Gezegenimizin kişisel ısıtıcısı, inanılmaz derecede verimli.
Güneş’imiz, Samanyolu Galaksisi’nde oldukça ortalama bir yıldız. En parlağı değil, en büyüğü değil ve yalnızca 4,5 milyar yaşında. Sağladığı ışık ve ısı, evrende canlıların yaşadığını bildiğimiz tek gezegende yaşamın tamamını devam ettiriyor. Neyse ki, bizler birkaç bin yıl önce ortaya çıkmadan sönmemiş. Peki nasıl bu kadar fazla yakıtı olabiliyor? Neden bir mum ya da kamp ateşi gibi sönmemiş ve ne zaman sönecek?
Indiana Üniversitesi’nde gökbilim profesörü olan Catherine Pilaçovski, bu sorunun 19’ncu yüzyıl zamanlarında zorlayıcı bir soru olduğunu söylüyor. O zamanlarda insanlar, Güneş’in sadece iki şekilde enerji üretebileceğini anlamış. Buna göre Güneş ya kütleçekimsel gerilmelerle ısı ve ışık oluşturuyor (kendini merkeze doğru çekerek, Dünya’da hissettiğimiz ısı biçiminde enerji yayıyor) ve bu yüzden zamanla ufalıyor; ya da Dünya’da bir kibrit yakınca gördüğümüz kimyasal tepkime gibi, kelimenin tam anlamıyla alev alıyormuş. Her iki yöntemin de Güneş’in işleyiş biçimi olduğunu düşünen zamanın bilim insanları, bu yöntemlerin ikisini de kullanarak Güneş’in ne kadar uzun zamandır var olduğunu hesaplamışlar. Fakat sonuçların hiçbiri, güneş sisteminin bildiğimiz yaşıyla (4,5 milyar yıl) uyumlu değilmiş. Eğer Güneş geriliyor ya da yanıyorduysa, biz gelmeden çok uzun süre önce yakıtı bitmiş olmalıydı. Belli ki başka bir şey oluyordu.
Onlarca yıl sonra, kütlesi olan her şeyin eşdeğer miktarda bir enerjiye sahip olması gerektiğini doğrulayan Einstein’ın meşhur E=mc2 formülünü kuşanan 1920’lerin İngiliz gökbilimcileri, Güneş’in aslında kütlesini enerjiye dönüştürdüğünü öne sürmüş. Fakat Güneş’in merkezi, odun ile kömürü kül ve isli karbona dönüştüren (bu esnada da ısı ve ışık yayan) bir sobadan ziyade; daha çok devasa bir nükleer enerji tesisi gibi.
Güneş, dev miktarda hidrojen atomu içeriyor. Nötr bir hidrojen atomu, pozitif yüklü bir proton ve etrafında dönen negatif yüklü bir elektron içeriyor. Bu atom, diğer hidrojen atomlarından biriyle karşılaştığında; atomların dıştaki elektronları birbirlerini manyetik olarak itiyor. Bu durum ise protonların birbiriyle buluşmasını önlüyor. Fakat Güneş’in çekirdeği çok sıcak ve basınçlı olduğundan, atomlar çok fazla kinetik enerjiyle dolaşarak kendilerini bir arada tutan kuvvetin üstesinden geliyorlar ve elektronlar protonlardan ayrılıyor. Bu durum, genelde hidrojen atomunun çekirdeğinde hapsolan protonların aslında birbirlerine dokunabilmelerini ve termonükleer kaynaşma adı verilen bir süreçle bir araya gelebilmelerini sağlıyor.
Nükleer bir reaktörün içerisinde olduğu gibi, Güneş’in çekirdeğindeki atomlar da her saniye birbirlerine çarpıyor. Çoğu durumda dört hidrojen protonu kaynaşarak, bir helyum atomu meydana getiriyorlar. Bu esnada, bu dört küçük protonun kütlesinin ufak bir kısmı “kayboluyor”; fakat evren maddeyi koruduğundan, öylece yok olmuyorlar. Bunun yerine, söz konusu kütle çarpıcı miktarda bir enerjiye çevriliyor; Güneş, her saniye 3,9 x 10²⁶ watt kuvvetle ışık saçıyor. Bu öylesine büyük miktarda bir enerji ki, bunu Dünya merkezli bir örnekle anlatmak imkansız. Bu sayı, belki de şöyle bağlama yerleştirilebilir: Söz konusu watt miktarı, bütün dünyanın birkaç yüz bin yüzyıl boyunca mevcut oranlarda kullanacağı elektrikten çok daha fazla.
Termonükleer kaynaşmanın bu verimliliği, Güneş’in bu kadar uzun süre ısı yaymaya devam etmesinin temel sebebi. Sadece bir kilogramlık hidrojenin helyuma dönüşmesiyle yayılan bu enerji, 20.000 ton kömürün yanmasıyla eşdeğer. Güneş çok büyük ve nispeten de genç olduğundan, bilim insanları bu yıldızın, enerji üreten hidrojeninin sadece yarısı civarını kullandığını tahmin ediyor.
Nihayetinde Güneş’in çekirdeği, içerideki hidrojenin tamamını helyuma dönüştürecek ve yıldız ömrünü tamamlayacak. Fakat korkmayın. Bunun için bir 5 milyar yıl geçmesi gerekiyor.
Yazar: Emma Sarappo/Popular Science. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
