Yaşam kaynağımız güneş başlıca hidrojen, helyum ve eser miktarlarda diğer elementlerden oluşur. Bu elementlerin miktarlarına bakarak güneşimizin ne zaman kırmızı bir deve dönüşerek yok olacağını ve kaç yaşında olduğunu söyleyebiliyoruz. Ayrıca bu ölçümü evrende gözlemleyebildiğimiz bütün yıldızlar için de yapabiliyoruz. Peki yıldızların hangi elementten oluştuklarını ve bu elementlerin miktarlarını nasıl biliyoruz?

Yıldızlardaki füzyon reaksiyonları sonucunda gama ışınları, görünür ışık, kızılötesi, ultraviyole ve radyo dalgaları gibi Elektromagnetik Radyasyonlar oluşurak uzaya saçılır. Bu radyasyonlardan sadece görünür ışığı analiz ederek yıldızların hangi elementlerden oluştuklarını, ne kadar ömürlerinin kaldıklarını ve kaç yaşında olduklarını hesaplayabiliyoruz.

Alman Joseph von Fraunhofer optik üzerine başarılı çalışmalar yapmış bir bilim adamıdır. Fraunhofer'ın en büyük başarısı teleskopların lenslerini geliştirerek, görüntünün netliğini artırmak olmuştur.

Fraunhofer, lens çalışmaları sırasında güneş ışığını prizmadan geçirmiş ve oluşan renk spektrumunu detaylı bir şekilde incelemiştir. Bu inceleme sonucunda spektrumda bazı siyah çizgilerin olduğunu keşfetmiştir. Spektrumda toplam 574 adet siyah çizginin olduğunu bulan Fraunhofer bu çizgileri harfler ile işaretlemiştir. Bu keşfinden dolayı bu çizgilere Fraunhofer Çizgileri denilmiştir.

Fraunhofer bu gizemli çizgilerin ne olduğunu bulamadan 39 yaşında tüberkülozdan hayata gözlerini yummuştur. Fraunhofer'ın keşfinden yaklaşık 45 yıl sonra Robert Bunsen ve Gustav Kirchhof adlı bilim adamları sonunda bu çizgilerin ne anlama geldiklerini bulmuşlardır. Gustav ve Kirchhof farklı elementlerin farklı dalga boylarındaki renkleri absorbladıklarını keşfetmişlerdir.

Güneşteki füzyon reaksiyonları sonucunda oluşan ışık güneşten uzaya doğru saçılır. Fakat güneşin atmosferindeki bazı elementler oluşan ışığın kendilerine göre uygun dalga boylarındaki renk ışınlarını absorbe ederler yani emerler. Bu nedenle ışığın bir kısmı güneşten dünyamıza ulaşamaz. İşte Fraunhofer'ın bulduğu siyah çizgiler güneş atmosferinde absorbe edilen renk ışınlarının dünyaya ulaşmayan kısımlarıdır.

Bu buluştan sonra çalışmalar hız kazanmış ve hangi elementin hangi dalga boylarındaki renk ışınlarını absorbladıkları tespit edilmiştir. Böylece spektrumdaki siyah çizgilere hangi elementlerin neden olduğu bulunmuştur. Bu da güneşteki elementlerin neler olduğu ortaya çıkarmaktadır. Fraunhofer çizgilerinin yoğunluk ve genişlikleri de hesaplamalarda kullanılarak, elementlerin miktarları hesaplanabilmektedir. Aşağıdaki videoda sodyumun neden olduğu siyah çizgileri görebilirsiniz.

Hidrojenin Absorpsiyon Çizgileri

Yıldızlar füzyon reaksiyonları ile hidrojen atomlarını yakıt olarak kullanır ve sonuçta helyum atomlarını oluştururlar. Hidrojen ve helyum oranından yıldızların yaşları ve ne kadar ömürleri kaldıkları hesaplanabilmektedir. Yani günümüzde bir yıldız hakkındaki temel bilgileri edinebilmemiz için yıldızın ışığını analiz etmemiz yeterlidir. Aşağıda Avustralya Uluslararası Üniversitesi tarafından gözlemlenen ve incelenen SM0313 adlı yıldızının spektrumunu görebilirsiniz.

SM0313 Hakkında Bilgi : Evren ilk oluştuğunda sadece hidrojen ve helyum atomları vardı. (%75 Hidrojen, %25 Helyum) bu nedenle ilk yıldızlar sadece hidrojen ve helyumdan oluştular. Bu yıldızlar ömürlerini tamamladığında patlayarak diğer atomlar oluşmaya başladı. SM0313'ün ışığı analiz edildiğinde içerdiği demirin güneşteki demirden 10 milyon kere daha az olduğu bulunmuştur. Bu keşif yıldızın henüz demirin az olduğu çok eski zamanlarda oluştuğunu göstermektedir. Yani gözlemlediğimiz en eski yıldızlardan biri bu yıldızdır.