Seçilmiş Nadir Toprak Elementlerinin Geçiş Olasılıklarının Hesabı: Metalce Fakir Yıldız Tayflarında Sınanması


Akalın E. (Yürütücü), Kanat Öztürk İ., Şahin T.

TÜBİTAK Projesi, 2022 - 2023

  • Proje Türü: TÜBİTAK Projesi
  • Başlama Tarihi: Aralık 2022
  • Bitiş Tarihi: Aralık 2023

Proje Özeti

Evrendeki kimyasal zenginleşmenin tarihinin ortaya çıkarılmasında farklı galaktik popülasyon türlerindeki yıldızların tayfsal analizleri önemlidir. Büyük patlamadan kısa bir süre sonra hafif elementler olarak bilinen hidrojen, helyum ve lityum elementleri oluşmuştur. Yapılan teorik hesaplamalar erken evrenin %75’nin hidrojen ve %25’nin de helyum elementinden oluştuğunu göstermektedir. Nükleer astrofiziğin 1940’lı yıllarda ön plana çıkmasıyla birlikte, hafif elementler dışındaki diğer ağır elementlerin, yıldız çekirdeklerinde gerçekleşen nükleer reaksiyonlar sonucu oluştuğu anlaşılmıştır. İlerleyen yıllarda demir elementine kadar olan ağır elementlerin, yıldız çekirdeklerindeki yüksek basınç, yüksek yoğunluk ve yüksek sıcaklık altındaki fiziksel süreçler ile oluştuğu ortaya çıkmıştır. Bu durum demir elementinden daha ağır elementlerin nasıl oluştuğu konusunda yeni bir paradoksa sebep olmuştur. Daha sonraki çalışmalar nadir elementler olarak bilinen elementlerin özellikle süpernova aşamasında ağır elementlerin hızlı nötron (r) ve proton yakalama (p) işlevleriyle oluşabileceğini göstermiştir. Böylece büyük patlamadan günümüze kadar geçen sürede evrendeki hidrojen ve helyumun %2’si diğer ağır elementlere dönüşerek periyodik cetvelin üzerinde bilinen tüm elementlerin oluşum mekanizması ortaya çıkarmıştır.     

Bu proje önerisinde seçilmiş nadir toprak elementlerinin teorik olarak geçiş olasılıklarının ve dalgaboylarının hesaplanması ve elde edilen kuramsal sonuçların yıldız tayflarındaki çizgiler ile ilişkilendirilmesi hedeflenmiştir. Çalışmanın gözlemsel verisi ELODIE tayf kütüphanesindeki metalce fakir yıldızlar olacaktır. Tayf kütüphanesinden seçilen yıldızların çizgi teşhisi yapılarak proje kapsamında incelenecek nadir toprak elementlerine ait olanlar belirlenecektir. Bu aşamadan sonra Cowan programı kullanılarak seçilen her bir element için tüm olası geçişler ve dalgaboyları hesaplanacaktır. Ardından elde edilen kuramsal veriler gözlemsel tayflar ile karşılaştırılacaktır. Böylelikle incelenen elementler için log gf ve geçiş olasılıkları literatüre kazandırılacaktır.

Bu projenin başarıya ulaşması durumunda elde edilecek bulgular, yıldız astrofiziğine yönelik hassas ölçümlerin yapılmasına fırsat vermekle birlikte, dolaylı olarak Galaksimizin oluşumu ve kimyasal evrimine ait modellerin geliştirilmesine de katkı sağlayacaktır.

Anahtar Kelimeler: Metalce Fakir Yıldızlar, Atom Fiziği, Atomik Spektrometri