Yıldızlarda Nükleer Füzyon Hakkında

Nükleer füzyon, yıldızların can damarıdır ve evrenin nasıl çalıştığını anlamada önemli bir süreçtir. Süreç, kendi Güneşimize güç veren şeydir ve bu nedenle Dünya'daki tüm enerjinin kök kaynağıdır. Örneğin, yiyeceğimiz bitkileri yemeye veya bitkileri yiyen şeyleri yemeye dayanır ve bitkiler yemek yapmak için güneş ışığını kullanır. Ayrıca, vücudumuzdaki hemen hemen her şey nükleer füzyon olmadan var olamayacak elementlerden yapılmıştır.

Füzyon, yıldız oluşumu sırasında gerçekleşen bir aşamadır. Bu, dev bir moleküler bulutun yerçekimsel çöküşüyle ​​başlar. Bu bulutlar birkaç düzine kübik ışık yılı uzaya yayılabilir ve çok miktarda madde içerebilir. Yerçekimi bulutu çökerttiğinde, her biri bir madde konsantrasyonu etrafında merkezlenen daha küçük parçalara ayrılır. Bu konsantrasyonlar kütle olarak arttıkça, karşılık gelen yerçekimi ve dolayısıyla tüm süreç hızlanır ve çöküşün kendisi ısı enerjisi yaratır. Sonunda, bu parçalar ısı ve basınç altında protostar adı verilen gazlı kürelere yoğunlaşır. Bir önyıldız yeterince kütleyi konsantre etmezse, nükleer füzyon için gerekli olan basınç ve ısıyı asla elde edemez ve bir kahverengi cüce olur. Merkezde meydana gelen füzyondan yükselen enerji, yıldızın maddesinin ağırlığı ile bir denge durumuna ulaşır ve süper kütleli yıldızlarda bile daha fazla çökmeyi önler.

Bir yıldızı oluşturan şeylerin çoğu, bir miktar helyum ve eser elementlerin bir karışımı ile birlikte hidrojen gazıdır. Güneş'in çekirdeğindeki muazzam basınç ve ısı, hidrojen füzyonuna neden olmak için yeterlidir. Hidrojen füzyonu, iki hidrojen atomunu bir araya getirerek bir helyum atomunun, serbest nötronların ve büyük miktarda enerjinin oluşmasına neden olur. Bu, sonunda Dünya'ya ulaşan tüm ısı, görünür ışık ve UV ışınları da dahil olmak üzere Güneş tarafından salınan tüm enerjiyi yaratan süreçtir. Hidrojen bu şekilde kaynaşabilen tek element değildir, ancak daha ağır elementler art arda daha fazla basınç ve ısı gerektirir.

Sonunda yıldızlar, nükleer füzyon için temel ve en verimli yakıtı sağlayan hidrojeni tüketmeye başlar. Bu gerçekleştiğinde, dengeyi koruyan yükselen enerji, yıldız sıçramalarının daha fazla yoğunlaşmasını önlüyor ve yeni bir yıldız çöküşü aşamasına neden oluyordu. Çöküş çekirdeğe yeterli, daha fazla baskı uyguladığında, bu sefer daha ağır helyum elementini yakan yeni bir füzyon turu mümkündür. Kendi Güneşimizin yarısından daha az kütleye sahip yıldızlar, helyumu kaynaştıracak ve kırmızı cüceler haline gelecek araçlardan yoksundur.

Bir yıldız çekirdekte helyumu kaynaştırmaya başladığında, enerji çıkışı hidrojeninkinden daha fazla artar. Bu daha büyük çıktı, yıldızın dış katmanlarını daha da dışarı iterek boyutunu artırır. İronik olarak, bu dış katmanlar artık füzyonun gerçekleştiği yerden biraz soğumaya ve onları sarıdan kırmızıya çevirmeye yetecek kadar uzakta. Bu yıldızlar kırmızı devlere dönüşüyor. Helyum füzyonu nispeten kararsızdır ve sıcaklıktaki dalgalanmalar titreşimlere neden olabilir. Yan ürün olarak karbon ve oksijen oluşturur. Bu titreşimler, bir nova patlamasında yıldızın dış katmanlarını havaya uçurma potansiyeline sahiptir. Bir nova da gezegenimsi bir bulutsu oluşturabilir. Kalan yıldız çekirdeği yavaş yavaş soğuyacak ve beyaz bir cüce oluşturacaktır. Bu, kendi Güneşimiz için muhtemel son.

Daha büyük yıldızların kütlesi daha fazladır, bu da helyum tükendiğinde yeni bir yıldıza sahip olabilecekleri anlamına gelir. çöküş turu ve yeni bir füzyon turu başlatmak için baskı üreterek daha da ağır elementler. Bu potansiyel olarak demire ulaşılana kadar devam edebilir. Demir, füzyonda enerji üretebilen elementleri, füzyonda enerjiyi emenlerden ayıran elementtir: demir, oluşumunda çok az enerji emer. Süreç düzensiz olmasına rağmen (demir füzyonu çekirdekte evrensel olarak devam etmeyecek) şimdi füzyon enerji yaratmak yerine boşalıyor. Süper kütleli yıldızlardaki aynı füzyon kararsızlığı, normal yıldızlara benzer bir şekilde dış kabuklarını fırlatmalarına neden olabilir ve sonuçta süpernova olarak adlandırılır.

Yıldız mekaniğinde önemli bir husus, evrendeki hidrojenden daha ağır olan tüm maddelerin nükleer füzyonun sonucu olduğudur. Altın, kurşun veya uranyum gibi gerçekten ağır elementler ancak süpernova patlamaları yoluyla oluşturulabilir. Bu nedenle, Dünya'da aşina olduğumuz tüm maddeler, geçmiş bir yıldız ölümünün enkazından yapılmış bileşiklerdir.