Evrende En Fazla Bulunan Elementler (Bolluk Sıralaması)

Transkript

1 Evrende En Fazla Bulunan Elementler (Bolluk Sıralaması) Bilindiği gibi, evrenin büyük patlama teorisinin öngördüğü biçimde oluştuğu düşünülüyor. Bugün çevremizde var olan elementler de ilk olarak bu süreçle oluşmaya başladılar Teoriye göre, evren ilk oluştuğu, henüz yıldızların oluşması için gerekli uygun ortamın meydana gelmediği zamanlarda en hafif (en düşük atom numaralı) üç element, bu oluşum döneminin sağladığı enerji ile meydana geldi. Bunlardan en büyük miktarda oluşanı %75 oranla Hidrojen, %25 oranla Helyum ve eser miktarda Lityum elementleriydi. Daha sonrasında, evrenin bebeklik döneminin sonlarına doğru ilk yıldızlar oluşmaya başladı. Sadece Hidrojen ve Helyum elementinin baskın olduğu bu dönemde oluşan yıldızlar, evrenin daha küçük ve yoğun olması nedeniyle oldukça büyük boyutlardaydılar. Öyle ki, bugün dev yıldız olarak nitelenen Güneş kütlesine sahip yıldızlardan daha büyük, 200, hatta 300 Güneş kütlesinde yıldızlar meydana gelmişti. Diğer Elementler Nasıl Oluştu? Bu dev, ancak çok kısa ömürlü yıldızların çekirdeklerindeki nükleer reaksiyon sırasında Hidrojen ve Helyum dan daha ağır; Oksijen, Neon, Karbon, Azot, Silisyum, Magnezyum, Berilyum, Fosfor, Sodyum, Demir gibi elementler meydana gelmeye başladılar. Periyodik tabloda atom ağırlığı Demir e kadar olan tüm elementler; bu ilk yıldızlar ve daha sonraki kuşak yıldızların nükleer füzyon süreçlerinde içlerinde oluştular. Bu süreci daha iyi öğrenmek için şu yazımızı okumanız faydalı olacaktır.

2 Yıldızların içinde gerçekleşen nükleer füzyon, bir yandan enerji üretirken bir yandan da yeni elementlerin oluşmasıyla sonuçlanır. Demirden daha ağır; Nikel, Gümüş, Bakır, Sezyum, Cıva, Platin, Kurşun, Uranyum gibi elementler ise, yakıtı tükenen dev yıldızların ölümü anlamına gelen süpernova patlamaları sırasında ortaya çıkan çok büyük miktarda enerji sırasında oluştu. Bu süreç hakkında detaylı bilgi için bu yazımızı okuyabilirsiniz. Element Çeşitliliği Nasıl Arttı? Yukarıda anlattığımız yıldız oluşum ve ölüm süreçleri sırasında, evrenin ilk dönemlerinde var olan Hidrojen ve Helyum atomları birleşerek bugün çevremizde gördüğümüz ve bildiğimiz atomları meydana getirdiler. Yani, evrendeki Hidrojen oranı düşmeye, daha ağır elementlerin miktarı ise artmaya başladı. Burada şu anki element bolluğu miktarını hesaplarken birşey dikkatinizi çekmiş olmalı (ilgili yazılarımızı okuduğunuz varsayıyoruz): Çekirdeğinde nükleer reaksiyonlar bittikten sonra ölen her yıldız ister bir beyaz cüceye dönüşsün, isterse süpernova olarak patlayarak yok olsun, yaşam süreci içinde Hidrojeni atom numarası Demir e kadar olan elementlere dönüştürüyor.

