Yıldız Astrofiziği: Yıldızlarda Dönme

Evrende bildiğimiz her şey, bir şekilde dönme hareketi yapıyor. Şu zamana kadar bulduğumuz tüm yıldızların dönmesi gerektiğini biliyoruz. Hatta eğer bir gün dönmeyen bir yıldız bulursak bunu özel yapan mekanizmayı açıklamak durumunda kalacağız.

Dönme hareketi evrenin her yerinde gördüğümüz, dolayısıyla tüm yapılar üzerinde çok önemli etkileri olan fakat pek de anılmayan bir konu. Bir yıldızın yıldız olarak kalabilmesini sağlayan kütle çekim ile basınç arasındaki dengeyi sağlayan hidrostatik denge ne kadar önemliyse, dönme de o kadar önemlidir. Çünkü kendisi de yıldız üzerinde başlı başına bir etkiye sahip. (Bkz. Yıldız Astrofiziği: Hidrostatik Denge)

Eğer bir ipin ucuna bir top bağlayıp bu ipi çevirirsek, hızlandıkça ipin dışarıya doğru daha çok savrulduğunu fark ederiz. Bu durum hız arttıkça, hissedilen merkezkaç kuvvetinin artmasından kaynaklanır. Yıldızlarda da dönme mekanizması benzeri sonuçlara yol açar, aynı şekilde gezegenlerde de öyle. Dünya’nın şeklini tanımlarken ekvatorlardan şişik, kutuplardan basık dememizin sebebi, dönmesinin sebep olduğu merkezkaç kuvvetinin gezegeni ekvatorlardan dışarı doğru savurarak genişletmiş olmasından kaynaklanır.

Yıldızlarda Dönme

Hidrostatik dengedeki bir yıldız içeriye çökmek isteyen kütle çekim kuvvetine karşılık, kütle çekimin içeride sıkıştırdığı gazın oluşturduğu bir basınç kuvvetine sahiptir.

Farz edelim ki hidrostatik dengede dönmeyen bir yıldızımız var. Bu durumda yıldızımız ne içine çöküyor ne de dışarıya doğru dağılıyor. Eğer biz bu yıldızı belirli bir hızda döndürmeye başlarsak, bu iki kuvvetin yanına haricen bir kuvvet daha eklemiş oluruz. Dolayısıyla yıldızın dengesi bir miktar bozulur.

Aşağıda verilen ifadelerden de görüleceği üzere, yıldızın hızlı dönmesi yıldızın muazzam kütle çekimine karşı bir kuvvet oluşturur. Yıldızın içini kütle çekimin bu devasa basıncından kurtaran dönme, merkezdeki nükleer tepkimelerin olasılığını düşürür. Dolayısıyla yıldız yakıtını daha yavaş harcamaya başlar. Bir başka deyişle, yıldız daha küçük kütleli bir yıldız gibi davranmaya başlar. Olması gerektiğinden daha uzun yaşar.

Normalde hidrostatik dengedeki bir yıldızda, kütle çekim kuvveti ile basınç kuvveti birbirine eşittir. Dönen bir yıldızda, merkezkaç, basınç kuvvetine katkı sağlar. Eğer merkezkaç, kütle çekimi dengeleyecek büyüklükte olursa, yani yıldız çok hızlı dönerse, geriye sadece dışarıya doğru bir basınç kuvveti kalır. Bu da yıldızın dağılması demektir. Yani yıldız ne kadar hızlı dönerse, o kadar dağılma tehlikesi altına girer. Özetle yıldızın dönmesindeki esas etkiyi belirleyen şey, merkezkaçın çekime olan oranıdır.

Böylece basit bir çıkarımla, yavaş dönen küçük kütleli bir yıldızın, ondan daha büyük kütleye sahip fakat çok daha hızlı dönen bir yıldızla benzeri bir yaşam süresi geçireceğini söyleyebiliriz.

Ögetay Kayalı

*Bu yazı, daha önce Kozmik Anafor’da hazırladığım yazı dizisinin bir parçasıdır. 

Referanslar
1. K. S. De Boer & W. Seggewiss, Stars and Stellar Evolution
2. Mutlu Yıldız, Ege Üniversitesi Astronomi ve Uzay Bilimleri Bölümü, Astrofiziğe Giriş ders notları
3. Zeynep Bozkurt, Ege Üniversitesi Astronomi ve Uzay Bilimleri Bölümü, Yıldız İç Yapı ve Evrimi ders notları