“İki ya da daha fazla atom çekirdeğinin belirli şartlar” eşliğinde tepkimeye girip “daha ağır bir atom çekirdeği” oluşturmasına nükleer füzyon denir ki oluşan “yeni çekirdeğin kütlesi tepkimeye giren çekirdeklerin toplam kütlesinden daha azdır” ve bu (yiten) kütle enerjiye dönüşerek salınır. Yıldızların iç kısımlarında böyle bir tepkimenin (hidrojenin helyuma dönüşmesi) başlayabilmesi için sıcaklık ve basıncın yüksek olması lazımdır ki gereken en az kütle ∼%8 Güneş kütlesidir: Helyumdan ağır elementlerin üretilmesinde daha fazla kütle gerekir: Demirin üretilebilmesi için ise Güneş kütlesinin ∼8 katı fazlası gerekir. Demirden ağır elementler ise (yıldız sıcaklığından daha yüksek bir sıcaklıkta olur ki bunlar) süpernova patlamalarında (füzyon olmayan nötron veya proton yakalama tepkimesiyle) oluşur. Dünya’da bulunan demirden ağır bu elementlerin bulunmasının sebebi “daha önceleri süpernova patlamalarında” üretilenlerin Güneş Sistemi’ni oluşturacak olan gaz ve toz bulutuna (nebulaya) karışmış olmasıdır. Öyle ki yıldızlarda üretilip, dağılma veya patlama eşliğinde yıldızlar arası ortama saçılan hafif ve ağır elementler daha sonra yıldızlara dönüşecek olan bulutsuları oluşturur: Hepimiz yıldız tozuyuz.[1]
Gaz ve toz içeren moleküler bulutların sıkışmasıyla yıldızlar oluşur. Bir moleküler bulutun (bulutsu veya nebula) “parçalar hâlinde belli bölgelerde” sıkışmasıyla (yoğunlaşmasıyla) onlarca veya yüzlerce yıldız oluşabilir. Güneş yıldızı ve Güneş Sistemi de bir bulutsunun yoğunlaştığı bir bölgede ∼4,6 milyar yıl önce oluşmaya başladı (veya oluştu). Bulutsunun başlangıçtaki sıcaklığı düşüktür, kütle çekim etkisiyle yoğunlaştığı bölgelerde sıcaklık gittikçe artar, öyle ki ∼1 milyon °C’ye ulaştığında, hidrojenlerin birleşip helyumlara dönüşmesiyle termonükleer tepkimeler başlar. Güneş oluşurken etrafındaki gaz ve toz parçaları da birbirine çarpıp büyüyerek gezegen, uydu, asteroid, kuyruklu yıldız gibi yapıları oluşturmuştur.[2]
“Güneş Sistemi Güneş ve onun çevresinde” dönen (dolanan) cisimlerden oluşur, bunlar: 8 gezegen ve bunların “100’den fazla uydusu, cüce gezegenler,” asteroidler “(küçük gezegenler), Kuiper Kuşağı ve Oort Bulutu’ndaki” gök taşları ve kuyruklu yıldızlardır. Güneş’e yakınlık sırasıyla “Merkür, Venüs, Dünya ve Mars” kayasal (ve küçük); “Jüpiter, Satürn, Uranüs ve Neptün” gazsal (ve büyük) gezegenlerdir. Çapları 1000 km’den az olan asteroidler bu iki gezegen sınıfının arasında (ortasında) bulunurlar. Plüton ise “Ceres, Eris ve Makemake” gibi bir cüce gezegendir. Neptün’ün sonrasında Kuiper Kuşağı bulunur ve Oort Bulutu ise en dışta olup sistemi bir küre gibi çevreler.[3]
Güneş’in iç kısımlarında 4 hidrojen çekirdeği kaynaşıp 1 helyum çekirdeğine dönüşür, bu tepkimeyle kaybedilen kütle ısı, ışık gibi enerjiye dönüşür: Oluşan her helyumla 24,7 MeV enerji açığa çıkar: Güneş bu tepkimeyi her saniyede 1038 kez yapar ve bunun sonucunda yine her saniyede 4×1026 W (watt) enerji açığa çıkar, yayar. Güneş, hidrojen yakıtını bitirdikten sonra “kırmızı dev yıldız” olarak şişecek (büyüyecek) “sonra da bir beyaz cüce” olarak büzülecektir.[4]
