Gökbilimde, yıldızların içinin gözlenmesi en zor konulardan biridir. Yeryüzündeki deprem araştırmaları sayesinde, yıldızların iç yapılarını da daha iyi anlayabilecek durumdayız. Yıldızların içinde zonklama olarak adlandırılabilecek, çeşitli nedenlerle salınımlar ortaya çıktığında oluşan dalgalar, yıldızların belli katmanlarına kadar ulaşabilir. Bir yıldızda bu dalgalarla ilgili frekanslar duyarlı bir biçimde incelenebilirse, yıldızın bu katmanları ile ilgili oldukça ayrıntılı sonuçlar elde edilebilir. Yıldızların içinde de, yeryüzünde olduğu gibi basıncın baskın olduğu akustik ve yıldızın çekiminin baskın olduğu çekim modları gözlenir. Resimde görüldüğü gibi, yıldızın içinde oluşan dalgaların kimi yüzeyden yansıyarak yayılırken, kimileri de daha yoğun olan çekirdekten yansımaktadır. Bu tür salınımlar, yıldızın parlaklığında bileşik bir parlaklık değişimi oluşturur. Bu değişimler gözlemlerle zamana bağlı olarak elde edilip, yapılan çözümlemeyle yıldızın iç yapısı ile ilgili ayrıntılı bilgiler elde ediebilmektedir.
Yıldızların iç yapıları üzerine yapılan çalışmalar çok önemlidir. Yıldız fiziğindeki belirsizlikler, evrendeki çok büyük uzaklıkların belirlenmesi ve en eski yıldızların yaşlarının doğru belirlenmesi ve gökadaların kimyasal yapılarının anlaşılması açısından önem taşır. Yıldız sismolojisiyle yıldızların iç yapıları hakkında yeterli ayrıntılı bilgi edinerek bu belirsizlikleri oldukça azaltmaktayız. Örneğin, Avrupa Uzay Ajansı'nın Gaia Uydusu ile, yıldızların uzaydaki hareketleri ve konumları çok duyarlı bir biçimde belirlenebilecektir ancak yıldızların kütleleri ve yaşlarındaki belirsizlikler, yine de gökadamızın farklı bölgelerinin oluşumu ve evrimi konusunda sınırlamalar getirmektedir. Yıldız sismolojisi yardımıyla, bu bölgelerde gözlenecek yeterli sayıda yıldızdan bulunacak sonuçlar, bu sınırlamaların aşılmasını sağlayacaktır. Ayrıca, daha önceki yazılarımızda da sözettiğimiz ötegezegen çalışmalarında da yıldız sismolojisi, yıldızların yakın çevresine etkileri açısından önemli bir etkendir.
NASA'nın Kepler ve Fransa'nın CoRoT uyduları, özellikle Güneş-benzeri salınımlar konusunda oldukça önemli ve yeni bilgiler elde edilmesini sağlamıştır. Bu uydular sayesinde, oldukça duyarlı gözlemleri elde edilmiş binlerce zonklayan yıldız bulunmuştur. Bunların içinde farklı türden yıldızların yanısıra, çift yıldızların da bulunduğunu biliyoruz.
Yıldızların içlerinde ortaya çıkan salınımlar, zonklama kinetik enerjisinin ısısal enerjiye dönüşmesiyle oluşurlar. Yıldızlarda ışınım enerjisi, yıldızın bazı katmanlarında zonklama enerjisine dönüşür. Buradan kaynaklanan salınımlar incelenir.
.jpg)
Güneş-benzeri yıldızlarda görülen zonklama dalgaları üç farklı tiptedir.
p-modu: akustik ya da basınç dalgaları. Yıldızın içindeki basınç dalgalanmaları tarafından yönetilir.
g-modu: yıldızın çekimi tarafından yönetilir.
f-modu: yüzey çekimi tarafından yönetilir. Okyanustaki dalgalara benzer.
Güneş-benzeri yıldızlarda bunlardan en baskını basınç dalgalarıdır. Daha yoğun yıldızlar olan beyaz cüce denilen yıldızlarda ise çekim modları daha baskındır.
Güneş'te görülen bu tür salınımlarla ilgili çalışmalara Helyosismoloji (helyo, Güneş anlamına gelir) adı verilir. Bize en yakın yıldız olarak Güneş, zonklamalarla ilgili olarak en çok gözlenen yıldızdır. Güneş'teki salınımlar, dış katmanlarında görülen, konveksiyon dediğimiz, denizde görülen dalgalara benzer bir yüzey yapısı oluşturan, soğuyan maddenin çökmesi, ısınan maddenin yükselmesi olarak kısaca özetlenebilecek bir tür kaynama ile uyartılır. Güneş, milyonlarca farklı akustik modla salınmaktadır. Bu salınımlar, Güneş'in dış konvektif katmanlarının hareketlerinden kaynaklanır ve günler ya da haftalar sürer. Bu tür salınımların, dış katmanlarında konveksiyon ya da çalkalanma görülen tüm yıldızlarda görülmesi beklenir. Güneş bize oldukça yakın olduğundan, ondaki bu salınımları ayrıntılı olarak gözlemek mümkündür ancak diğer yıldızlarda bu gözlemler o kadar kolay değildir.
