En uzun ömürlü yıldızlar bile 10 trilyon yıl sonra sönünce insanlar nasıl hayatta kalacak? Dünya’ya ısı ve ışık sağlayan Güneş 5 milyar yıl sonra solarak beyaz cüceye dönüşecek. Bugün yanan kırmızı cüce yıldızlar da 10 trilyon yıl sonra ışık saçmayı durduracak. Biz insanlar ve varsa Dünya dışı uygarlıkların kendimizi küresel ısınma veya nükleer savaşla yok etmeyeceğimizi varsayarsak evrenin yaşlılığında varlığımızı nasıl sürdüreceğiz? Peki Güneş 5 milyar yıl sonra ölünce evrende var olabilecek diğer canlı türleri de ortadan kalkacak mı? Yoksa kırmızı cüceler yaşamın ömrünü Güneş’in çok ötesine uzatabilir mi?
İnsanlar ve Dünya’nın nice sonu
Torunlarımız, robotlar veya Dünya dışı zeka galaksimizin trilyonlarca yıl sonraki uzak geleceğine tanıklık ederse ne görecekler? Doğal veya yapay, yaşam yıldızlar sönmeye başladıktan sonra ne kadar sürebilir? Madem ki bu yazıda uzak gelecekte geçen bir Survivor senaryosunu ele alıyoruz öyleyse insanların yok olmaktan kurtulacağını varsayalım.
Nitekim Güneş’in parlaklığı 1 milyar yılda yüzde 10 artacak. Bu da gezegenimizi 300 yılda düdüklü tencere dünyası Venüs’e dönüştürecek olan küresel ısınmaya yol açacak. Yine de bütün bunlara göğüs gerdiğimizi düşünelim: 5 milyar sonra Güneş’in kırmızı dev haline gelerek okyanusları buharlaştırıp Dünya’yı yutması ve yakıp kavurmasından kurtuluyoruz. Belki Dünya yörüngesine dev güneş şemsiyeleri yerleştiriyor ya da gezegeni Mars yörüngesine öteliyoruz. Sonra ne kadar yaşayabiliriz?
Samanyolu 3,5 milyar yıl sonra Andromeda galaksisi ile çarpışmaya başlayacak ve çarpışması 8 milyar yıl sonra tamamlanacak. Biz de Samanyolu’nun yaşlı kırmızı cücelerden oluşan yumurta şekilli ölü bir galaksiye dönüşmesine dayandık diyelim. Öyle ki Güneşimiz 5 milyar yıl sonra bir değil, iki kez kırmızı dev haline gelerek Venüs’ü yutuyor ama biz Dünya’yı korumayı başarıyor veya alıp başımızı gidiyoruz!
Ya kanlı canlı insanlar olarak galaksideki başka gezegenlere yayılıyor ya da zihnimizi robotlara yükleyip ölümsüz varlıklara dönüşerek galaksiyi süper zeki Von Neumann sondalarıyla kolonileştiriyoruz. Her durumda Güneş benzeri yıldızlar 5 milyar yılda sönüp beyaz cüceye dönüşecek ve galaksimiz de 10 milyar yıl sonra yeni Güneş benzeri yıldızlar oluşturmayı büyük ölçüde durduracak. 15 milyar yıl sonra Samanyolu oldukça soluk ve karanlık bir yer olacak.
Biz de ister insan ister robot olalım yaşamak için enerjiye ihtiyaç duyacağız. Termodinamik gereği organik veya inorganik bütün makineler enerjiyi bir yerden alıp başka yere koyar ve bünyesinden/gövdesinden geçirirken de yaşamak ya da çalışmak gibi yararlı iş yapar. Bu nedenle robot da olsak varlığımızı sürdürmek için yeni yıldızlar bulmamız gerekecek. Peki Güneşler sönerken ne yapacağız? Bizi ne kurtaracak?
Evrende yaşamak istiyorsak en uzun ömürlü yıldızlara bakalım. Bunlar yıldızların dörtte üçünü oluşturan kırmızı cücelerdir ve kırmızı cücelerin ömrü de tipine göre 1, 10, hatta 20 trilyon yılı bulabilir! Ölü galaksilerin bile en az 80 trilyon yıl boyunca yeni kırmızı cüceler doğuracağını düşünürsek yaşamın kırmızı cüceler sayesinde 100 trilyon yıl sürebileceğini görüyoruz. Peki kırmızı cüceler neden bu kadar uzun ömürlü?
