Yıldız Astrofiziği: Radyatif Sürüklenme

Yıldızları tanımlarken bazı özelliklerine göre onları sınıflara ayırırız. Özellikle gösterdikleri tayf çizgilerine göre onları birer tayf sınıfına koyuyoruz. Dolayısıyla her tayf sınıfının kendine özgü tayfsal özellikleri bulunuyor. Bir yıldıza baktığımızda, onun hangi çizgileri gösterdiğinden yola çıkarak onun hangi tayf türünden olduğunu söyleyebiliyoruz. Fakat bu durumun da istisnaları var, çünkü doğa bolca parametre ve olasılık barındırır. Bunlar da bize bazen istisnalar olarak geri döner.

Bazı yıldızlar olmaması gereken şekilde farklı tayf çizgileri veriyor. Yani atmosferlerinde aslında bulunmaması gereken bazı ağır elementlerin (demir, magnezyum, karbon, çinko vb) çizgilerini görüyoruz. Beklentimizin dışında bir durum var, dolayısıyla bunun sebebini incelememiz gerekiyor. Bu yıldızlarda nasıl bir mekanizma çalışıyor da bu elementlerin çizgilerini görüyoruz?

Eğer ki yıldızda konveksiyon hareketi yoksa, dönme çok yavaşsa ve ışıtma çok düşükse beklenen şey ağır elementlerin yıldızın içerisine doğru kütle çekimsel olarak çökmesidir. Bunu altı yeni kapatılmış bir çorbanın üzerine serptiğiniz biber parçaları gibi düşünebilirsiniz. Beklenen şey biber parçalarının daha ağır oldukları için dibe çökmeleridir. Fakat karıştırırsanız (konveksiyon olursa) biber parçaları her yere dağılabilir ya da çorba kaynıyorsa (ışıtma yüksek) biberler yüzeye çıkarılabilir. Aslında gerçekleşen olay da tam olarak budur. (Burada verilen örnek daha iyi kavramak adına sadece bir benzetmedir, normalde kaynama ile ışıtma arasında böyle bir ilişki yok)

Özellikle sıcak yıldızlarda, ışıma (radyasyon) basıncı çok fazla olduğundan bazı elementler yüzeye doğru itilir. Esasında ışıma yıldızın içerisinde her yöne doğrudur, yani aynı elementleri içeriye doğru da itilmesi gerekir. Fakat net akış yönü, yıldızın içerisinden dışarıya doğru olduğundan bu elementler yıldızın yüzeyine sürüklenir. Bunun sonucunda aslında orada olmaması gereken bu elementlerin çizgilerini görürüz.

Büyük kesit alanına sahip iyonların fotonlarla çarpışma olasılığı daha fazladır.
Büyük kesit alanına sahip iyonların fotonlarla çarpışma olasılığı daha fazladır.

Burada hangi elementlerin yüzeye daha çok taşınacağını esas belirleyen unsur, atomların ya da iyonların (yüklü atom çekirdeklerinin) kesit alanlarının büyüklüğüdür. Kesit alanı ne kadar büyük olursa yüksek enerjili fotonların bu atom veya iyonlara çarparak onları itme olasılığı o kadar artar. Tıpkı bir futbol sahasına dağılmış 1000 adet misketi bir misketle vurmak yerine, 1000 adet futbol topunu bir misketle vurmak gibi. Ağır elementlerin kesit alanları daha büyük olduğu için, fotonların çarpma olasılığı da çok daha yüksektir.

Fotonlar bu atom veya iyonlara çarptıkça, sahip oldukları momentumun bir kısmını aktarırlar. Yani bir nevi onları iterler. Dolayısıyla bazı elementler, normalde kütle çekim nedeniyle yıldızın derinliklerine çökmesi gerekirken, ışıma sayesinde yüzeye sürüklenir. Bu işleme radyatif sürüklenme (radiation levitation) denir.

Ögetay Kayalı

Referanslar
1. K. S. De Boer & W. Seggewiss, Stars and Stellar Evolution
2. Mutlu Yıldız, Astrofiziğe Giriş ders notları

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