3 Hepimiz yıldız tozuyuz derken, yerdeki tozu kastetmiyoruz. Vücudumuzdaki her atom, aldığımız her nefes, üzerine bastığımız toprak, 13 milyar yıl önce var olmuş olan ilkel yıldızlardan bir parça taşır. Yani, her yıldızın çekirdeğinde Oksijen, Karbon, Azot, Magnezyum, Neon ve Silisyum oluşumu gerçekleşiyor. Dolayısıyla, Hidrojen ve Helyum dan sonra evrende en fazla bulunan elementler bunlar olmak zorunda. Çünkü, (kırmızı cüceler haricinde) türü ne olursa olsun her yıldız bunları üretiyor ve bir şekilde evrende yeni yıldız oluşum bölgelerine saçıyor. Şu Andaki Element Bolluk Sıralaması Nedir? Evrenin oluşumu üzerinden geçen yaklaşık 13.8 milyar yıllık süreç içerisinde, anlattığımız süreç dahilinde evrene yeni elementler saçıldı. Evrenin bebeklik evresinde Hidrojen, Helyum ve az miktardaki Lityum karşısındaki oranları %0 olmalarına karşın, diğer elementlerin miktarı şu anda yaklaşık %2 dolaylarına kadar artış gösterdi. O halde, bilim insanlarının evrendeki yıldızların ve galaksileri gözlemleyip tayf analizlerini yaparak ortaya koydukları element bolluk oranını sıralayalım

4 (hidrojen ve helyum başta olmak üzere, tüm elementlerin oranı, çok küçük sapmalarla yaklaşık değerlerdir. Topladığınızda yüzdelik değer fazla görünecektir): Hidrojen (%74.5) Helyum (%23.84) Oksijen (%1.04) Karbon (%0.46) Neon (%0.13 ) Demir (%0.11) Azot (%0.096) Silisyum (%0.065) Magnezyum (%0.058) Sülfür (%0.044) Üstteki yüzdelik sıralama, büyük patlamadan bugüne kadar oluşmuş elementlerin evrendeki bolluk miktarı. Elbette, Güneş Sistemi de genel olarak bu oranlara uyuyor. Ancak, ele aldığımız ölçekler küçüldükçe (Dünya benzeri küçük karasal gezegenler gibi) bolluk oranları da çeşitli sebeplerle değişiklik göstermeye başlıyor. Vücudumuz da yıldız tozu dedik. Ancak, bizi oluşturan yıldız tozu oranı, yıldızları oluşturandan biraz daha farklı.

5 Örneğin, Dünya yı oluşturan elementler arasında Hidrojen ilk sırada değil, %45 in üzerinde bir oranla Oksijen. İnsan vücudu da evrenin genelinden farklı bir element kompozisyonuna sahip. Aşağıda kütle oranını sıraladığımız elementlerden oluşuyor vücudumuz: Oksijen (%65) Karbon (%18.5) Hidrojen (%9.5) Azot (%3.2) Kalsiyum (%1.5) Fosfor (%1.0) Potasyum (%0.4) Sülfür (%0.3) Sodyum (%0.2) Atmosferimiz de biliyorsunuz %78 Azot ve %21 Oksijen den meydana geliyor. Ancak, evrendeki tüm elementlerin birbirine oranı, yukarıda ilk verdiğimiz sıralamadaki gibi. Elbette, evren yaşlandıkça Hidrojen ve Helyum oranı düşmeye, diğer daha ağır elementlerin oranı artmaya devam edecek. Zafer Emecan ompare-to-elemental-composition-of-universe Kapak Fotoğrafı Telif: Kellie Jaeger

