Astronomi bilimi için bir cismin, yıldız ya da gezegen olup olmadığını söylemek oldukça kolaydır. Yıldız olarak isimlendirdiğimiz gök cisimleri çok yüksek kütlelere sahipler. Ancak garip bir istisna var; kahverengi cüceler.
Elbette "yüksek kütle" derken, yıldızların çekirdeğinde nükleer tepkimelerin açığa çıkmasını sağlayacak ölçüde bir kütleden bahsediyoruz. Çünkü kütle arttıkça atomlar birbirlerini adeta ezerler ve nihayetinde birleşerek enerji açığa çıkarırlar. Yani, kütle enerjiye dönüşür. Somut bir örnek vermek gerekirse, örneğin bizim yıldızımız Güneş, çekirdeğinde gerçekleşen nükleer füzyon sayesinde hidrojeni helyuma çevirir ve bu sayede ışımaya ve enerji üretmeye devam eder.1
Diğer bir deyişle Güneş’imizle birlikte diğer tüm yıldızlar aslında devasa birer nükleer reaktör gibi davranırlar. İşte bu nükleer füzyon sayesinde açığa çıkan enerji, aynı zamanda yıldızın kendi içine çökmesini engelleyen basıncın da var olmasını sağlar. Bu sayede kütlesi Güneş’in kütlesine yakın olan yıldızlar, kütle çekim ve basınç kuvveti dengesi (hidrostatik denge) ile 10 milyar yıl boyunca kendi içlerine çökmeden ya da kütleleri sayesinde tamamen dışarı dağılmadan hayatta kalabilirler.
Kütle ve basınç arasındaki bu hidrostatik denge, yıldızın yakıtını tüketmesi sonucu mutlaka bozulur; ve yıldızın kütlesine bağlı olarak kendi içine çöküp bir nötron yıldızı veya kara delik oluşturabilir ya da dışarıya doğru genişleyip nihayetinde gezegenimsi bulutsuya dönüşebilir.2
Öte yandan gezegenlerin kütleleri, bir nükleer füzyonun gerçekleşebilmesi için yeterli değildir. İşte astronomide yıldız ve gezegenleri ayırt etmemizi sağlayan faktör de tam olarak bu. Yani bir gök cisminin yıldız olabilmesi için belirli bir kütle limiti var ve gereken bu kütle 0.084 Güneş kütlesi kadardır.3 Ancak yıldızın oluştuğu bulutsu hidrojen ve helyum harici elementler yani metal bakımından zengin ise bu limit 0.075 Güneş kütlesine kadar düşebilir. Sadeleştirmek gerekirse, bir gök cisminin çekirdeğinde nükleer füzyonun oluşabilmesi için Jüpiter’in kütlesinin kabaca 75 katına ihtiyaç olduğunu söyleyebiliriz.
Peki ya bir gök cismi bahsettiğimiz bu minimum kütle limitlerinin çok küçük bir oranda daha aşağısında kalırsa ne olur? İşte bu gök cisimlerine kahverengi cüce adını veriyoruz ve yazımızın başlığında sorduğumuz sorunun cevabı için, yani gezegene dönüşebilecek yıldızlar için en uygun aday da bu kahverengi cüceler.
Ne Yıldız Ne De Gezegen: Kahverengi Cüceler
Kahverengi cücelerin kütlesi öyle bir sınırda yer alıyor ki, onlara ne tam olarak bir yıldız ne de tam olarak bir gezegen diyemiyoruz. Bu gök cisimlerinin kütleleri yıldız olmak için oldukça küçükken, gezegen olmak içinse fazlasıyla yüksek kalıyor. Hem yıldızların hem gezegenlerin bazı özelliklerini üzerlerinde taşıyan kahverengi cücelerin kütleleri Jüpiter’in kütlesinin 13 katından 80 katına kadar değişiklik gösterebiliyor.
Kahverengi cücelere baktığımızda tıpkı normal bir yıldızmış gibi, kütlelerinin bir sistemin merkezinde baskın olduğunu ve etraflarında gezegenlerin dönmekte olduğunu gözlemleyebiliyoruz. Ancak normal yıldızların aksine, hidrojeni helyuma dönüştüremiyorlar. Yine de kahverengi cücelerin kütleleri, döteryum adı verilen hidrojen-2 izotoplarını helyuma dönüştürmek için yeterli.4 Bu yüzden bir kahverengi cüce, oluşumunun erken aşamalarında, tıpkı gerçek bir yıldızmış gibi parıldayabilir ve enerji üretebilir. Ancak döteryum, evrende oldukça nadir bulunduğundan bir kahverengi cüce döteryumu çok hızlı biçimde tüketir. Bu süre, en fazla 10 milyon yıla kadar uzayabilir ki 10 milyon yıl, bir yıldızın ömrü söz konusu olduğunda bir kelebeğin ömrü kadar kısa bir süreye tekabül eder. Kıyaslamak açısından örneğin az önce Güneş’imizin ömrünün yaklaşık 10 milyar yıl olduğunu söyledik.
Evrende daha düşük kütleli yıldızlar olan kırmızı cücelerin ömürlerininse trilyonlarca yıl sürebileceğini biliyoruz. Dolayısıyla bir kahverengi cüce, döteryumu hızlıca tükettikten sonra nükleer füzyon süreci tamamen durmakla birlikte, ısı ve ışık üretimi de sonlanıyor. En sonunda soğuyan ve solan bu gök cismi, artık bir yıldızdan daha çok bir gezegeni andırmaya başlıyor. Sonuç olarak; bir yıldızdan boyutu Jüpiter’e yakın bir gök cismine dönüşmüş bir gezegenin etrafında dönen, diğer gezegenlerin de olduğu garip bir sistem kalıyor.
