bir değişim vardır! Bir noktada, çoğalan bu elementlerin de devreye girerek yeni tepkimeler oluşturmasıyla, yapıları birbirlerinden farklı olduğundan, dengeyi bozan bir kuvvet durumu oluşur. İçerideki bu ani patlamalar, yıldızın kısa sürede şişmesine sebep olur. Bir bakıma, içeride aslında potansiyel olarak varlığını sessizce sürdüren, fakat fiziken orada olmayan olaylar, zamanla vuku bulmaya başlar. Çünkü içeride değişim söz konusudur ve yeni oyuncular oyuna dahil olmuştur.

Bu durum, yıldızda dengesizlikler yaratarak, yıldızın şişmesine sebep olur. Birden şişen yıldızın içerisindeki basınç da bu sebeple düşer. Basıncın düşmesi, şişmeye sebep olan kuvvetin yok olmasına neden olur ve yıldız tekrar kendi üstüne çökmeye başlar. Çökmenin etkisiyle, içerideki gaz tekrar sıkışmaya başlar. Bu duruma, birden gerçekleşen nükleer reaksiyonlar eşlik eder. Böylelikle yıldız tekrar şişer ve tekrar çöker, şişer ve çöker... Bu zonklama olayı, içerideki yeni değişimlere kadar devam eder. Yani aslında küre, sandığımız kadar dengede olmayan durumları da içerisinde barındırır.

Tüm bunlara ek olarak, bunca çeşitliliğin içerisinde, sadece iki temel kuvvetin kıyasıya rekabetinden söz etmek eksik olacaktır. Tüm gök cisimleri, bir şekilde kendi eksenleri etrafında dönmektedir. Dönen bir cismin, merkezkaç etkisini hissetmemesi mümkün değildir. Bu yüzden, eğer küresel yapıya sahip bir cisim, örneğin bir yıldız, yeterince hızlı dönüyorsa, bu durumdan nasibini alacaktır.

vfts-102_fastest_spinning_star
Hızlı dönmesinden ötürü küresel yapısı bozulan bir yıldızın resmedilmiş olası görüntüsü.

Güneşimiz, oldukça yavaş dönen bir yıldızdır. Bu hızlar her ne kadar bizim için oldukça büyük hızlar olsa da, yıldızlar arasında saniyede 2 kilometrelik hıza sahip olan Güneş, oldukça zayıf bir yarışçıdır. Böylesine devasa bir kütle çekim altında, bu hızın oluşturduğu merkezkaç etkisi çok hissedilmediğinden, Güneş, oldukça küresel bir yapıya sahiptir. Fakat saniyede yaklaşık 600 kilometrelik hıza sahip VFTS 102 yıldızı için aynı şeyler geçerli değildir. Artık, oyuna fazladan bir oyuncu dahil olmuştur. Merkezcil ivme, yıldızın ekvatordan şişerek dışarı yönde savrulmasına sebep olur. Bu yüzden bu yıldız, ekvatordan oldukça şişik bir yapıya, küreden bozma bir şekle sahiptir.

Fakat tıpkı kürede olduğu gibi, burada da kuvvetler dengesi söz konusudur. Şartların farklı olması, şekillerin de farklı olmasının önünü açmıştır. Yani, bu kadar çok küresel cisim görmemizin sebebi, kürenin harika bir yapı olmasından değil, şartları sağlayan geometrinin küre olmasındandır. Şartlar farklı olduğunda, bu şekil, artık bir küre olmayacaktır.

Ögetay Kayalı

*Bu yazı, Ateist Dergi 18. Sayısında (Ekim ayı), astronomi köşesi için hazırladığım "Kusursuz Küre" başlıklı yazıdan alıntıdır. 
<http://ateistdergi.com/yazi/ateist-dergi-18-sayi-ekim-2016/kusursuz-kure>

Ögetay Kayalı

Astronom. Özel ilgi alanı teorik kozmoloji, özellikle Einstein'ın görelilik kuramının modifiye edilmesi (modified gravity) üzerine uğraşıyor. Bunların yanında ender bulduğu zaman aralıklarında kafasına esince programlama, 3B modelleme, makineler, tasarım, fotoğrafçılık, resim ve satranç ile de ilgileniyor.

Ögetay Kayalı 120 makale yazdıÖgetay Kayalı tarafından yazılan tüm makaleleri gör