Zeynep Dilara Akyürek / Milliyet.com.tr – Yüzyıllar boyunca simyacılar bakır gibi daha değersiz elementlerden altın üretmenin yolunu aradılar. Bunun için türlü türlü kimyasal reaksiyonlara başvurdular ancak günümüzde biliyoruz ki bir elementten başka bir elementi üretmek ancak nükleer reaksiyonlarla mümkün. Günümüzde simyacılık ortadan kalktı. Dahası yakın zaman önce CERN’de nükleer süreçlerle altın üretildi ama bu oldukça küçük bir miktar. Doğanın Dünya’daki altını nasıl ürettiği anlaşılması gereken bir süreç zira başlangıçta, Büyük Patlama’da ve sonrasında bu element ortada yoktu. İşte tam da burada yani altının Dünya’da oluşan bir maden olmadığını fısıldadığımızda soru işaretleri bir bir beliriyor. Bir bakıma, altın uzaylı sayılıyor. Binlerce ışık yılı öteden gelip hayatımızı süslüyor. Her gün binlerce insan kuyumcularda yatırım yapıp parasını değerlendirmek için birkaç gramlık parlak parçaları sorup soruşturuyor. Peki oluşumu anlatıldığında kulağa basit gelen altın, evde de üretilebilir mi? Altın aslında ne ve nereli? Tüm soruları, İstanbul Teknik Üniversitesi (İTÜ) Fizik Bölümü Öğretim Üyesi Prof. Dr. Kazım Yavuz Ekşi, Milliyet.com.tr için yanıtladı.
UZAYDAN GELDİYSE, NASIL TOPRAĞIN DERİNLERİNE ULAŞTI?
Kısa bir süre önce, ABD’nin New York şehrindeki Columbia Üniversitesi öncülüğünde yapılan yeni bir çalışma, ‘magnetar’ adı verilen güçlü manyetik alanlara sahip nötron yıldızlarının altın gibi elementlerin oluşumunda önemli bir rol oynayabileceğini göstermişti. Peki bu tam olarak ne anlama geliyordu? Bu keşiften önce nötron yıldızlarının çarpışmalarının altın, gümüş, uranyum gibi ağır elementlerin oluşumun ana kaynağı olarak görülüyordu. Ancak bilim insanları, evrendeki ağır elementlerin kökenine dair önemli ipuçlarına ulaştı. Güçlü manyetik alanlara sahip nötron yıldızları olan magnetarların, altın gibi ağır elementlerin oluşumuna katkıda bulunmuş olabileceği ortaya koyulmuştu. Hidrojen ve helyum gibi hafif elementlerin ‘Büyük Patlama’ sonrası ortaya çıktığı, demir gibi daha ağır elementlerinse yıldız patlamalarıyla yayıldığını kabul ediyordu. İşte tam da bu noktada altın, önemli bir sorunun ve peşinden gelebilecek binlerce keşfin anahtarıydı. Çünkü altın gibi demirden daha ağır elementlerin evrende nasıl bu kadar yaygın hale geldiği gizemini koruyordu. Araştırmanın başyazarı Anirudh Patel’in, “Bu, evrendeki karmaşık maddenin kökenine dair temel bir soru” diyerek anlattığı konuda ise geçmişte zaten bazı keşifler yapılmış, hatta bunlar bazı noktalarda kafa karıştırıcı soruları beraberinde getirmişti.
Prof. Dr. Kazım Yavuz Ekşi’ye göre, “Yakın zamana kadar bu tür elementlerin en önemli kaynağının süpernova patlamalarının kendisi olduğunu düşünüyorduk. Ancak süpernova patlamalarında karbon, oksijen, nikel gibi elementler bolca bulunurken altın ve uranyum gibi elementlere pek rastlanmadı. 2017 yılında iki nötron yıldızının birleşmesi hem kütleçekim dalgalarıyla hem de elektromanyetik spektrumun çok farklı bantlarında, öncelikle bir kısa gama ışınım patlaması olarak, gözlemlendi. Bu müthiş astrofiziksel gösteri şöleni sırasında bolca (10 ila 100 Dünya kütlesi kadar) altın üretildiği de belirlendi. Bu da evrendeki altının önemli bir kısmının nötron yıldızı birleşmelerinde üretilmiş olabileceğinin bir kanıtı sayılır. Ancak bu da yeterli bir kaynak sayılamaz çünkü her şeyden önce iki nötron yıldızının birleşebilmesi milyarlarca yıllık bir süreçtir. Eğer bu birleşmeler altının tek üretilme yolu olsaydı tüm altının son birkaç milyar yılda üretilmiş olduğu anlamına gelirdi. Ayrıca belirli bir galakside iki nötron yıldızının birleşmesi 10 bin ila 100 bin yılda bir gerçekleşen nadir bir olaydır. Yani galaksimizdeki altının (ve ağır metallerin) miktarını açıklayabilmek için daha sık meydana gelen bir olay bulmalıyız. Güneş sistemi ve Dünya’nın oluşumunda zaten var olan bu altının çoğu, Dünya oluşurken ağırlığından ötürü demir ile Dünya’nın özeğine çöktü. Bugün yeryüzünde bulduğumuz altın, Dünya’nın kabuğu sertleştikten sonra yeryüzüne meteorlarla taşınmıştır. Dünya oluşurken yoğun meteor bombardımanın maruz kaldığı bir dönemden geçti. Yüzeyde bulduğumuz altının çoğu bu evrede taşındı.” Yani her şeyi de meteorlara borçlu değiliz.
