Astrofiziği Kazayla Değiştiren Yarım Yıldız Nedir?

Evrende “yarım kalan bir yıldız” sıra dışı özellikleriyle ve yanlışlıkla astrofiziği nasıl değiştirdi? Uzaydaki yıldızların sınırları hakkında bize neler öğretti? Ya ölü yıldız beyaz cüceler neden hala yaşıyor? Bu yazıda evrenin en acayip kahverengi ve beyaz cücelerini göreceğiz. Derler ki hayatın amacı planlarınızı bozmaktır. Öyle değil ama varoluşu sınıflandırmak ve kesin çizgilerin içine sokmak gerçekten zordur. Bu evrenin doğasına aykırıdır. Astrofizik biliminde de istisnaların kural olduğu sıra dışı durumlar vardır. Bunların en ünlüsü ise Jüpiter’den 75–80 kütleli yarım kalmış yıldızlar olan kahverengi cücelerdir.

Astrofiziği değiştiren kahverengi cüce

Detaylarını önceki yazılarda anlattım ama özetle, yıldız dediğimiz gökcisimleri çekirdeğindeki nükleer füzyon tepkimeleriyle ısı ve ışık üretir. Gezegenler ve diğer cisimlerse büyük ölçüde ışık üretmez. Bunun yerine güneş ışığını yansıtır. Neyse ki bu iş ilkokulda bize öğretildiği kadar basit değildir. Basit olmaması yeni keşifler yapmamıza izin verir. Örneğin kahverengi cücelere çekirdek kaynaşmasıyla ısı ve ışık üretemediği için yarım kalmış yıldızlar deriz. Gerçekten de bunların kütlesi az büyük olsa en küçük kırmızı cüce yıldızlara dönüşürlerdi. Oysa bu bile giriş seviyesi kalıyor:

Gerçekte kahverengi cücelerin çekirdeğinde de nükleer füzyon tepkimeleri gerçekleşir. Oysa bunlar düzenli değil veya çok zayıftır. Bu sebeple kahverengi cüceleri içten içe ısıtarak birçok gaz devinden daha sıcak olmalarını sağlar. (Gerçi güneşe çok yakın dönen çok sayıda gaz devi Sıcak Jüpiter de neredeyse küçük bir güneş kadar sıcaktır). Yine de bu yıldız olmalarına yetmez. Oysa Dünya’dan 50 ışık yılı uzakta yer alan bir kahverengi cüce var ki yıldız olma sınırlarını zorluyor. Adı da çok ilginç: Kaza; çünkü yanlışlıkla keşfedilmiştir.

NASA’nın Geniş Açılı Kızılaltı Tarama Kaşifi (WISE) uzay teleskopu 2009’da yörüngeye fırlatıldıktan sonra, astrofizikçiler teleskopun sağladığı büyük veriyi incelemek için gönüllülerden destek aldı. Aksi takdirde bu gelişmiş teleskopun büyük verisini makul bir sürede çözümleyip bilimsel ilerleme kat edemezlerdi.  İşte bu süreçte dizüstü bilgisayarında WISE verilerini inceleyen bir ABD yurttaşı, Kaza takma adını verdiğimiz WISEA J153429.75-104303.3 kahverengi cücesini yanlışlıkla keşfetti. İyi ki kod adını kullanmak yerine Kaza demişler. Yoksa bunu her seferinde yazmak ömür törpüsü. 😉

Yaşlı ama sıcak

Kaza ayrıca yıldız sınıflandırma tablomuzu alaşağı etti… Neden derseniz kahverengi cüceler zamanla soğur ve yaşlı olanlar gençlerden daha soğuktur. Oysa Kaza’nın ışık tayfına bakınca hem gençler gibi sıcak hem de yaşlılar gibi soğuk olduğunu görüyoruz! 😮 Üstelik bu kahverengi cüce uzayda saatte 800 bin km hızla giden başıboş bir yarım yıldızdır. Astrofizikçilerin buna ne kadar şaşırdığını söylesek az olur. Yine de Kaza’nın sırrı yüksek hızında yatıyor:

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

 

Astrofiziği değiştirmek için ne yaptı?

Dikkat ederseniz kahverengi cüceleri ısrarla yıldız olarak adlandırıyorum. Bunlar alev alev yanmasa bile, çekirdeğinde kısıtlı nükleer füzyon reaksiyonları olduğundan yıldız sınıfına girer. Bu yüzden gaz devi değil, yarım kalmış yıldız deriz. Kaza özelinde konuşursak o kadar hızlı gitmesinin sebebi Samanyolu’ndaki yıldızlardır. Başıbozuk bir yıldız veya gezegen uzayda tek başına dolanırken ne kadar uzun süre geçirirse o kadar hızlanır. Bunun sebebi yakınından geçtiği yıldızların, yerçekimi sapanıyla, ilgili cismi uzayın derinliklerine fırlatmasıdır.

NASA bunun kontrollü versiyonuna yerçekimi desteği diyor. Örneğin Jüpiter’e gidecek sondaları Venüs’le Dünya çevresinde birkaç tur attıktan sonra hızlandırıp uzaya savuruyoruz. Bu yüzden yolculuk 6–9 yıl sürüyor… ama hiç değilse bir kamyon kadar ağır araçları gezegenlerin yörüngesine sokabiliyoruz. Yoksa Yeni Ufukları düşünün! Plüton’un yakınından yüksek hızla geçen küçük bir sondaydı. Oysa manevra yakıtı olmadığı için fren yapıp yörüngeye giremedi. Sadece Plüton’un yanından geçerken birkaç resim çekti. Siz de Güneş Sistemi’ni ucuza ve hızla, hem de ödeme garantisi olmadan keşfetmemizi sağlayacak olan gezegenler arası otoyola bakabilirsiniz.