Güneş nasıl yanıyor yazısında anlattığım gibi ana sıralamadaki yıldızlar hidrojen ve helyum füzyonuyla enerji üretir. Örneğin Güneş saniyede 600 milyon ton hidrojeni helyuma dönüştürüyor ve saniyede 4 ila 1026 watt enerji üretiyor. Bu her saniye Dünya’daki bütün nükleer silahların 20 milyon katını patlatıyor demek.
Elbette Güneş yaşlandıkça çekirdeği büzülecek ve hidrojeni daha hızlı yakacak. Bu süreçte parlaklık ve sıcaklığı gittikçe artacak (Bkz. 1 milyar yıl sonra Dünya). Nihayet yaklaşık 5 milyar yıl sonra çekirdeğindeki hidrojeni tüketecek ve helyum yakmaya başlayacak. Helyum çok daha hızlı ve sıcak yanarak Güneş’i şişirecek.
Güneş kırmızı deve dönüşerek dış gaz katmanlarını uzaya üfleyecek ve beyaz cüce olup sönecek. Güneş’ten 8-10 kat kütleli yıldızlar nükleer yakıtını birkaç on milyon yılda tüketirken Güneş gibi G2 sınıfı sarı cücelerin toplam ömrü 10 milyar yıl olacak. Güneş’ten hafif yıldızlar ise yakıtını daha yavaş yakacak. İşte kırmızı cücelerin sırrı budur: Kırmızı cücelerin kütlesi Güneş’in binde 8’i ile yüzde 60’ıdır. Tamam, astrofizik 101’i gördük. Şimdi insanların 10 trilyon yıl yaşamasını sağlayacak kırmızı cücelere bakalım.
Bunların kütlesi Güneş’in yüzde 10 veya daha azdır ve yüzde 10’u baz alırsak hidrojen yakıtını Güneş’ten 1000 kat yavaş yaktıklarını görürüz. Bu yüzden 10 trilyon yıl yaşarlar. Şimdi diyeceksiniz ki “Ama hocam, kırmızı cüceler az yaksa da Güneş’ten çok küçüktür. Bu yüzden hidrojen yakıtı da çok az olmalıdır.” Yanlış. Güneş’in ömrünün sadece 10 milyar yıl olmasının nedeni hidrojenin az olması değil, sadece çekirdeğindeki hidrojeni yakıyor olmasıdır. Bu ne demek derseniz:
Güneş’in çekirdeği kırmızı cücelerin çekirdeğinden çok daha sıcaktır. Bu yüzden ışınımsaldır (radyatif). Kısacası şiddetli radyasyon üretir. Bu da üst gaz katmanlarındaki hidrojeni genleştirerek çekirdekten uzak tutar. Güneş’in içyapısı tıpkı Dünya gibi katmanlı olduğu için çekirdeği de sadece merkezdeki hidrojene erişip yakabilir. Güneş’in hidrojenin yüzde 10’unu yakması ömrünü kısaltır.
Soğuk çekirdekli kırmızı cüceler ise sahip olduğu hidrojenin tamamını, yani yıldızın tamamını tıpkı kor ateş gibi yavaş yavaş yakar. Özetle kırmızı cüceler 1000 kat uzun yaşar. Peki ya 10 trilyon yıl sonra kırmızı cüceler sönmeye başlayınca ne olacak?
Tıpkı Güneş gibi kırmızı cüceler de yaşlandıkça ısınır ve nükleer füzyon reaksiyonları 10 kat hızlanır ama yaşlanırken bile hidrojeni 100 kat yavaş yakmaya devam ederler. Ayrıca Güneş gibi ömrünün son yıllarında şişip kırmızı cüceye dönüşmez ve civar gezegenleri yutup yok etmezler. Bunun yerine yüzey sıcaklığı 8700 derecenin üzerine çıkar, yani Güneş’ten sıcak olurlar.
Sonuçta yaşlı kırmızı cüceler aslında mavi cücedir ki bunlar asıl yaşlandığı zaman hayatı destekleyecek kadar sıcak olur. Mavi cüceler en az 5 milyar yıl daha yanmaya devam eder. Biz insanlar da 10 trilyon yıl sonra yaşlanan mavi cücelerin yörüngesindeki gezegenlerde mutlu mesut yaşayabiliriz ama hayır, maalesef o kadar kolay değil. Eğer 10 trilyon yıl yaşayacaksak kırmızı cücelerin eksiklerini görelim:
Evrendeki yıldızların yüzde 75’i kırmızı cüce dedik. Bunların yüzde 51’nin yörüngesinde hayata elverişli olacak kadar yakın dönen (yüzeyince okyanuslar olacak kadar sıcak olan) Dünya benzeri kayalık gezegenler vardır. Bu da sadece galaksimizdeki kırmızı cücelerde yaşama elverişli olabilecek 4 milyar gezegen olması demektir ama birkaç sorun var:
1) Kırmızı cüceler küçük ve soluktur; yani gezegenlerin yeterince ısınmak için yıldıza Merkür’den daha yakın olması gerekir. 2) Bu nedenle gelgit kilidine maruz kalan gezegenlerin bir yüzü hep güneşe dönük olur. Güneş yüzü aşır ısınırken arka yüzde kalın buzullarla birlikte dondurucu soğuklar hüküm sürer. Gerçi gezegen atmosferi iki yüz arasındaki sıcaklık farkını azaltabilir ve bu da gözbebeği dünyalarda anlattığım gibi yaşama izin verebilir ama yıldıza yakınlık bambaşka sorunlara yol açar.