Güneş Sistemi’nde meteorlar ve gezegenler arası gaz ve toz da bulunmaktadır. Başlangıçtaki gaz ve toz bulutsusunun bir bölgede (merkezde) sıkışmaya başlaması sonucu bu bulutsu kendi etrafında dönmeye de başlamıştır. Bu merkez gittikçe yoğunlaştığından sıcaklığı da artmıştır, önce öngüneş (protogüneş) oluştu, sonrasında [sıkışmanın başlamasından ∼10 milyon yıl sonra ve (veya) H→He tepkimesinin başlamasıyla)] Güneş oluştu. İlk bulutsuda merkez daha çok olmak üzere (merkeze yönelik) merkezin etrafı da yoğunlaştığından buradaki parçaların birleşmesiyle başta öngezegenler, sonrasında da bunların ve diğer irili ufaklı (oluşmuş) parçaların çarpışma ve birleşmesiyle günümüz gezegenleri oluştu. Gezegenlerin küresel (yuvarlağımsı) olmasının sebebi kendi kütle çekimlerinin bir sonucudur. Mars ile Jüpiter arasında Güneş etrafında dönen (santimetreden kilometrelerce genişliğe ulaşabilen) yüz binlerce asteroid vardır (∼1,6 milyon olduğu düşünülmektedir). “Kuiper Kuşağı ve Oort Bulutu’ndaki” olağan yörüngelerinden sapan (kaya, toz, su, CO2, metan buzları vs. içeren) cisimler Güneş’e basık yörüngelerde dolanmaya başlar, Güneş’e yakınlaştıkça üst tabakaları ışınım basıncıyla buharlaşır, böylelikle bu cisim ilerlerken Güneş’e bakan tarafın ters yönünde bir iz (kuyruk, yani gaz ve toz) bırakır: O cismin bu hâline de kuyruklu yıldız denir. Meteorlar (ve küçükleri meteoritler) genel olarak asteroidler arası çarpışmalardan serbest kalan parçalardır. Dünya’ya bir günde ortalama yaklaşık olarak 300 ton meteorit düşer ve bunların neredeyse hepsi atmosferde buharlaşır (yanar).[5]
Kaynakta geçen tarih itibarıyla “bilinen” “8 gezegen, 5 cüce gezegen, 173 uydu, 654.984 asteroid, 3.287 kuyruklu yıldız” vardır (fakat bu sayılar artarak değişebilir). Oort Bulutu’nun sınırına göre Güneş Sistemi’nin yarıçapı ∼15 trilyon km olduğundan, eğer Dünya’dan saatte 1.000 km hızla gidersek ∼870.000 yıl sonra o sınıra (yani Güneş Sistemi’nin sonuna) varabiliriz: 10.000 km/sa’te ∼87.000 yılda, 100.000 km/sa’te ise 8.700 yılda varabiliriz: Bu yarıçap ∼1,6 ışık yılı mesafesinde olduğundan [ve (veya) Güneş ile Dünya arası mesafe ∼150 milyon km olduğundan] Güneş’ten veya Dünya’dan çıkan bir ışık bu sınıra ∼0,8 yıl sonra ulaşacaktır. Güneş ile Neptün arası mesafe ∼4,5 milyar km ve Güneş-Plüton arası mesafe ise ∼6 milyar km’dir. Güneş Sistemi’nin (çap olarak) büyüklüğünün %1’inden daha azını 8 gezegen ve Kuiper Kuşağı, %99’undan fazlasını ise Oort Bulutu oluşturur.[6]
Güneş’in yaşam ömrü ∼10 milyar yıldır: Şu an ∼4,6 milyar yıl yaşında olan Güneş’in gittikçe H yakıtı azalacak, böylelikle Güneş şişmeye (büyümeye) başlayacak ki buna “kırmızı dev” aşaması denir: Bu hacim şişmesiyle Dünya’yı yutacak büyüklüklere kadar ulaşacak: Sonrasında H bittiğinde He yakıt olarak kullanılmaya başlayacak ki bu aşamada hacim gittikçe küçülecek, devamında birkaç büyüyüp küçülme olacak: En son ise gittikçe küçülecek ve çekirdeği çoğunlukla karbon “ve oksijenden oluşan bir beyaz” cüce olduğunda (∼5,4 milyar yıl sonra) hacmi yaklaşık Dünya kadar olacak: Güneş’in beyaz cüce olması sırasında Güneş Sistemi de yok olacak: Bu beyaz cüce ise milyarlarca yıl içinde gittikçe soğuyacak ve yok olacak.