ALTINI DÜNYAYA TAŞIYAN BULUT! ‘HER ŞEY ZATEN HAZIRDI’
Tıpkı bir bebek gibi, Dünya da ilk oluştuğu günden çok farklı bugün. Her şey gelişir ve değişir diye kabul edecek olursak, elbette dünyanın bugünlere gelmesini sağlayan bir potansiyel içinde saklıydı. Sadece her şey gibi zamanını bekliyordu. Onu geliştirecek dış etmenler ve kendi potansiyeli birleşince ortaya çıkan güç, belki de her şeyin sonucu olan altından daha da değerliydi. Çünkü zaten var olan bir sistem, en güzel özelliklerini bir gezegende toplamaya hazırlanıyor ve değerli madenlerle toprağı süslüyordu. Prof. Dr. Kazım Yavuz Ekşi, milyarlarca yıllık paha biçilmez düzendeki ‘altın’ bulutlarını şöyle anlattı:
“Dünya 4.5 milyar yıl önce oluştuğunda evren yaklaşık 9 milyar yıl yaşındaydı. Bu 9 milyar yıllık sürede kuşaklarca büyük kütleli yıldız bu elementleri üretip yaşamının sonunda bir süpernova patlaması ile yıldızlararası ortama saçmıştı. Unutmayalım ki büyük kütleli yıldızlar sadece birkaç milyon yıl kadar yaşayabiliyor. Hızlı yaşayıp genç ölüyorlar. Yıldız sistemleri yıldızlararası ortamdaki gazın çökmesiyle oluşur. Yıldızlararası ortam 9 milyar yılda yüzlerce kuşak büyük kütleli yıldızın ürettiği elementlerce zenginleştirilmiş olduğundan Güneş sistemini oluşturan gaz ve toz bulutu bu elementlere baştan sahipti. Yani bu elementler öncelikle bu nedenle dünyamızdalar. Tabii sonradan meteorlarla taşınma da söz konusu.”
DEPREMDEN ALTIN DOĞUYOR OLABİLİR Mİ?
Önceden altın oluşumu, yalnızca nötron yıldızlarının çarpışmasına yani ‘kilonova’ adı verilen kozmik olaylara bağlanıyordu. Araştırmaların sonucu ise bambaşka bir şeyi işaret etti. Yıldız depremleriyle oluşan patlamalar altın gibi elementlerin kaynağı olabilirdi. Araştırmaya göre, magnetarlarda meydana gelen yıldız depremleri, kısa süreli yoğun X-ışını patlamalarına neden oluyordu. Bu patlamalar sırasında yıldızın yüzeyinden yüksek hızlarla madde fırlatılıyordu ve bilim insanları, patlamaların altın gibi ağır elementlerin oluşumu için gerekli koşulları sağlıyor olabileceğini belirtiyordu. Bu noktada devreye giren ‘nötron yıldızları’ydı ve onlar, büyük yıldızların süpernova patlaması sonrası geriye kalan son derece yoğun çekirdekler olarak tanımlanır. Bu öyle bir yoğunluktur ki sadece bir çay kaşığı nötron yıldızı maddesi, Dünya’da 1 milyar ton ağırlığına denktir. Magnetarlar ise bu yıldızların en parlak ve en güçlü manyetik alana sahip türleridir.
Araştırma ekibi, NASA ve Avrupa Uzay Ajansı’nın emekli uydularından elde edilen 20 yıllık verilerde, 2004’te tespit edilmiş, ancak o dönem anlamlandırılamamış bir gama ışını sinyalini yeniden incelediğinde bambaşka bir gerçekle yüzleşmişti. Bu sinyalin, bir magnetar patlaması sırasında ağır elementlerin oluşumuna işaret ettiği tespit edilmişti. Prof. Dr. Kazım Yavuz Ekşi, anahtarın 27 Aralık 2004’teki patlamada olabileceğini işaret ediyor. Columbia Üniversitesi’nden Prof. Brian Metzger’in liderliğindeki teorik model de bunu destekliyor ve 2004’teki verilerle, keşfin neredeyse birebir uyuştuğunu anlatıyor. Araştırmacılar, bu uyumun şaşırtıcı derecede güçlü bir kanıt sunduğunu vurguluyor ve bu patlamaların Samanyolu’ndaki demirden ağır elementlerin yaklaşık yüzde 10’unu oluşturmuş olabileceğini değerlendiriyor. Yani altın patlıyor, uzun bir yolculuğa çıkıyor ve kuyumculara gelene dek onlarca işlemden geçiyordu. Ancak daha kesin veriler için 2027’de fırlatılması planlanan NASA’nın COSI adlı yeni gama ışını teleskobunun göndereceği veriler bekleniyor.