3) Kırmızı cüceler tıpkı kanişlerin kendinden büyük köpeklere havlaması gibi beklenmedik ölçüde hırçın olabilir. Bunlar çok güçlü ve büyük güneş fırtınaları üretir. Aşırı radyasyon Dünya benzeri gezegenlerin atmosferini tıpkı Mars’a olduğu gibi daha hayat ortaya çıkmadan yok edebilir. 4)Maalesef tersi de olur: Genç kırmızı cüceler dev lekelerle kaplanır. Güneş lekeleri yıldızın sıcaklığını aylar boyunca yüzde 40’a kadar azaltarak gezegendeki okyanusların donmasına yol açar.
Bütün bu nedenlerle galakside yaşama en elverişli yıldızlar Güneş benzeri yıldızlardır ama biz uzak gelecekten söz ediyoruz değil mi? O zaman güneşler ölecek ve biz kırmızı cücelerle yetinmek zorunda kalacağız. Neyse ki onlar da mavi cücelere dönüşmeye başlayacak. Kısacası uygarlığımız birkaç yüz yıl içinde gezegenlerin yörüngesini değiştirecek veya onları güneş fırtınalarından koruyacak teknolojiye sahip olabilir. Biz de Güneş benzeri yıldızların ardından kırmızı ve mavi cücelere güvenle yerleşebiliriz.
Öncelikle Satürn büyüklüğündeki ultra soğuk kırmızı cüceler pek sakin oluyor ve ölümcül güneş fırtınalarına yol açmıyor. Bu nedenle ultra soğuk kırmızı cüceler şimdiden hayata elverişli olabilir. Gerçi gezegenlerin ısınmak için bunlara aşırı yakın olması gerekir ama gelgit kilidi sorun olmaz. Gezegenin bir yüzü kırmızı cüceye baksa ve yıldız gökyüzünün yarısından fazlasını kaplasa bile soluk kırmızı ışık yayacaktır. Bu gezegenler ebedi alacakaranlıkta pek klostrofobik olur.
Ayrıca ultra soğuk kırmızı cüceler 20 trilyon yıl yaşayabilir ve ölmeden mavi cüceye dönüşerek soğuk olma dezavantajını ortadan kaldırır ama dahası var: Dünya’ya en yakın yıldız olan Proxima C gibi hiperaktif kırmızı cüceler yaşlanırken sakinleşecektir; yani 10 trilyon yaşındaki kırmızı cüceler tehlikeli güneş fırtınalarına yol açmayacaktır. Üstelik kırmızı cücelerin toplam ömrü 100 trilyon yıldır!
Evet, hiçbiri 20 trilyon yıldan uzun yaşamaz ama galaksimiz yaklaşık 100 trilyon yıl boyunca kırmızı cüce üretmeye devam edecek. Şunu da hesaba katalım: Kırmızı cüceler mavi cüceye dönüşünce eskiden onlara uygun uzaklıkta olan dünyalar yaşanmayacak kadar sıcak olabilir fakat bu kez de uzak ve donmuş buzlu dünyalar ısınacaktır! 😮
Dünya’da insanlar 4 milyar yılda ortaya çıktığına ve yaşam en az 4,3 milyar yaşında olduğuna göre 5 milyar yıl yanacak mavi cüceler de uzak gelecekte yaşamı desteklemeye devam edecektir. Öyle ki bugün insanlar galaksimizdeki tek zeki canlı türü olsa dahi evremiz 100 trilyon yıl içinde milyarlarca Dünya dışı uygarlık doğurabilir. Bugün yaşam evrende nadir olsa bile asıl yıldızların son yıllarında yaşam evrende yaygınlaşabilir. Peki son kırmızı cüceler de söndüğü zaman ne olacak?