Güneş, yeterli kütlede olmadığı için süpernova olarak patlamayacaktır. Günümüzden ∼400 milyon yıl sonra, hidrojen yakıtı yeterince azalınca, kütle çekimi potansiyel enerji serbest kalınca, ana dizi aşaması sona erip, büyümeye (genişlemeye) başlayınca önce alt dev, sonra kırmızı dev aşamasına girecek, gittikçe ısı artacak, parlaklığı 1.000 kattan fazla artacak, bu büyüme ∼1 milyar yıl içinde olacak. Sonraki ∼1 milyar yılda, kırmızı dev dal aşamasında Merkür ve muhtemelen Venüs’e kadar genişleyip onları yutacak ve kütlesinde üçte bir kayıp olacak (dal = dizi veya sıra). Kırmızı dev dal aşamasından sonra (∼100 milyon yıl içinde) bugünkü büyüklüğünün ∼10 katına, parlaklığının ∼50 katına küçülür ve sıcaklığı da bugünkünden biraz düşük olur. Sonra (birkaç on milyon yıl içinde) helyum ve çekirdekteki hidrojen bittiğinde ya da çok azaldığında hızlı bir şekilde parlaklığı artarak -eğer yutmadıysa- Venüs’ü de içine alacak kadar genişler (yani daha da büyür), bu asimptotik dev dal aşamasıdır, burada kütle kaybı devam eder, termal darbelerle gittikçe kararsız hâle dönüşür, mevcut parlaklığı birkaç bin katına çıkar. Şimdi bir parantez açalım. Güneş’in kırmızı dev aşamasında kütle kaybetmesi nedeniyle Dünya’nın yörüngesi başlangıçta genişleyecek, sonra dev dal aşamasında Merkür ve Venüs’ün yaşadığını yaşayacak, yani yörüngesi gelgit kuvvetleri nedeniyle sürüklenip küçülecek ve Güneş tarafından yutulacak (Sırasıyla önce Merkür, sonra Venüs ve sonra da Dünya yutulacak, bunlar birkaç milyon yıl arayla yutulacak.). Şimdi kaldığımız yerden devam edelim. Asimptotik dev dal aşamasından sonra Güneş, (yaklaşık yarım milyon yıl içinde) çekirdeğinin dışındaki kısmı, termal darbelerle kaybedecek ve kütlesi şu anki kütlesinin yaklaşık yarısı olacak, burada çekirdek bir beyaz cüceye dönüşmüş olacak ve kaybettiği kısım da çok geniş bir şekilde uzaya dağılarak bir bulutsuya (nebulaya) dönüşecek. Belki bu nebuladan yeni bir yıldız doğacak ya da bu nebula da dağılacak.
Yıldızlar zaman ilerledikçe parlaklığını ve ısısını arttırır, bu artış, yıldızın yapısına bağlıdır. Güneş yaklaşık her 100 milyon yılda bir parlaklığını ∼%1 arttırır ve ısısını da gittikçe yükseltir. Yaklaşık 3 milyar yıl sonra bu ısınmayla (∼1,5 milyar yılın sonundan başlayarak) önce sıvı su buharlaşıp tükenecek, sonra bu da uzaya kaçacak, yanı sıra bu sürede bitki yaşamı da son bulacak. Yani günümüzden yaklaşık 3 milyar yıl sonra Dünya’daki canlılık neredeyse tamamen yok olacak. İnsan, sıcak ve susuz yaşamaya ya da başka bir şeye evrimleşmezse ∼2,5 milyar yıl civarı sonra yok olacak. [Güneş’in parlaklığı ∼%15 artarsa Dünya’nın mevcut sıcaklık ortalaması olan 15 santigrat derece, 40 santigrat dereceye çıkıyor. Bu suyun (okyanus ve diğer suların) buharlaşması 60 santigrat derece civarında oluyor.][7]
Bir şey sonsuz derecede küçülürse zaman ve alan da sıfırlanır. “Bu yüzden Büyük Patlama öncesi” yoktur, sonrası vardır. Büyük Patlama anında bildiğimiz madde yoktu, saf enerji vardı: İlk saniye içerisinde birleşik (saf veya bir) hâlde bulunan dört temel kuvvet birbirinden ayrıldı ve saf evren genişlemeye başladı. (“Elektromanyetik kuvvet elektrik ve manyetizmayı tek kuvvette birleştirerek atomları moleküllere bağlar… zayıf çekirdek kuvveti atom çekirdeğini parçalayarak radyoaktif bozuşmayı” sağlar.) ∼300 bin yıl sonra H atomunun oluşmasıyla fotonlar maddeden ayrılarak serbest kaldı veya ışık ilk kez açığa çıktı.
