Skip to content Skip to navigation

Evrendeki Karbonun Kaynağı

Dr. Tuba Sarıgül
04/12/2014 - 12:12

Karbon yaşayan organizmaların kimyası için hayli önemli bir element ve yeryüzünde bolca bulunmasa da diğer elementlerle oluşturduğu bileşikler doğanın her alanına yayılmış durumda. Örneğin su çıkarıldıktan sonra insan vücudunun yaklaşık % 60’ını karbon-12 oluşturuyor.

Sahip oldukları hidrojenin çoğunun helyuma dönüşmesi sonucu ömürlerinin sonuna gelen yıldızların merkezleri içe doğru çökerken sıcaklıkları ve yoğunlukları artmaya başlar. Yıldızların merkezindeki sıcaklık 15 milyon kelvini aştığında, iki helyum çekirdeği (4He2+ yani α parçacığı) içerdikleri pozitif yüklü protonlar nedeniyle oluşan elektriksel itme kuvvetini yenmelerine yetecek enerjiye ulaşır. Bu helyum çekirdekleri uygun bir enerji ile çarpıştıklarında birleşerek berilyum çekirdeği (8Be) oluşturur. Ancak son derece kararsız olan berilyum çekirdeğinin yarı ömrü 10-17 saniyedir ve bozunduğunda tekrar iki helyum çekirdeğine dönüşür. Var oldukları bu kısa sürede berilyum çekirdekleri başka bir helyum çekirdeğiyle çarpıştığında, uyarılmış bir karbon-12 atomu oluşabilir. Üçlü alfa süreci adı verilen bu tepkime, yıldızın merkezinin sıcaklığı 100 milyon kelvini aştığında gerçekleşmeye başlar.

 

Karbon-12’nin yıldızlardaki oluşum sürecini açıklamak amacıyla üç helyum çekirdeğinin eşzamanlı olarak birbirleriyle çarpışıp yıldızın merkezinde doğrudan oluştuğunu öne süren bazı kuramlar ortaya atılmış olsa da, bu mekanizmalar evrendeki karbon miktarını açıklamak için yeterli değil. 1952’de ABD’li araştırmacılar Öpik ve Salpeter, karbon-12’nin oluşumunu açıklayan iki basamaklı bir mekanizma öne sürdü. Bu mekanizmanın birinci basamağında iki helyum çekirdeği berilyum çekirdeğini oluşturmak üzere çarpışıyor, ikinci basamağında ise berilyum çekirdeği başka bir helyum çekirdeği ile çarpışarak karbon çekirdeğini oluşturuyor. Ancak berilyum-helyum çarpışmasında maksimum etkileşme, karbon-12’nin temel haline karşılık gelen enerji seviyesinde gerçekleşmiyor. Bu nedenle evrende gözlenen karbon-12 miktarını açıklamak için farklı bir mekanizma önerilmesi gerekiyordu.

İngiliz astronom Fred Hoyle berilyum-helyum çekirdeklerinin birbirlerini en fazla karbon-12’nin uyarılmış bir haline karşılık gelen enerjide “gördüğünü” öneren bir kuram ortaya attı. Helyum-berilyum çarpışmasında etkileşme ihtimalleri enerjiye bağlı. Karbon-12’nin uyarılmış halinin enerjisinde,  berilyum-helyum çarpışması ihtimali maksimum oluyor. Tabii bunu belirleyen de temel kuvvetler. Burada ilginç olan nokta şu: Bu çarpışma ihtimali başka bir enerjide maksimum değer alsaydı karbon-12 oluşamazdı. Çarpışma ihtimalinin maksimum olduğu karbon-12’nin yüksek enerjili bu haline “Hoyle durumu” adı verilir. Hoyle durumundaki karbon-12 çekirdeği kararsızdır ve gama ışıması yaparak kararlı bir çekirdek olan temel haldeki karbon-12 çekirdeğine dönüşür. Evgeny Epelbaum ve arkadaşları Physical Review Letters dergisinde yayımlanan çalışmalarında Hoyle durumunun varlığını kuramsal olarak ispatladı.

1

İlgili İçerikler

Fizik

Deneyler köşesinin yeni etkinliğinde, nişasta ve su kullanarak hazırladığımız oobleck ile üzerine kuvvet uygulandığında akışkanlığı değişen yani bazen sıvı bazen de katı gibi davranan maddelerin özelliklerini inceliyoruz.

Fizik

Bir önceki yazımızda kuantum bilgisayarlardan bahsetmiştik. Bu yazımızda ise kuatum bilgisayarlarda bilginin kodlandığı ve işlendiği temel birimler olan kübitlere değineceğiz.

Fizik

Yüzeylerine gelen güneş ışığını elektrik enerjisine dönüştüren düzeneklere güneş gözesi adı verilir. Işık enerjisini elektrik enerjisine, elektrik enerjisini de hareket enerjisine dönüştüreceğimiz bir etkinlik ile güneş gözelerinin verimliliğini ölçmeye çalışacağız.

Fizik

Bilim Genç Fotoğraflar köşesinde şubat ayında objektiflerinizi etrafınızda gerçekleşen değişime ve çevrenizdeki harekete odaklamanızı istemiştik. Oylamalar sonucunda şubat ayının en beğenilen fotoğrafı Ahmet Utkan Ünal’a ait "An"ı Durdurmak oldu.

Fizik

ODTÜ RÜZGEM’in Kurucu Başkanı ve Müdürü olan Prof. Dr. Oğuz Uzol ile RÜZGEM’de gerçekleştirilen araştırmalar ve RÜZGEM’de inşa edilen Büyük Rüzgâr Tüneli Projesi ile ilgili bir söyleşi gerçekleştirdik.

Fizik

Prof. Dr. Fuat Sezgin, İslam Uygarlığında Mimari, Geometri, Fizik, Kimya kitabında karanlık kutu için ayrı bölüm ayırmış. Sezgin, kitabında İbnü’l-Heysem’in karanlık kutu ile ilgili incelemelerine yer veriyor.

Fizik

2019 yılı TÜBİTAK Efficiency Challenge Elektrikli Araç Yarışları başvuruları başladı. Başvurular 7 Mart’a kadar devam edecek. Yarışlar 16-22 Eylül 2019 tarihleri arasında İstanbul Atatürk Havalimanı’nda gerçekleştirilecek.

Fizik

Basit makineler, çok az parçadan oluşan ve genellikle tek bir kuvvetin kullanıldığı araçlardır.

Fizik

Kitap ödüllü Bilim Genç Fotoğraflar köşesinde şubat ayının konusu “Hareket”. Fotoğraflarınızı Bilim Genç’te paylaşırken açıklama bölümüne #Hareket etiketini eklemeyi unutmayın!

Fizik

Elektrik ve elektronik mühendisliğinde biyomalzeme tabanlı fotonik aygıtlar konusundaki uluslararası düzeyde üstün nitelikli çalışmalarıyla 2018 yılı TÜBİTAK Teşvik Ödülü’ne layık görülen Dr. Sedat Nizamoğlu ile Bilim Genç ekibi olarak bir söyleşi gerçekleştirdik.