Neden Yeşil Yıldız Yoktur?

Geceleyin gökyüzünde gördüğümüz ve gözle görme imkanımız olmayan tüm yıldızlar... Hepsi farklı farklı renklerdeler; mavi, turuncu, sarı, beyaz, kırmızı... Fakat ne kadar uzağa bakarsak bakalım, ne kadar sönük yıldızları görürsek görelim, hiç birinin yeşil olma ihtimali yok. Peki, neden hiç yeşil yok ve nasıl bu kadar kesin konuşabiliyoruz?

Rengin ne olduğunu tanımlamadan önce, ışığı anlamamız gerekiyor. Çünkü renk dediğimiz şey, ışığın aslında belirli bir kısmını ifade eder. Gözümüzün görme kapasitesiyle sınırlı bu aralığa fizikte, optik bölge diyoruz. Bunun dışında; kızılöte, moröte, mikrodalga, radyodalga, X-ışını gibi diğer elektromanyetik dalgalar da basit anlamda birer ışıktır. Fakat gözümüz bunları göremez. Bizi ilgilendiren kısım, bire bir, aslında gök kuşağında da gördüğümüz renkler.

Beyaz ışık, resimde yaşadığımız tecrübenin aksine, tüm renklerin karışımıdır. Eğer beyaz ışığı, onu oluşturan dalga boylarına ayırırsak, renkleri gök kuşağındaki gibi ayrı ayrı görebiliriz. Dalga boyu dediğimiz kavram, aslında basit bir anlamda o ışığın enerjisini ifade eder, bu da onun rengini belirler.

Bir Cismin Rengi Nasıl Belirleniyor?

Bir cismi görebilmemiz iki şekilde gerçekleşir. Ya bu cisim kendisi bir ışık kaynağıdır ya da başka bir ışık kaynağından aldığı ışığı yansıtarak görünür hale gelir. Burada rengin devreye girmesi de yine iki farklı şekilde gerçekleşiyor. Eğer cisim kendi ışığını üretmiyorsa, sadece yansıtarak görünüyorsa, bu cismin rengi, doğrudan yansıttığı ışıkla alakalıdır. Her madde, yapısından ötürü belirli dalga boylarını (renkleri) soğurur (emer), belirli dalga boylarını ise yansıtır. Mavi bir kitabı mavi görme sebebimiz, mavi hariç diğer dalga boylarını soğurmuş olmasından kaynaklanır, bu sebeple sadece mavi ışık yansır ve gözümüze ulaşır. Böylelikle kitap, mavi olarak görünür.

Eğer cismin kendisi ışık kaynağı ise, onun rengini belirleyen şey, doğrudan onun sıcaklığıdır. Aşırı ısınan bir sobanın üstünün kızarıyor olması ya da ısıtılan bir demirin giderek daha parlak bir hale gelmesi bu sebeptendir. Her cisim, sıcaklığına bağlı olarak bir ışıma yapar. Bu demektir ki, her sıcaklıkta aslında cisimler belirli bir ölçüde ışıma yapıyor. Fakat biz sadece optik bölgeyi görebildiğimiz için, her cismi ışıldayan bir şekilde göremiyoruz. Fakat termal kameralar, insan sıcaklığındaki cisimlerin yaptığı ışımayı ölçerek çalışır. Eğer kızılöte görüşe sahip olsaydık, biz de kendimizi parlayan birer cisim olarak görebilirdik. Fakat sadece optik bölgeyi görebildiğimizden dolayı ancak, sıcaklığı bin dereceye yakınlaşan cisimlerin yaptığı ışımayı görebiliyoruz. Sıcaklık ne kadar artarsa, yapılan ışıma da o kadar artıyor.

Yıldırımların sıcaklığı 30,000 santigrat dereceye ulaşabildiği için mavi görünürler
Yıldırımların sıcaklığı 30,000 santigrat dereceye ulaşabildiği için mavi görünürler.

Bu durumu fizikte, kara cisim ışıması (ya da siyah cisim ışıması) olarak ifade ederiz ve matematiksel olarak Planck dağılım fonksiyonu ile ifade edilir. İşin karmaşasına boğmamak adına bunlara yalnızca yazının sonunda değineceğiz. Basitçe bu durum; bir cismin sıcaklığına bağlı olarak yaptığı ışımayı ifade eder. Sıcaklık arttıkça, cismin her bölgede yaptığı ışıma artar. Fakat en çok ışımasını yaptığı bölge de giderek yüksek enerjili bölgeye kayar. Bu yüzden ısınan bir demir; aslında önce kızılötede ışıma yapar, ardından hafiften kızarır, sarılaşır ve aşırı ısındığında beyazlar. Eğer bunun sıcaklığını biraz daha artırabilseydiniz, mavi görünürdü. Bu yüzden 30.000 santigrat derecelere ulaşan yıldırımlar mavi görünür.