Nebulanın merkezinde oluşan öngüneşin etrafındaki gaz, sıvı ve katı parçacıkların girdaplaşıp (yoğunlaşıp), birleşip büyümesiyle gezegenimsiler ve bunların çarpışıp daha da büyümesiyle gezegenler oluştu: Tabii bu sırada öngüneş de etrafındaki malzemeyi yine çekerek daha da büyüdü ve Güneş’e dönüştü. “Merkür, Venüs, Dünya ve Mars” daha çok kayaç ve metalik elementlerden oluşurken; “Jüpiter, Satürn, Uranüs ve Neptün” daha çok “H, He, amonyak ve metandan oluşur”.
Gök cisimlerinin çarpması, kimyasal tepkimelerle gaz çıkışlarının olması vesaireyle (ve giderek ısınıp, demir-nikelin eriyip merkeze, silikatların da üst kısma hareket edip yerleşmesiyle ve sonra soğumayla) Dünya’nın kıta, okyanus ve atmosferi oluştu: Şu an Dünya’da olan tüm kimyasal yapılar (yapaylar hariç) başlangıçtaki nebulada vardı ve (veya) ondan oluştu.[8] Dünya oluşurken yapısında belli bir miktar su buharı vardı, sonra birkaç yüz milyon yıl içinde Dünya’ya su bulunduran kuyruklu yıldızlar, asteroidler, meteorlar, galaktik molozlar vs.nin çarpmasıyla su miktarı da arttı.[9]
Kaynaklar
[1] Berahitdin Albayrak, Engin Bahar, “Elementler Nasıl Oluştu?”, TÜBİTAK: Bilim Genç, 27 Nisan 2018, <http://bilimgenc.tubitak.gov.tr/makale/elementler-nasil-olustu>, Erişim: 16 Ekim 2018 [kalıcı arşiv kaydı: https://web.archive.org/web/20181018101558/http://bilimgenc.tubitak.gov.tr/makale/elementler-nasil-olustu].
[2] yy. (yazar yok), “Güneş Sistemi”, TÜBİTAK: Bilim ve Teknik [ISSN: 1300-3380], Sayı: 366, Mayıs 1998, [PDF] <https://bilimteknik.tubitak.gov.tr/sites/default/files/posterler/gunessistemi3.pdf>, Erişim: 16 Ekim 2018, 366. sayının eki/posteri [kalıcı arşiv kaydı: https://web.archive.org/web/20181024191549/https://bilimteknik.tubitak.gov.tr/sites/default/files/posterler/gunessistemi3.pdf].
[3] yy., “Güneş Sistemi”, TÜBİTAK: Bilim ve Teknik [ISSN: 1300-3380], Sayı: 495, Şubat 2009, [PDF] <https://bilimteknik.tubitak.gov.tr/sites/default/files/posterler/gunessistemi.pdf>, Erişim: 17 Ekim 2018, 495. sayının eki/posteri [kalıcı arşiv kaydı: https://web.archive.org/web/20181024190933/https://bilimteknik.tubitak.gov.tr/sites/default/files/posterler/gunessistemi.pdf].