Kaza içinse bu bize ilk ipucunu veriyor. Demek ki bu çok hızlı bir kahverengi cüce… Saatte 800 bin km hıza ulaşmak için milyarlarca yıl süreyle binlerce yıldızın yakınından geçmesi gerekiyor. Peki Kaza ne kadar yaşlı? 10–13 milyar yıl; yani Samanyolu galaksisi kadar yaşlı bir kahverengi cüce! O yıllarda Samanyolu’nda 3. popülasyon yıldızlar vardı. Bunlar da hidrojen ve helyum dışında ağır element içermiyordu. Bu elementleri aradan geçen zamanda yaşlanıp sönerken patlayan veya çevreye gezegenimsi bulutsu saçan eski yıldızlar üretmemişti.

Peki bu ne anlama geliyor?

Kaza o kadar yaşlıysa hemen hiç ağır element içermiyor demektir. Hafif elementleri hızlandırmak kolaydır. Böylece Kaza yaşına rağmen olduğundan sıcak görünür. Öte yandan uzayla temas eden dış kesimleri en yaşlı kahverengi cücenin olması gerektiği kadar soğuktur. Peki siz Kaza’nın bu aralar astrofiziği değiştiren tek yıldız olduğunu mu düşünüyorsunuz? Hayır! Sırada ezber bozan yeni beyaz cüce var. Gerçi bu beyaz cücelerin ilk vukuatı değil. Daha geçenlerde nadiren Tip Ia süpernova olarak patlayan beyaz cücelerin astrofiziği değiştirdiğini yazmıştım. Hatta evrenin genişleme hızını yanlış hesaplamamıza yol açtıkları için kozmolojiyi değiştirdiler desek yeridir. Öyle ki asi beyaz cüceler yüzünden karanlık madde ve karanlık enerjiyi baştan tasarlamak gerekebilir ama yeni bir şey yaptılar:

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

 

Astrofiziği sarsan beyaz cüceler

Güneş gibi yıldızlar ömrünün sonunda kırmızı dev aşamasını tamamladıktan sonra beyaz cüceye dönüşür. Beyaz cüceler ölü yıldızların genellikle oksijen ve karbon içeren çekirdekleridir. Bunlar Dünya gezegeni büyüklüğünde 1,4 Güneş kütlesi içerebilir! Yıldızlar çekirdeğin kullanabileceği hidrojen tükendiği ve nükleer füzyon sona erdiği zaman beyaz cüceye dönüşür. Dolayısıyla beyaz cüceleri ana sıralama yıldızlarının, yani ağırlıklı olarak hidrojen yakan yıldızların dışında değerlendiririz. Oysa Jianxing Chen ve ekibi, bazı beyaz cücelerin kararlı nükleer füzyon enerji ürettiğini buldu.

Normalde ikili yıldız sistemlerinde beyaz cüceler, komşu yıldızdan hidrojen gazı çekerek ara sıra termonükleer tepkimelerle patlar. Buna da tekrarlayan nova deriz ama beyaz cücenin normal bir yıldız gibi nükleer füzyon gerçekleştirmesi yeni bilgidir. Hubble uzay teleskopunu kullanan bilim insanları bunun için Samanyolu’ndaki M3 ve M13 küresel yıldız kümelerini araştırdılar. Özellikle de ışığı yakın morötesine kayan 700 beyaz cüceyi taradılar. M3 kümesindeki beyaz cücelerin standart olmasına rağmen M13’te iki farklı grup olduğunu gördüler:

Sönmeyen beyaz cüce

Elbette bu beyaz cüceler zaten bir yıldızın ölü çekirdeği olduğundan içinde hidrojen yakmıyordu. Bunun yerine kalın bir hidrojen atmosferle kaplıydı ve güçlü yerçekimiyle bu gazı sıkıştırıp yakıyordu. Öyle ki M13 beyaz cücelerinin yüzde 70’i bu şekilde neredeyse bir yıldız gibi yanmaya devam ediyordu. Bu da sıcak ve parlak olarak yakın morötesi ışık saçmalarına neden oluyordu. Özetle Kaza kahverengi cücesi bir yıldız olmaya başlamanın sınırlarını gösterdi. M13 beyaz cüceleri ise bir yıldızı ne zaman ölü kabul edeceğimizle ilgili görüşlerimizi değiştirdi. Her ikisi de yakın tarihte astrofiziği yeniden yazdı.

Siz de neden yeşil renkli yıldızlar yok diye sorabilir ve manyetar çatlatan en derin yıldız depremlerine bakabilirsiniz. Karanlık madde yıldızları varsa nasıl oluşuyor ve yer fıstığı yıldızlar nasıl gezegene dönüşüyor diye merak edebilirsiniz. Samanyolu galaksisinde antimadde yıldızlarını ve Dünya’ya göktaşı savuran ölüm yıldızı Nemesis’in olup olmadığını araştırabilirsiniz. Evrendeki yıldız oluşum hızının neden azaldığını ve yıldızların nasıl yaşayıp öldüğünü hemen görebilirsiniz. Bilimle ve sağlıcakla kalın. 😊

Evrenin en büyük yeni yıldızı Stephenson 2-18

¹The Enigmatic Brown Dwarf WISEA J153429.75-104303.3 (a.k.a. “The Accident”)
²Slowly cooling white dwarfs in M13 from stable hydrogen burning