Everest Dağı‘nın kütlesini bir kesme şekerin içine sığdırdığınızı hayal edin; şimdi Everest Dağı‘nın kesme şeker içinde maddenin hangi fazları ile varlığını anlamaya çalışalım.

Nötron yıldızları, astronominin “tamam, burada fizik gerçekten zorlaşıyor” dediği yerlerden biridir. Güneşimizden 1-2 kat büyük yıldızlar ömrünün sonunda çöktüğünde, geriye çoğu zaman 10–12 kilometrelik bir küre kalır; ama kütlesi 1–2 Güneş kütlesi civarındadır. Peki bu sıkışmış dünyanın içinde ne var?

Bunu öğrenmek için maddenin atom, atom altı ve bildiğimiz kadar kuantum dataları ile donatılmış bir asansörle, nötron yıldızının merkezine yolculuk yapmaya ne dersiniz?

Nötron yıldızlarının içi, basıncın artışına göre şekil değiştiren fazlar haritasıdır. Yüzeyden merkeze indikçe basınç ve yoğunluk akıl almaz biçimde yükselir. Bu artış, atomların elektron bulutlarını “ezip” çekirdekleri birbirine yaklaştırır; sonra da çekirdeklerin kendisi çözülmeye, yeni düzenler kurmaya başlar. Asansörümüz derine indikçe maddenin kuşkusuz farklı fazaları ile karşılaşacağımız kaçınılmaz olacaktır.

En dışta ince bir atmosfer ve onun altında “kabuk” vardır. Kabuk deyince yer kabuğu gibi bir levha düşünmeyin; burada madde, iyonların kristal örgü kurduğu, elektronların ise neredeyse serbestçe dolaştığı aşırı yoğun bir yapıdadır. Daha derine indikçe çekirdekler giderek nötron bakımından zenginleşir; çünkü basınç elektronları protonlarla kaynaştırıp nötron üretmeye başlamıştır.

Değerli bilimseverler bu köşe yazımda vermek istediğim mesaj tamda burada başlıyor. Nötron yıldızlarının yıldız depremleri (starquake) ve ani dönme hızlanmaları (glitch) gibi olayları, bu kabuğun ne kadar “sert” ya da ne kadar “kırılgan” olduğuna dair bize ipuçları verir.

Kabuğun daha içlerinde işler daha da ilginçleşir. Çekirdekler birbirine o kadar yaklaşır ki, bir yandan güçlü nükleer kuvvet “birleştirici” davranırken, öte yandan elektriksel itme “ayırıcı” davranır. Bu gerilim, maddenin küreler yerine şeritler, tabakalar ve tüp benzeri şekiller oluşturmasına yol açabilir. Bu düzenler ısı iletkenliğini, manyetik alanın kabuğa “tutunmasını” ve yıldızın soğuma hızını etkileyebilir.

Kabuğun altında, nötron yıldızı dediğimiz bölge başlar: yoğunluğun atom çekirdeği yoğunluklarına yaklaştığı çekirdek. Burada maddenin büyük kısmı nötronlardan oluşur; az miktarda proton ve elektron da dengeyi sağlar.

Daha da içte ne var? Kuarklar,ve büyük bilinmezlik Merkeze yaklaştıkça “nötron” kelimesi bile fazla düzenli kalabilir. Basınç o kadar büyüktür ki, nötronların içindeki kuarklar daha serbest bir hâle geçebilir mi? Hatta tüm iç bölge ‘kuark maddesi’ gibi bambaşka bir faza dönüşür mü?

Bunun için evrenin röntgen tekniklerini bilmemiz gerekiyor.

• Kütle–yarıçap ilişkisi (yıldız ne kadar sıkışık?),

• Yüzeyden gelen X ışını tayfı ve sıcaklık haritaları (nasıl soğuyor?),

• Dönüş hızı ve glitch istatistikleri (iç akışkanlar nasıl davranıyor?),

• Nötron yıldızı birleşmelerinden gelen kütleçekim dalgaları (madde ne kadar ‘sıkışmış’?).

Bu ölçümler, içini görmesek de, yıldızın verdiği tepkilerden içindeki malzemeyi tahmin edebilmemiz bize ip uçları verir.

Nötron yıldızının içini tam olarak bildiğimiz gün, yalnızca bir yıldızın anatomisini değil; maddenin dayanabileceği en uç hâlleri de öğrenmiş olacağız. Sizce doğa merkeze doğru bizi kuarklara mı? götürecek, yoksa daha hiç isim vermediğimiz bir faza mı?