Kırmız Dev olarak adlandırılan yıldızlar, Güneş-benzeri yıldızların yaşamlarının son evrelerinde çekirdeklerinde hidrojen yanması durduğunda geldikleri aşamadır. Bu aşamada yıldızın dış katmanları yaklaşık olarak 200 kat genişler ve çekirdekleri de büzülür. Bu durumda iki ayrı aşama sözkonusudur. İlki, çekirdeğin dışında hidrojen yanmasının olduğu ancak çekirdekte helyumun yanmadığı durumdur. Sonraki ise, çekirdeğin helyumu yakabilecek sıcaklığa ulaştığı durumdur. Daha önceleri bu iki durum, yıldızın tayfı gözlenerek doğrudan ayırdedilememekte ve bu farklı aşamaların ayrıntısı yeterince anlaşılamamaktaydı. Kepler uydusu ile yapılan ve göreli olarak yakın, yüzlerce kırmızı devin gözlemleriyle, bu iki farklı aşamadaki kırmızı dev yıldızlar kolaylıkla ayrılabilmiştir.
Kabuklarında hidrojen yakmakta olan yıldızlar, yaklaşık olarak 50 saniyelik zonklamalar gösterirken, çekirdeklerinde helyum yakmakta olan yıldızlar 100-300 saniyelik salınımlar göstermektedir. Kuramsal olarak, dış kısımların genişleyip çekirdeğin çökmesi sonucunda, çekirdek daha hızlı ve dış kısımlar daha yavaş dönmelidir. Yıldız sismolojisi yardımıyla çekirdeğin, dış kısımlara göre 10 kat kadar daha hızlı döndüğü gösterilmiştir. Bu konuda yapılacak ayrıntılı çalışmalar, yıldız evrimi konusunda belirsiz olan bazı kısımların anlaşılmasını sağlayacaktır.
Zonklama gösteren çok sayıda farklı tür yıldız vardır. Genel olarak, bazı yıldızların evrimlerinin belli aşamalarında zonklamaya başladığını söyleyebiliriz. Zonklayan yıldızların bir çok türünde, yıldızın bazı katmanları ısı pompası gibi çalışır. Bu katmanlar çekirdekten gelen enerjiyi hapsederek dış katmanların bu ısınma nedeniyle genişlemesine neden olur. Genişleme sonucu yıldız bu enerjiyi salar ve soğur. Soğumanın sonucu yıldızın yeniden büzülmesidir. Böylece yıldız belirli bir dönemde şişer ve büzülür. Bu aşamalarda yıldız dönemli olarak parlar ve söner. Yıldız sismolojisinde buna Kappa Mekanizması adı verilir. Bu durum her yıldızda görülmez. Bunun için belli bir parlaklık, sıcaklık ve kimyasal bileşim gereklidir.
.jpg)
Ülkemizde, bu konuda çalışan kuramsal ve gözlemsel araştırmacılar vardır ve bu konuda önemli katkılar sağlamaktadırlar. Benim de dahil olduğum, Ege Üniversitesi Gözlemevi'nden bir grup, geçtiğimiz 25 yıl içinde çeşitli uluslararası gözlem kampanyalarına katılarak önemli katkılar sağlamışlardır. Ayrıca bu konuda Ankara ve İstanbul Üniversitelerinde çalışan araştırmacılar da vardır. Zonklayan yıldızların uzun süreli ve kesintisiz gözlemlerinin yapılmasıyla ayrıntılı sonuçlar alınabildiğinden, yalnızca hava karardığında gözlem yapılırsa, bu gözlemler yeterli olmamaktadır. Bu nedenle uluslararası kampanyalar düzenlenerek, bir gözlemevinde sabaha karşı gözlem biterken, bir diğerinde hava kararıp gözleme başlanacak biçimde gözlemevi konumları seçilir. Ülkemiz, bu açıdan önemli bir konumdadır ve bu tür gözlemler açısından bir açığı kapatmaktadır. Ek olarak, yaptığımız bu tür bir gözlem kampanyası çalışmasında, o güne dek değişen olduğu bilinmeyen bir yıldız da bulunmuştu.
Yıldız sismolojisi yıldız evrimi açısından çok önemli bir konudur ve bu köşede yeterli ayrıntıda anlatmak çok zordur. Bu nedenle, daha sonraki yazılarımızda, farklı ayrıntılarına da deyineceğiz.
