Yerçekimi dalgaları insan yaşamını mümkün kılmış olabilir

İnsan varlığı yerçekimi dalgalarına bağlı olabilir mi? Kings College London’dan John R. Ellis başkanlığındaki bir araştırma ekibi, biyolojik yapımızdaki bazı temel unsurların, yerçekimsel dalgaların varlığı nedeniyle meydana gelen astrofiziksel olaylardan gelebileceğini öne sürüyor.

Özellikle, nötron yıldızları çarpıştığında meydana gelen özel bir nükleer süreç sayesinde Dünya’da iyot ve brom bulunur. Buna karşılık, yörüngedeki nötron yıldızı çiftleri, yerçekimi dalgaları formundaki enerji emisyonları nedeniyle ilham alıyor ve çarpışıyor. Dolayısıyla yerçekimi dalgalarının varlığından memelilerin varlığına kadar doğrudan bir yol olabilir.

İnsanlar çoğunlukla hidrojen, karbon ve oksijenin yanı sıra birçok eser elementten oluşur. (İnsan yaşamı için gerekli olan 20 element vardır.) Atom numarası 35’in altında olanlar, nükleer yakıtlarını tüketip içe doğru çöken yıldızların süpernova patlamaları, yani patlamalarında üretilirler. Çökme, atomlarını evrenin her tarafına yayan bir patlamayla sonuçlanır.

Ancak iki element başka yollarla sağlanır: tiroid tarafından üretilen temel hormonlarda ihtiyaç duyulan iyot ve doku gelişimi ve mimarisinde kollajen yapı iskeleleri oluşturmak için kullanılan brom.

Toryum ve uranyum, Dünya’nın iç kısmındaki radyoaktif bozunmalar litosferi ısıtıp tektonik aktiviteye izin verdiği için insan yaşamı için dolaylı olarak önemli olmuştur. Tektonik plakaların hareketi, gezegenin kabuğundaki karbonu uzaklaştırır ve suya batırır; bu da, karbondioksit ve silikatlarla reaksiyona giren su yoluyla atmosferden uzaklaştırılır ve Venüs’te olduğu gibi kontrolden çıkmış bir sera etkisi olasılığını ortadan kaldırır.

Dünyadaki ağır element atomlarının (demirden daha ağır) yaklaşık yarısı “r-süreci” olarak bilinen hızlı nötron yakalama süreci tarafından üretilir. R-süreci, ağır bir atom çekirdeğinin, çekirdek bozunma şansına sahip olmadan önce bir dizi serbest nötronu yakaladığında meydana gelir (genellikle beta bozunması).

Yaklaşık 10 olarak hesaplanan, yeterince yüksek serbest nötron yoğunluğuyla²⁴ santimetreküp başına ve bir milyar Kelvin civarındaki yüksek sıcaklıklarda nötronlar emilir ve bir elementin daha ağır izotopları sentezlenir.

Ellis ve meslektaşları, r-sürecinin bolluğun %96’sını sağladığını hesaplıyor ¹²⁷Dünya’da, insan yaşamı için gerekli bir izotop ve Dünya’nın kabuğundaki bol miktarda brom ve gadolinyumun yanı sıra Dünya’daki toryum ve uranyumun tamamı ve molibden ve kadmiyumun bir kısmı var.

R süreci nerede gerçekleşir? Bir olasılık, çekirdek çöken bir süpernovanın geri tepmesi sırasında fırlatılan malzeme, yani yıldızların termonükleer yaşamlarının sonuna doğru patlamasıdır. Ancak bu sürecin ayrıntılı fiziğinde uzun süredir devam eden bir belirsizlik var.

R-sürecinin meydana geldiği olaylardan biri kilonova adı verilen iki nötron yıldızının birleşmesidir. Bu tür birleşmeler doğrudan yerçekimi dalgalarından kaynaklanmaktadır.

İkili çift, yüz milyonlarca yıl boyunca birbirine doğru spiral çizerken, sonlara doğru yerçekimsel dalgalar şeklinde muazzam miktarda enerji yayarlar. Aslında, 2017 yılında Amerika Birleşik Devletleri’ndeki LIGO ve Virga kütleçekim dalgası gözlemevlerinde tespit edilen GW170817 kütleçekim dalgası olayını ortaya çıkaran da tam da böyle bir olaydı. Enerji miktarı çok büyük olabilir; son birkaç milisaniyede trilyonlarca trilyon watt.

Nötron yıldızları neredeyse tamamen nötronlardan oluştuğu için kilonova patlamaları r-sürecinin önemli bölgeleridir. Yerçekimi dalgası gözlemevlerinin yanı sıra, diğer dedektörler elektromanyetik spektrumda GW170817’yi tespit etti ve birleşme sonucu oluşan ve dışarı atılan malzemenin spektroskopik kanıtlarını buldu.

Makale, insan yaşamı için gerekli olan iyotun “muhtemelen diğer temel ağır elementlerin yanı sıra yerçekimsel dalgaların emisyonları tarafından tetiklenen nötron yıldızlarının çarpışmalarındaki r-süreci tarafından üretildiği” sonucuna varıyor. Grup aramayı öneriyor ¹²⁹Ben, insan yapımı kaynaklar tarafından kirlenmemiş olan ay regolitindeyim.

Ellis, “Nötron yıldızı çarpışmaları, ikili sistemlerin yerçekimsel dalgalar yayarak enerji kaybetmesi nedeniyle meydana gelir” dedi ve “bu temel fizik olgusu, insan yaşamını mümkün kılmış olabilir.”

“Varlığımızı yerçekimi dalgalarına mı borçluyuz?” başlıklı makaleleri mevcut üzerinde arXiv ön baskı sunucusu.

© 2024 Science X Ağı