EVDE ALTIN ÜRETMEK İÇİN ALTERNATİF ÜRETİM YOLU AMA…
Roma Üniversitesi’nden Dr. Eleonora Troja, karmaşık yapısı nedeniyle altın oluşumuna dair kesin bir sonuca varmak için henüz erken olduğunu söylüyor. Ancak bir yerlerde insan eliyle altın üretme fikri, bunun ev ortamında mümkün olup olamayacağını sorduruyor. Dr. Troja’ya göre, “Bu olaylar potansiyel bir alternatif üretim yolu olabilir ama yeni bir kaynak bulunduğunu söylemek şimdilik iddialı olur.” Bilim insanları bu keşiften hareketle, magnetarların ağır element üretimindeki rolünü daha net ortaya koymayı hedefliyor. Düğünde takılan bir altının, nötron yıldızı birleşmelerinde ve yüksek manyetik alanlı nötron yıldızlarının patlamalarında oluştuğunu düşünmek kulağa heyecan verici geliyor. Yani boynunuzdaki bir kolyenin size gelmeden önce uzayda büyük patlamalar yaşamış olması gerekiyor. Üstelik yolu da oldukça uzun, bugün kullanılan altınlar milyarlarca yıl boyunca yıldızlararası ortama şırıngalanmış ve Güneş sistemini oluşturan gaz ve toz bulutu da böyle bir mirasa konmuştu. Ancak, tüm bu süreci anlamak için manyetarları tanımak şart. Prof. Dr. Kazım Yavuz Ekşi, ‘atmosferimizi tamamen yok edebilecek ve güneşten binlerce kat güçlü’ o patlamayı şöyle anlattı:
“Manyetar olarak sınıflandırılan bazı nötron yıldızları çok yüksek manyetik alana sahiptir. Aslında tipik nötron yıldızları da Dünya’da üretemeyeceğimiz kadar yeğin manyetik alana sahip. Ancak manyetarlar tipik nötron yıldızlarının 100 ila 1000 katı kadar alanlarıyla aşırı özellikler sergiliyor. Bu manyetarlardan galaksimizde 30 kadar keşfedildi ve bunların asıl tanımlayıcı özelliği gama-ışınım bandında ara sıra gösterdikleri patlamalar. Manyetarlar, bu patlamaların yanında çok daha nadir olarak dev parlamalar da gösteriyor. İlk patlamadan günümüze, bu dev parlamalar 3 farklı kaynaktan birer kez gözlemlendi. Sonuncusu 27 Aralık 2004’te gerçekleşti ki bu patlamada Dünya’mızdan 50 bin ışık yılı ötedeki bir manyetar çeyrek saniyede Güneş’in 250 bin yılda yayacağı enerjiyi saldı. Gama ışınları atmosferi geçemediği için gözümüzle göremedik ama bu çeyrek saniye için bu nesne Ay’dan daha parlak hale geldi. Bu kadar uzak mesafeye rağmen atmosferin dış katmanlarının iyonizasyonunda ölçülebilir bir değişiklik oldu. Eğer bu patlama 50 bin ışık yılı ötede değil de 50 ışık yılı ötede gerçekleşmiş olsaydı, atmosferimizi tamamen yok edip yeryüzündeki yaşama çok büyük bir hasar verebilirdi.”
Prof. Kazım Yavuz Ekşi, uzaydan Dünya’mıza gelen altının kaynağını, meteorla düştüyse nasıl yerin altına ulaştığını ve altın üretmenin nasıl mümkün olabileceğine dair ipuçlarını anlatarak sözlerini şöyle noktaladı:
“Yakın zaman önce Columbia Üniversitesi’nden Brian Metzger ve çalışma arkadaşları magnetarların dev parlamalarının altının üretilip yıldızlararası ortama saçılmasına yol açtığını önerdiler. Bu astronomlar 2004 yılındaki dev parlamanın verisini inceleyerek bu tür patlamaların da altın ve diğer ağır elementlerin oluşumuna katkıda bulunabileceğini ortaya koydular. Evet, bu dev parlamalardan 60 yılda sadece 3 kere oldu ama bu gene de nötron yıldızı birleşmelerine göre daha yaygın bir olay.”