Bebar Bilim · Merak, evrenin en iyi başlangıç noktasıdır.
Uzay ve Evren

İNSAN: Evreni İçinde Taşıyan Küçük Evren

▶ YouTube’da izle ↗

Oynatınca YouTube’a bağlanılır. YouTube’da aç ↗

Bu yazı, 23 Ocak 2022 tarihinde yayımlanan Bebar Bilim videosunun metninden uyarlanmıştır. Güncel gelişmeler içeren değerlendirmeler özgün yayın tarihinin bağlamındadır.

Efsane Woodstock festivalini duyanlarınız vardır. Vietnam savaşına karşı düzenlenen protestolar ve bunların üzerine gelen tüm baskıların bir anlamda bir festivalde dışavurumu gibiydi. 1960’ların sonundan bahsediyoruz. Janis Joplin, Joe Cocker, The Who, Jimi Hendrix. Kimi ararsanız oradaydı. Neyse. Her anlamda tarihi bir festivaldi ancak konumuz başka. Bu festivalde Joni Mitchell – Woodstock isimli bir şarkıyı da seslendirmiş ve şarkıda başta duyduğunuz sözler geçiyordu… “Hepimiz yıldız tozuyuz, hepimiz altın. Hepimiz bir milyar yıllık karbonuz.”

Şimdi birçoğunuz bu sözü Carl Sagan’dan hatırlıyorsunuzdur. Hepimiz yıldız tozuyuz. Bu şarkıdan esinlenmiş midir bilmiyoruz… Ama özellikle şarkıda geçen “biz milyar yıllık karbonuz” sözüne de odaklanarak şu soruyu cevaplayalım. Gerçekten evren kadar yaşlı olabilir miyiz? Cevap aslında basit bir “evet”… Karbondan. Altından. Yıldız tozlarından bahsediyorsak… Ki bunlardan bahsediyorsak önce bir atomlardan ve elementlerden bahsedelim detaya inmeden önce. Bugün modern periyodik cetvelimiz 118 tane bilinen kimyasal elementten oluşuyor.

Bunların 94’ünü doğada bulabiliyoruz. Kalanını ise biz yapıyoruz. Evet. Basit. Hafif elementleri birbiriyle çarpıştırarak. Element dediğimiz ise sadece çekirdeğinde aynı sayıda proton bulunan atomlardan oluşan en saf maddedir. Bunu biraz açalım ama. Atom diyoruz da. Neye benziyor bu atom? Protonu nerede bulabiliriz.

Bunu anlamak için bir golf topunu düşünelim. Büyük bir futbol stadyumunun santra noktasında duran bir golf topu. Atomun neredeyse ağırlığının tamamı bu golf topundadır. Ve golf topu atomun çekirdeğini temsil eder. Bu çekirdeğin içinde ise iki tip parçacık bulunur. Pozitif yüklü protonlar ve yüksüz nötronlar. Ve kalanı ise devasa bir boşluk. Tribünlere kadar uzanan bir boşluk. Tribünlerdeki seyirciler de negatif yüklü elektronlarımız. Bu arada çekirdekte ne kadar proton varsa o kadar seyirci yani elektron var.

Bir proton varsa mesela bu bir hidrojen atomudur. İki protonunuz varsa elinizdeki helyumdur. Altı protonla karbon elde edersiniz. 28 ise size demiri verir. Peki şarkıda söylediği gibi milyarlarca yıllık karbon muyuz ona bakalım şimdi. Tüm elementleri düşündüğümüzde aslında atomların sadece 7 farklı şekilde elde edildiğini görürüz. O yüzden bazı atomlar birbirine çok benzer. Bir tarafta örneğin evrendeki tüm sodyum atomları patlayan kütleli yıldızların üretimidir. Ama karbon atomlarının tamamının sadece üçte biri bu patlamalardan çıkar. Kalanı ömrünü tamamlayan daha küçük yıldızlarda üretilir.

İlk olarak hidrojen ve helyum vardı. Büyük patlamadan 380.000 yıl kadar sonra evren bu atomların aşırı sıcak enerjiden kurtulabilmesini sağlayacak kadar soğuduğunda ortaya çıktılar. İlk atom üretimi bu şekilde gerçekleşti. Birkaç yüz milyon yıl sonra hidrojen ve helyum atomlarının bir kısmı ilk nesil yıldızları oluşturdular. Aslında yıldızları küçük atomları alıp daha ağır atomlara dönüştüren ve bu sırada çok büyük enerji üreten birer devasa makine gibi düşünebiliriz. İkinci element üretim sürecimiz de düşük kütleli yıldızlarda gerçekleşir. Periyodik cetveldeki yaklaşık 30 element bu ölümün eseridir. Karbon, azot, cıva gibi.