Kahverengi Cücelerde ve Etrafında Yaşam Var Olabilir Mi?
Artık adına daha çok gezegen diyebileceğimiz bu kahverengi cücenin bir yerlerinde yaşamın ortaya çıkma ihtimali düşük olsa da tamamen yok da diyemeyiz. Her ne kadar artık bu kahverengi cücedeki sıcaklığın, bir atmosferin oluşması için yeterince soğuk olduğunu bilsek de sıcaklığın uzun süreler boyunca 2.000 santigrat derece kadar olabileceğini biliyoruz. Bu sıcaklık, Güneş gibi yıldızlara göre çok düşük olsa da yaşanabilir bir gezegen olması için de fazlasıyla yüksek. Yani bu tür bir atmosferde bırakın nefes almayı, yoğun demir yağmurlarına veya Jüpiter’deki gibi boyutu Dünya’nın boyutunu en az birkaç kat aşan devasa fırtınalara bile maruz kalınabilir.
Konu, bu kahverengi cücelerin etrafında dönen diğer gezegenlere geldiğinde de pek iç açıcı değil. Çünkü 1.500-2.000 santigrat derece gibi sıcaklıklar, etrafındaki gezegenlerin de tam tersine ölümcül soğuklarla karşı karşıya kalması gerektiği anlamına geliyor. Ancak, kahverengi cücelerin zaman içinde sürekli soğuduğunu düşünecek olursak, yaşam için uygun sıcaklığa sahip kahverengi cücelerin var olduğunu da varsayabiliriz. Nitekim 2011 yılında keşfedilen bir kahverengi cücenin sıcaklığının yaklaşık 26 santigrat derece kadar yani bildiğimiz oda sıcaklığında olduğu tespit edilmişti.5
Kahverengi cücelerin karasal yüzeylere sahip gök cisimleri olmadığını bilsek de, bilim insanlarına göre yaşam mutlaka karasal bir bölgede ortaya çıkacak diye bir şart da yok. Örneğin 2013 yılında keşfedilen ve bizden yalnızca 7 ışık yılı uzakta olan bir kahverengi cücenin atmosferinde su bulutlarının olabileceği belirlenmişti. Yani bu tür kahverengi cücelerin atmosferlerinde mikrop benzeri organizmalar var olabilir. Hatta işi biraz da ileriye götürecek olursak, zaman içinde vücutları bu atmosferlere uyum sağlayan, vücutlarındaki basıncı kullanarak atmosferde yükselip alçalabilen balon benzeri yaratıklar dahi var olmuş olabilir. Elbette şimdilik varsayımlardan çok da öteye geçemeyen bu fikirlerin doğruluğunu kontrol etmek için daha fazla ve daha detaylı kahverengi cüce gözlemlerine ihtiyacımız var.
"Başarısız" Yıldızları Tespit Etmek Neden Zor?
Kendilerine “başarısız yıldız” diyebileceğimiz kahverengi cüceler, bir süre sonra ışığın görünür dalga boyunda hiç ışıma yapmıyor. Ancak oluşumlarından arta kalan kendi iç ısıları nedeniyle kızılötesi ışıkta soluk bir şekilde parlarlar. Yani onları, standart teleskopları kullanarak tespit etmek de imkânsız hale geliyor. Nitekim, bugüne kadar yalnızca 3000 kadar kahverengi cüce tespit edilebildi.6 Ancak elbette bu, kahverengi cücelerin evrende nadir olduğu anlamına gelmiyor. Sadece onları kolay kolay göremiyoruz. Öyle ki yıldızların oluşumunun ardında yatan fizik yasalarını hesaba kattığımızda kahverengi cücelerin sayısının, evrendeki gerçek yıldızlar kadar fazla olması gerektiğini bile söyleyebiliriz. Bu da az önce bahsettiğimiz kahverengi cücelerin atmosferindeki varsayımsal uzaylı yaşam ihtimalini, korkunç bir oranda artırır.
Ölümsüz Gök Cisimleri
Peki bir kahverengi cüce, düşük kütlesi nedeniyle sadece giderek daha da soğuyorsa bu gök cisimlerinin ömürleri ne kadar uzun olabilir? Belki de bu gök cisimleriyle ilgili en şaşırtıcı bilgi de burada. Çünkü kahverengi cüceler döteryumu tamamen tükettiğinde, düşük kütleleri sebebiyle ne kendi içine çöküyor ne de dışarı doğru dağılıyor. Dolayısıyla, kahverengi cücelerin, evrendeki ölümsüz gök cisimleri olduğunu söyleyebiliriz. Ancak bu hâlleriyle buna yaşamak da denir mi, orası tartışılır.
Kemal Cihat Toprakçı
Kaynaklar ve Referanslar
- Shapley, P. Fusion in Stars . University of Illinois. Retrieved May 2, 2022, from http://butane.chem.uiuc.edu/pshapley/GenChem1/L1/3.html
- Star Life and Death. National Radio Astronomy Observatory. (2022, January)
- Kayalı, Ö. (2021, February 4). Yıldızlarda minimum ve Maksimum Kütle Limiti. Rasyonalist Bilim. Retrieved May 2, 2022
- Bir Yıldız Gezegene Dönüşebilir Mi? TÜBİTAK Bilim Genç. (2021, March 29).
- Dunbar, B. Reigning title-holder for coldest brown dwarf. NASA. Retrieved May 2, 2022, from https://www.nasa.gov/mission_pages/WISE/multimedia/pia14721.html
- Allers, K. (2021, August 1). Brown dwarfs could reveal secrets of planet and star formation. Scientific American. Retrieved May 2, 2022, from https://www.scientificamerican.com/article/brown-dwarfs-could-reveal-secrets-of-planet-and-star-formation/