Yıldızlar da tam olarak renklerini buradan alırlar. Yeterince sıcak olduklarından dolayı, kendi ışımalarını yaparlar ve bu ışıma, yıldızın doğrudan yüzey sıcaklığı ile alakalıdır. Güneş'imiz yaklaşık olarak 5500 santigrat derecelik bir yüzey sıcaklığına sahiptir, bu da onun sarı-beyaz arası bir renge sahip olmasına sebep olur. 3000 santigrat dereceler kırmızı, 8000 santigrat dereceler beyaz, 30,000 santigrat dereceler ise maviye doğru gider.

Arada Neden Yeşil Yok?

Dikkat ettiyseniz renk aralığı, gök kuşağında olduğu gibi kırmızıdan maviye doğru uzanır. Fakat gök kuşağı, renkleri tamamen birbirinden ayrıştırırken, sıcaklık ile yapılan ışıma ise üst üste bindirir. Çünkü sıcaklık ile yapılan ışıma, tüm dalga boylarını kapsar ve bunların şiddeti sıcaklığa göre değişir.

Önce kırmızı baskınken, renk kırmızıdır. Fakat sıcaklık arttıkça buna sarı bölgeden gelen ışıma dahil olmaya başlar ve bu yüzden renk biraz turunculaşır. Sarı bölgede yapılan ışıma kırmızıyı geçtikçe, cismin rengi sarıya gider. Bu sırada mavi bölgede de ışıma yapmaya başlar. Gök kuşağındaki o renklerin hepsi birden yayınlanmaya başlanır. Her rengin karşımı da beyazı verdiği için, cisim beyaz görünür. Sıcaklık biraz daha arttıkça, optik bölgenin en yüksek enerjili ışıması olan mavi bölgede yapılan ışıma baskın hale gelir. Beyazın üzerine fazladan eklenen mavi, cismin mavi görünmesine sebep olur. Bu yüzden arada kalan yeşil renk, hiçbir zaman kendini gösteremez.

Yeşil Olduğu İddia Edilen Yıldızlar

Bazı kaynaklarda yeşil yıldızların olduğuna dair iddialar bulunuyor, fakat bunlar yanlış yorumlamadan ibaret. Bazı fotoğraflarda yıldızları yeşil gibi görebilirsiniz. Bunun iki temel sebebi vardır. Ya fotoğraflama tekniğinden kaynaklanan siyah-beyaz fotoğraflama sonrası yanlış renklendirme yapılmıştır (keyfi bir renklendirmedir bu), ya da yıldız ile aramızda bulunan bir gaz ve toz bulutu (hatta atmosferin kendisi bile) yıldızdan gelen ışıkta kırınımlara, saçılmalara sebep olarak gerçek renginin görülmesini engeller. Fakat bunun da oldukça ender olduğunu belirtmekte fayda var. Örneğin Güneş batarken, çok özel koşullar altında, kısa bir süreliğine tepesinde yeşil bir parlama görülebilir.

sun_green_flash_2
Güneş batarken gerçekleşen bir yeşil parlama (green flash)

İleri Okuma

Bahsini ettiğimiz Planck dağılım fonksiyonu aşağıdaki gibidir:

Burada Planck sabiti, ışık hızı, Boltzmann sabitidir. Birimi 'dir.

Planck Dağılım Fonksiyonu - Planck Yasası - Kara Cisim Işıması
Planck Dağılım Fonksiyonu - Planck Yasası - Kara Cisim Işıması.

Bununla beraber, fonksiyonun maximum yaptığı nokta Wien Kayma Yasası ile belirlenir ve aşağıdaki basit formülsel gösterime sahiptir. (Bkz. Yıldız Astrofiziği: Wien Kayma Yasası)

Böylelikle bu formüle Kelvin cinsinden bir sıcaklık değeri koyarsanız, o sıcaklığa sahip cismin, hangi dalga boyunda maksimum ışıma yaptığını bulabilirsiniz. Fakat hiçbir cismin, burada varsaydığımız kara cisim olmadığını da hatırlatmak isteriz. (Bkz. Yıldız Astrofiziği: Kara Cisim Işıması)

Ayrıca aşağıdaki animasyonda sıcaklığa bağlı olarak fonksiyonun nasıl değiştiğini görebilirsiniz.

Ögetay Kayalı

Referanslar
1. Klaas De Boer, Wilhelm Seggewiss - Stars and Stellar Evolution
2. <http://astronomy.swin.edu.au/cosmos/B/Blackbody+Radiation>
3. Animasyon <http://astro.unl.edu/naap/blackbody/animations/blackbody.swf>

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