6 Kuyruklu Yıldız Nedir, Ne Değildir? Yukarıdaki görselde, yaklaşık 2 km uzunluğundaki Hartley 2 kuyruklu yıldızının Dünya dan teleskopla çekilen bir pozu ile, içteki karede yakınından geçen Epoxi uzay aracı tarafından alınan fotoğraflarını görüyorsunuz. Kuyruklu yıldızlar, sıradan göktaşlarından farklı olmayan birkaç kilometre çapında basit gök cisimleri aslında. Ancak, göktaşlarının aksine, parlak renklere ve uzun kuyruklara sahipler. Bunun nedeni; kuyruklu yıldızı oluşturan göktaşının, kaya ve metal ile beraber; bol miktarda su, azot, metan veya karbondioksit buzu içermesi ve Güneş e yaklaştıkça tüm bu buzların buharlaşarak göktaşının çevresini sarıp, gidiş yönünün aksine bir kuyruk oluşturması. Aşırı eliptik yörüngelere sahip olan kuyruklu yıldızlar, kimi zamanlarda Güneş e ısınıp buharlaşmaya başlayacak kadar yaklaşırken, dolanım süresinin büyük çoğunluğunda ise Güneş ten uzak, sıcaklığın -140/-240 santigrat derece arasında gezindiği Kuiper kuşağı ve ötesindeki dondurucu bölgelerde yer alırlar. Kimi zaman da, bir yıldızın yakınımızdan geçişi nedeniyle, Güneş Sistemi ni bir çepeçevre saran Oort Bulutu ndaki stabil yörüngelerinden koparak sistemimizin içlerine doğru yol almaya başlarlar. Halley Kuyrukluyıldızı nın yönüngesi ve yıllar içerisinde bulunacağı konumlar. Halley, 76 yıllık bir yönünge dönemine sahiptir ve her 76 yılda bir İç Güneş Sistemi ne girerek ısınır ve çıplak gözle dahi görülebilen muhteşem kuyruğu ile Dünya nın yakınından geçer. Sıcaklığın bu kadar düşük olduğu bir bölgede, sadece su değil, bizim gaz olarak bildiğimiz maddeler de donarlar. Öyle ki, Dünya atmosferinin büyük çoğunluğunu oluşturan azot gazı -210 santigrat dereceden soğuk ortamda buz halinde bulunur. Karbondioksit in buz haline gelmesi için sadece -78 santigrat derece yeterlidir. Bir kuyruklu yıldız, Neptün ün ötesindeki yörüngesinden Güneş Sistemi nin

7 içlerine doğru ilerledikçe ısınmaya başlar. Sıcaklık, Satürn ün yörüngesinde -180 santigrat derecelere kadar yükselmiştir. Bir kuyruklu yıldız üzerindeki azot buzu için bu sıcaklık o kadar yüksektir ki, azot buzu aniden sıvılışıp kaynamaya ve buharlaşmaya başlar. Kaynayarak buharlaşan azot gazı kuyruklu yıldızın yüzeyindeki toz ve diğer cisimlerle birlikte kuvvetle dışarı doğru püskürerek Güneş in aksi yönünde bir kuyruk oluşturur. Güneş ışığı bu kuyruktaki toz ve gaz moleküllerinden yansıyarak o çok iyi bildiğimiz parlak gösterişli kuyruklu yıldız görüntüsünü meydana getirir. 67P/Churyumov-Gerasimenko Kuyrukluyıldızı nın Rosetta uzay aracı tarafından 18 mil uzaklıktan çekilmiş fotoğrafı. Azot buzunun başına gelenin bir benzeri, Mars yörüngesine kadar ulaşan kuyruklu yıldızımız üzerindeki karbondioksit buzunun da başına gelir. Sıcaklık artık karbondioksitin buharlaşması için yeterli hale gelmiştir ve bu buzlar da hızla

8 buharlaşarak kuyruklu yıldızımızın kuyruğuna katkıda bulunurlar. Kuyruklu yıldızların içerdiği su buzu dahil bu buzlar, milyarlarca yıl önce çarpışmaların çok daha yoğun olduğu dönemlerde gezegenimizin suya kavuşmasını sağlamıştır. Hatta kimi bilimcilere göre, kuyrukyıldızların üzerindeki organik ve yaşam için gerekli inorganik maddeler sayesinde yeryüzünde yaşamın ortaya çıkması mümkün olmuştur. Dünyamız bundan 3,5 milyar yıl kadar önce çok yoğun bir meteor ve kuyrukluyıldız bombardımanına maruz kalmış, bugünkü suyumuzun büyük bölümüne bu sayede kavuşmuştur. Her ne kadar küçük görünseler de, kilometrelerce çapa sahip olan kuyruklu yıldızlar, içerdikleri buzlarının tümünün buharlaşmasına fırsat olmadan Güneş ten uzaklaşıp yeniden donarlar. İşte, kuyruklu yıldızları diğer asteroidlerden ayıran en önemli fark, ısrarla vurguladığımız bu donmuş gazların ısındıklarında yarattıkları kuyruğudur. Görmeye alışık olduğumuz Dünya yakınındaki asteroidler, Güneş e yakınlıkları nedeniyle bu buzlu yapılarını çoktan yitirmişlerdir ve bir kuyruklu yıldız gibi