[4] Arthur Beiser, “Modern Fiziğin Kavramları” [ISBN: 978-975-6885-14-7], Çeviren: Gülsen Önengüt, Akademi Yayın Hizmetleri, 2006, Ankara, 1. Baskı, Ağustos 2008, <https://books.google.com.tr/books?id=dKhSDwAAQBAJ&pg=PA463>, Erişim: 17 Ekim 2018, s. 463 [(+) eklediğim kalıcı arşiv kaydı: https://web.archive.org/web/20221211075616/https://books.google.com.tr/books?id=dKhSDwAAQBAJ&pg=PA463].
[5] yy., “Güneş Sistemimiz”, Ankara Üniversitesi Kreiken Rasathanesi, 2013, [PDF] <http://rasathane.ankara.edu.tr/files/2013/02/Gunes_Sistemi.pdf>, Erişim: 17 Ekim 2018 [kalıcı arşiv kaydı: https://web.archive.org/web/20180826214906/http://rasathane.ankara.edu.tr/files/2013/02/Gunes_Sistemi.pdf].
[6] Şeyma Çalışkan, “Güneş Sistemi”, Ankara Üniversitesi Kreiken Rasathanesi, 6 Eylül 2014, [PDF] <http://rasathane.ankara.edu.tr/files/2014/11/2014_09_06_Gunes_Sistemi.pdf>, Erişim: 18 Ekim 2018 [kalıcı arşiv kaydı: https://web.archive.org/web/20160826171418/http://rasathane.ankara.edu.tr/files/2014/11/2014_09_06_Gunes_Sistemi.pdf].
[7] “Güneş’in yaşam ömrü…” paragrafı, Mahir E. Ocak, “Güneş Sistemi Nasıl Sonlanacak?”, TÜBİTAK: Bilim Genç, 23Şubat2015, <http://bilimgenc.tubitak.gov.tr/makale/gunes-sistemi-nasil-sonlanacak>, Erişim: 18 Ekim 2018 [kalıcı arşiv kaydı: https://web.archive.org/web/20190902084502/http://bilimgenc.tubitak.gov.tr/makale/gunes-sistemi-nasil-sonlanacak]. “Güneş, yeterli kütlede…” paragrafı, Wikipedia Contributors, “Sun”, Wikipedia, The Free Encyclopedia, sgt: 30 Temmuz 2022, kalıcı arşiv kaydı: <https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Sun&oldid=1101359826>, Erişim: 31 Temmuz 2022; “Yıldızlar zaman ilerledikçe…” paragrafı, Puneet Kollipara [Editör], “Earth Won’t Die as Soon as Thought”, Eric Wolf, Owen Brian Toon, James Kasting, Jérémy Leconte, Ravi Kopparapu, Science, American Association for the Advancement of Science (AAAS), 22 Ocak 2014, <https://www.science.org/content/article/earth-wont-die-soon-thought>, Erişim: 31 Temmuz 2022 [kalıcı arşiv kaydı: https://web.archive.org/web/20220809172542/https://www.science.org/content/article/earth-wont-die-soon-thought]; Damian Carrington [Editör], “Date set for desert Earth”, James Kasting, BBC News, 21 Şubat 2000, <http://news.bbc.co.uk/2/hi/sci/tech/specials/washington_2000/649913.stm>, Erişim: 31 Temmuz 2022 [kalıcı arşiv kaydı: https://web.archive.org/web/20220811060124/http://news.bbc.co.uk/2/hi/sci/tech/specials/washington_2000/649913.stm].
[8] Kadir Dirik, “Fiziksel Jeoloji”, Hacettepe Üniversitesi, ty. (tarih yok), [PDF] <http://yunus.hacettepe.edu.tr/~kdirik/JEO153_1_giris.pdf>, Erişim: 18 Ekim 2018, s. 31, 32, 35, 37‑39 [kalıcı arşiv kaydı: https://web.archive.org/web/20210124031514/http://yunus.hacettepe.edu.tr/~kdirik/JEO153_1_giris.pdf].
[9] Bill Bryson, “Hemen Her Şeyin Kısa Tarihi” [ISBN: 975-7004-46-4], Çeviren: Handan Balkara, Boyner Yayınları, 1. Baskı, Ekim 2004, İstanbul, s. 36; Wikipedia Contributors, “Earth”, Wikipedia, The Free Encyclopedia, sgt: 17 Kasım 2020, kalıcı arşiv kaydı: <https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Earth&oldid=989181479>, Erişim: 22 Kasım 2020.