Yaşamın temel yapı taşı Karbon-12 elementiyle ilgili müthiş buluş

Bildiğimiz haliyle yaşamın ortaya çıkışı, yıldızların aşırı sıcak ve yüksek basınçlı çekirdeklerinde milyarlarca yıl boyunca yaşanan fiziksel ve kimyasal süreçlerin sonunda gerçekleşti. Bu açıdan baktığımızda, hepimizin ‘yıldız tozlarından’ meydana geldiği gerçeği apaçık ortada duruyor. Yeni bir araştırmayla, bu mucizevi süreçlerin nasıl gerçekleştiğine dair uzun zamandır yanıt bekleyen soruya bir açıklama bulunmuş gibi görünüyor.

ABD’deki Iowa Eyalet Üniversitesi ve Japonya’daki Tokyo Üniversitesi’nden bilim insanlarının yer aldığı bir araştırma ekibi, oluşturdukları bilgisayar simülasyonları ve yapay zekâ yardımıyla bu büyük soruya neredeyse kesin bir cevap bulduklarını ifade ediyorlar.

YAŞAM MUCİZESİNİN TEMEL ELEMENTİ ‘KARBON-12’

Etrafımızda tanık olduğumuz hayat, varlığını aşırı ortamlarda meydana gelebilen temel bir elemente borçlu ve ona ‘Karbon-12’ adı veriliyor. Bu nedenle Dünya üzerinde varlığını sürdüren yaşama da ‘karbon bazlı yaşam’ diyoruz. Karbon-12’nin oluşması için bir yıldızın çekirdeğinde var olan aşırı basınç ve ısının yanı sıra bir takım başka elementlere ihtiyaç var. Bu koşullarsa ancak bir yıldızın çekirdeğinde ya da iki yıldızın çarpışması esnasında açığa çıkabiliyor.

Gerekli koşullar oluştuğunda, Karbon-12’nin ortaya çıkabilmesi için Helyum-4 ve Berilyum-8 adı verilen elementlerin ‘nükleosentez’ adı verilen fiziksel bir süreçten geçmesi gerekiyor. Buradaki güçlük ise Berilyum-8 elementinin ortaya çıkmasının ardından birkaç nano-saniye için yok olması nedeniyle Evren’de bulunması neredeyse imkânsız bir element oluşu. Yine de Büyük Patlama’dan geriye kalan Helyum ve Hidrojen sayesinde yaşamını sürdüren yıldızlar, bu elementi ve dolayısıyla çok büyük miktarlarda Karbon atomunu yaratmayı başarabiliyorlar.

Daha eski araştırmalarda ne kadar uğraşılsa da bu koşullar yaratılamadığı için, Karbon-12’yi laboratuvar ortamında oluşturmak mümkün olmadı; zira hem Karbon-12’nin oluşum sürecinin akıl almaz derecede kısa bir süre içinde gerçekleşmesi hem de bir yıldızın ürettiği sınırsız enerjiye ihtiyacımız vardı. Bununla birlikte, ABD’li ve Japon bilim insanlarının oluşturduğu simülasyonlar ve yapay zekâ hesaplamaları sayesinde nihayet bu süreçleri izlemek mümkün oldu.

‘HOYLE DURUMU’ AYRINTILI BİÇİMDE GÖZLEMLENDİ

Araştırma ekibi, ‘alfa parçacıkları’ da denen Helyum-4 ve Berilyum-8 çekirdeklerinin çok daha ağır atomlar oluşturacak biçimde nasıl birleştiğini gösteren bir bilgisayar modeli oluşturdular. Modellerinde bu reaksiyon ‘Hoyle durumu’ adı verilen bir süreçte dengesiz ve uyarılmış haldeki bir Karbon-12 atomunu yarattı. Bilim insanlarının kullandığı model, Japonya’nın Kobe kentinde bulunan RIKEN Hesaplama Merkezi’ndeki ‘Fugaku’ adlı süper bilgisayarda çalıştırıldı. Araştırma ekibi, simülasyon modelinin yanı sıra ‘Hoyle durumu’nda alfa kümelenmesini ortaya çıkaracak yeni teknikler de geliştirdi.

Iowa Eyalet Üniversitesi’nde görev yapan ve araştırmanın başyazarı olan James Vary, “Orada çok incelikli bir süreç yaşanıyor, ilgi çekici etkileşimler gerçekleşiyor” diyor. Araştırma ekibi ise ‘alfa-parçacık kümelenmesinin’ muhteşem bir fikir olduğunu, bu parçacıkların özellikle de bağlanma enerjisi bakımından kararlı olduğunu aktarıyor. Bu aşamadan sonra ekibin yeni hedefi karbon üretiminin çoğunlukla yıldızlarda yaşanan iç süreçlerin sonucu olup olmadığı, süpernovaların buna katkı sağlayıp sağlamadığı ve nötron yıldızlarının çarpışmalarından ortaya çıkıp çıkamadığı gibi pek çok soruya yanıt aramak olacak. Her şey bir yana, bilim insanlarının anlamak istediği en önemli mesele nükleosentezin bu süreçlerde nasıl bir rol oynadığı.