Bilim insanları yıldızlar arasında meydana gelen nükleer fisyonun ilk belirtisini keşfettiler. Bu keşif, nötron yıldızları birbirine çarptığında, periyodik tablodaki en ağır elementlerden daha ağır olan “süper ağır” elementler oluşturdukları ve bunların nükleer fisyon yoluyla parçalanarak altın gibi elementleri ortaya çıkardıkları fikrini destekliyor. Daha önce görülmemişti
Nükleer fisyon temelde nükleer füzyonun tam tersi olarak tanımlanabilir. Nükleer füzyon, daha hafif elementlerin daha ağır elementler oluşturmak üzere parçalanması anlamına gelirken, nükleer fisyon, ağır elementlerin daha hafif elementler oluşturmak üzere parçalandığında açığa çıkan enerjiyi ifade eden bir süreç. Nükleer fisyonu oldukça iyi biliyoruz zira nükleer bombalar ve nükleer enerji tesisleri bu prensipte çalışıyor. Ancak şimdiye kadar yıldızlar arasında gerçekleştiği görülmemişti.
Uzayda bir yerlerde bilim insanları fisyonun gerçekleştiğini düşünseler de bugüne kadar kimse bunu kanıtlayamamıştı. Bir süre önce ise Kuzey Carolina Eyalet Üniversitesi’nden bilim adamı Ian Roederer liderliğindeki araştırma ekibi, nötron yıldızları birleşirken nükleer fisyonun etkili olabileceğinedair ilk kanıtı keşfetmek için yıldızlardaki çok çeşitli elementlerle ilgili verileri araştırdı. Bu bulgular evrendeki ağır elementlerin nereden geldiğine dair gizemin çözülmesine yardımcı olabilir.
Bilim insanları nükleer füzyonun sadece yıldızlar için birincil enerji kaynağı değil, aynı zamanda “en ağırı” demir olmak üzere çeşitli elementleri oluşturan güç olduğunu biliyor. Ancak altın ve uranyum gibi daha ağır elementler gizem konusuydu. Bilim insanları bu değerli ve nadir ağır elementlerin, iki inanılmaz derecede yoğun ölü yıldızın (nötron yıldızları) çarpışıp birleşerek oluştuklarını düşünüyor.
Nötron yıldızları ve nükleer fisyon
Büyük yıldızlar, füzyon süreçleri için gerekli olan kaynakları tükettiklerine kendi yerçekimleriyle olan savaşı kaybederek çöker ve nihayetinde nötron yıldızlarını oluştururlar. Ölmekte olan bu yıldızların dış katmanları uçup giderken normalde Güneş’in bir ila iki katı kütleye sahip olan çekirdekleri sadece 20 kilometre genişliğe kadar çöker. Bu çekirdek çökmesi inanılmaz bir hızlarda gerçekleşirken bu yıldızlardan alınacak bir çay kaşığı madde Dünya’ya getirilse 1 milyar tondan daha ağır olur. Bu nötron yıldızları bazen ikili bir çift olarak var olabiliyorlar. Bu durumlarda nötron yıldızlarının çarpışarak birleşmesi ise kaçınılmaz bir durumda. Bu nihai nötron yıldızı birleşmesi gerçekleştiğinde normalde atom çekirdeğindeki protonlarla bağlı parçacıklar olan çok sayıda serbest nötron serbest kalır. Serbest kalan nötronlar ise diğer atomlar tarafından “r-süreci” adı verilen bir süreçle yakalanabilir. Bu da atom çekirdeklerinin ağırlaşmasını sağlayarak kararsız olan süper ağır elementleri oluşturabilir. Bu süper ağır elementler daha sonra altın gibi daha hafif, kararlı elementlere bölünmek için fisyona uğrayabilir.
Araştırmanın ortak yazarı Los Alamos Ulusal Laboratuvarı‘nda bilim insanı Matthew Mumpower, 2020 yılındaki bir araştırmasında bu süreci detaylı bir şekilde açıklamıştı. Bu öngörü sadece nötron yıldızı birleşmelerine bakılarak değil, aynı zamanda r-süreci ile oluşturulan malzeme tarafından zenginleştirilmiş yıldızlardaki elementlerin bolluğuna bakılarak da test edilebiliyor.
Yapılan yeni araştırmada 42 yıldızı inceledi ve teorik bilgilerle kesin korelasyon bulundu, böylece periyodik tabloda bulunandan daha ağır elementlerin fisyon ve bozunmasının açık bir imzasını gösterildi. Bu sayede nötron yıldızı çarpışmalarının gerçekten de demirden daha ağır elementlerin dövüldüğü yerler olduğunu doğruladı.
Mumpower yaptığı açıklamada şunları söyledi: “Yeterli veriye sahip olduğumuz “r-süreci” ile zenginleşmiş yıldızlarda korelasyon çok sağlam. Doğa ne zaman bir gümüş atomu üretse, orantılı olarak daha ağır nadir toprak çekirdekleri de üretiyor.”