Mavi cüceler söndüğünde büyük ölçüde helyum 4 içeren beyaz cücelere dönüşecek. Helyum 4 de nükleer füzyon yakıtıdır ki beyaz cüceler torunlarımızın şehirlerini ısıtan reaktörleri milyarlarca yıl boyunca besleyebilir. Gerçi beyaz cücelerden helyum 4 çıkarmak zordur. Güneş benzeri yıldızların artığı olan 1,2 Güneş kütleli en ağır beyaz cücelerden kaçış hızı 6541 km/saniyedir.
Bu nedenle standart beyaz cücelerin süper yoğun kabuğundan helyum çıkarmak pratik değildir. Zaten bunların kimyasal bileşimi kırmızı cüce kalıntısı beyaz cücelerden farklıdır. Öte yandan en hafif beyaz cüce Güneş’in binde 15’i kadar kütleye sahiptir ama çapı 12 bin 942 km ile Dünya’dan az büyüktür. Bunların yüzeyinden kaçış hızı saniyede 980-1000 km’dir; yani Güneş’ten yüzde 40 fazladır.
Bu nispeten düşük hız 10 trilyon yıl sonraya kalmayı başaran süper gelişmiş bir uygarlığın beyaz cüceden helyum çekmesine sorun çıkarmayabilir ama termodinamik yasalarını da dikkate almak gerekiyor: Beyaz cücelerden helyum çıkarmaktansa bunların soğuyana dek saçtığı parlak beyaz ışıktan yararlanmak daha iyi olur. Peki ya siyah cüceler? Çünkü her şeyin bir sonu var:
Öncelikle beyaz cüceler ultra soğuk kırmızı cücelerden bile küçük ve soluktur. Hiçbir gezegen bunlara ısınacak kadar yakın olamaz; çünkü çok yaklaşmaları gerekir ve o zaman da beyaz cücenin gelgit etkisiyle parçalanırlar. Öte yandan beyaz cüceler tümüyle soğuyup siyah cüceye dönüşene dek 15 milyar yıl geçer. Bu sırada beyaz cüceleri yüzük gibi saran halka dünyalar inşa ederek şehirlerimizi beyaz cüce ışığında aydınlatmaya devam edebiliriz.
Beyaz cüceleri aynı anda kullanmayız ve biri siyaha döndüğü zaman göç etmek üzere saklarız. Şehirlerimizi çalıştıracak nükleer füzyon reaktörleri için gereken yakıtı ise Jüpiter gibi gaz devleri ve Uranüs gibi buz devlerinden çıkarabiliriz. Sonuç olarak evren 100 trilyon yıl + 15 milyar bonus yıl boyunca yıldızlarla yaşamı destekleyecektir. Peki ya sonra insanlar nasıl hayatta kalabilir?
2) Daha iyisini yapıp gaz devlerini çarpıştırarak 10 trilyon yıl daha yaşayacak yeni kırmızı cüceler yaratabiliriz. Hele bunu doğal kırmızı cüceler ölmeden yapmaya başlarsak yüzlerce Jüpiter’i birleştirmek için enerji sıkıntısı da çekmeyiz. Kısacası insanlar doğal kırmızı cücelerle 100 trilyon yıl ve peyderpey üretecekleri yapay kırmızı cücelerle de 100 trilyon yıl daha yaşayabilirler. Peki sonra?
200 trilyon yıl sonra enerjimiz o kadar azalacak ki yeni kırmızı cüceler üretemeyeceğiz. Zaten evren genişlediği için bütün galaksiler bizden uzaklaşmış olacak. Böylece Andromeda ve zamanla civardaki 60-80 küçük galaksinin çarpışmasıyla kütlesi 3 katına çıkan Samanyolu’yla sınırlı kalacağız. Ancak, kırmızı cüceleri çok yavaş yenilersek ömrümüzü 200 trilyon yıl yerine 1000 trilyon yıla kadar çıkarabiliriz. Bu yapay kırmızı cüceleri ne kadar tutumlu kullanacağımıza bağlıdır (Evet, yıldızları itip çarpıştıracak bir teknoloji var. Shkadov İticileri).
Her durumda bir gün evrenden geriye sadece kara delikler kalacak. O zaman da zihnimizi yüklediğimiz bilgisayarların saatini aşırı yavaşlatabiliriz. Mesela saatlerimiz saniyede 1 kez tıklamak yerine 1 milyar yılda 1 kez tıklayabilir. Bu tür süper yavaş bir yaşamla insanlar daha uzun süre hayatta kalabilirler. Peki yok oluşumuz kader mi? Kendimizi bu teknolojileri geliştirmeden, yani önümüzdeki 100 yılda yok etmezsek ölümsüz de olabiliriz.