9 ışıldayamaz, göktaşı olarak ömürlerini sürdürürler. Bu anlattıklarımızdan; Güneş in çevresinde yeteri kadar tur atan her kuyruklu yıldızın, tüm buzunu zaman içinde kaybedip sonunda sıradan bir göktaşına (eğer çekirdeği kaya ve metalden oluşuyorsa) dönüşeceğini farketmişsinizdir. Bu bazen on binler, bazen ise yüz milyonlarca yıl sürer Zafer Emecan En Detaylı Plüton! NASA tarafından bugün yayınlanan, Plüton un ekvator bölgesinin yakınlarından alınmış detaylı bu görüntü, büyük bir sürprizi de beraberinde getirdi: yüzeyinden metre yüksekliğe kadar ulaşan genç dağlar var! Görünen o ki dağlar 100 milyon yıldan daha yaşlı değil (tıpkı himalaya dağları gibi) ve hala yeni yüzey şekili oluşumları gerçekleşmeye devam ediyor. Görüntüde görünen bölge Plüton un %1 lik kesiminden daha az bir alanı gösteriyor. Fakat buna rağmen cüce gezegenin jeolojik olarak aktif olabileceğini bize söylüyor. Yeni Ufuklar Jeofizik ve Görüntüleme Takımından Jeff Moore, Bu görüntüde gördüğümüz yüzey şu ana kadar Güneş sistemde gördüğümüz en genç yüzey diyor. Jüpiter gibi büyük gaz devlerinin uyduları aksine, Plüton kütle çekimsel etki sebebiyle sıcak bir çekirdeğe sahip değil. Dolayısıyla yüzeyinde bu genç yapıların oluşmasına sebep olan başka bir şeyler olmalı. Bu dağ oluşum mekanizmasının ve Plüton un yüzeyinin jeolojik olarak genç olmasının sebebi, yüzeyde süregelen azot (nitrojen) döngüsü. Cüce gezegen Plüton un bulunduğu uzaklıkta Azot, yörünge döneminin büyük bölümünde kaya gibi sert olacak yapıda, katı haldedir. Ancak, gezegenin 248 yıllık yönünge dönemi boyunca Güneş e yakınlaşıp uzaklaştıkça azotun sıvı ve gaz hale geçebileceği döngüler yaşanır.

10 Bizler için azot, atmosferimizin %70 inden fazlasını oluşturan bir gazdır. Fakat, Güneş Sistemi nin dış kesimlerinde, -220 santigrat derecenin altındaki sıcaklıklarda, yani Neptün ve ötesindeki aşırı soğuk ortamlarda bu gaz katı özellik gösterir. Aynı zamanda küçük sıcaklık değişimlerine bağlı olarak tıpkı su gibi sıvı ve gaz özelliğine de bürünür. Yani, bu uzak gezegenlerde Dünya daki su neyse, azot da odur. Suyun Dünya daki katı halinde şekillendirici özelliği için, kutup bölgelerdeki devasa buzulları örnek olarak değerlendirebilirsiniz. Bu dağ biçimli jeolojik oluşumlar ve Plüton un neredeyse Dünya kadar genç yüzeyi, bu azot döngüsü sonucunda şekillenir. Azot döngüsünün bu güçlü şekillendirici özelliği, bize aynı zamanda Plüton un yüzeyinde niçin Mars ve Merkür gibi yoğun krater oluşumları görmediğimizi de açıklıyor. Böylesi atmosfer korumasından yoksun yalnız başına takılan bir gezegenin yüzeyi, Merkür veya uydumuz Ay gibi milyarlarca yıl boyunca yağan krater nedeniyle delik deşik görülmeliydi. Ancak, alınan ilk görüntüler de dahil olmak üzere, cüce gezegenin yüzeyinin krater bakımından çok fakir olduğu net biçimde görülüyordu. Fotoğraflardan ve Yeni Ufuklar aracının gönderdiği diğer verilerden anlıyoruz ki, Plüton tıpkı Neptün ün uydusu Triton ve sistemimdeki Jüpiter ile Satürn gibi gaz devlerinin uyduları Enceladus ve Europa ya benzer aktif bir yüzey yapısına sahip. Yani, Plüton ölü değil; jeolojik açıdan aktif, yaşayan bir gezegen! Hazırlayan: Ögetay Kayalı Geliştiren: Zafer Emecan