Üçüncü yöntemimiz ise dev yıldızların patlaması. Fosfor, kripton, kalsiyum vb. 29 kadar elementin üretiminden de bu patlamalar sorumludur. Dördüncü yöntem ise çok nadir bir yöntem olan kozmik ışıma fizyonu. Bununla sadece berilyum ve boron elementleri üretilmiştir. Kanalın isminin anlamını hatırlayanlar burada mı? Beşinci element üretim yöntemimiz ise 52 elementin üretiminden sorumlu. Birbirine çarpan nötron yıldızları. Ne kadar şiddetli olduğunu biliyorsunuz. O yüzden uranyum, gümüş, iyot gibi çok değerli elementlerin üretiminden bu süreç sorumlu.

Altıncı yöntemimiz ise beyaz cüce yıldızların sorumluluğunda. Bazı durumlarda beyaz cüceler de patlayabilir. Ve bu tip patlamalar da silikondan çinkoya kadar 17 elementin ortaya çıkmasını sağlamıştır. Örneğin bizim yıldızımız Güneş de 5 milyar yıl gibi bir süre içinde ömrünün sonuna gelecek ve büyük ihtimalle bir beyaz cüce olacak. Şu anki boyutunun %80’ini kaybederek dünyamız kadar küçük ama çok sıcak, 10000 derece kadar sıcak bir beyaz cüceye dönüşecek. Ve o da kozmik hikayeye katkıda bulunacak…

Ve son olarak. Yedinci yöntemde biz devreye giriyoruz. İnsanlar bu zamana kadar cetveldeki 95. Elementten 118. Elemente kadar olan elementleri çok az miktarlarda da olsa üretmiştir. Şimdi kendimizi düşünelim. İnsan bedeni yaklaşık 20 farklı elementten oluşur. Yani 80 kiloluk bir insanın yaklaşık 52 kilosu bildiğimiz oksijendir. Yani ağırlığınızın yarısından fazlası oksijendir. Bu oksijen ise patlayan kütleli yıldızların eseridir. Bu tip yıldızların bazıları ise büyük patlamadan birkaç yüz milyon yıl sonra mevcuttu. Yani bedeninizdeki oksijenin bir kısmı en az 13.5 milyar yıllık olabilir.

Bedeninizin 14.4 kilosunu da karbon oluşturur. Karbon ise ölen düşük kütleli yıldızlar ve kısmen de patlayan kütleli yıldızlarda oluşur. Dünyamız 4.6 milyar yıl kadar önce antik toz bulutu içinde oluştuğunda şu anki karbonun çoğu o zaman mevcuttu. Yani bedenimizdeki karbon da gerçekten şarkıda söylediği gibi 4.5 milyar yıllık olabilir.

Tabi bu kadar değil. 80 kilonun 8 kilosu da hidrojenden oluşuyor. Bu da bildiğimiz Büyük Patlamaya kadar götürüyor bizi. İnsan vücudunda ne yaygın bulunan dördüncü element ise azot. 2.4 kilogram kadar. Nitrojen de karbonla aynı şekilde üretiliyor. Yani hidrojen, oksijen, karbon ve azot atomlarımızın %99’u kadarından sorumlu. Yani evet. Düşündüğümüzde aslında biz evren kadar yaşlıyız neredeyse. Bu arada Moby de 2002 We Are All Made of Stars isimli şarkısını çıkarmış ve bir basın toplantısında şarkıyı yazarken astrofizik ve kuantum mekaniğinden esinlendiğini söylemişti.

Carl Sagan’ın Cosmos belgeselinde söylediği o cümleleri de hatırlamak gerekirse. “Biz evrenin kendisini anlama biçimlerinden biriyiz sadece. Derinlerde, varlığımız aslında nereden geldiğini biliyor. Ve en nihayetinde oraya dönmek için de sabırsızlanıyor. Ve döneceğiz de, zira kozmos zaten bizim içimizde. Hepimiz aslında yıldız tozuyuz”.

Kaynaklar ve ilgili okumalar

  1. Özgün Bebar Bilim videosu
  2. İlgili okuma (Wikipedia, İngilizce): Stellar nucleosynthesis