Hubble’ın Sürgün Yıldızları >> Galaksiden milyonlarca yıl önce sürülen öksüz yıldızlar uzayda yalnız patlıyor
Tipik bir galaksi 100 milyar yıldız içeriyor ve Evren’de yaklaşık 200 milyar galaksi bulunuyor. Ancak Hubble Uzay Teleskopu 2008-2010 arasında keşfedilen üç süpernovanın galaksiler arası boş uzayda patladığını tespit etti. Bu yıldızlar ana galaksiden kopup uzayda kaybolmuştu.
Samanyolu’nda 100 ila 400 milyar yıldız olduğu tahmin ediliyor ve bu tür standart galaksilerde her 100 yılda bir süpernova patlaması yaşanıyor: Cüsseli ama ömrü kısa yıldızlar büyük bir güçle patlayarak nötron yıldızı ya da kara deliklere dönüşüyor.
Ölümcül gama ışınları saçan süpernovaların nadir görülmesi de iyi bir şey. Çünkü yakınlardaki bir süpernova Dünya’da hayatı yok edebilir. Ancak Hubble’ın sürgün yıldızlarının ilginç bir özelliği var:
Bunlar ana galaksiden milyarlarca yıl önce kovulmuş olan eski yıldızlar ve bu tür büyük kütleli yıldızlar ömrünü sadece birkaç yüz milyon yılda tamamladığı için bunların galaksiler arası boşlukta biz görene kadar hayatta kalması zor. Öyleyse sürgün yıldızlar Hubble görene kadar nasıl yaşadı?
Sonradan görme süpernovalar
Normalde bir yıldız Güneş’ten 8-10 kat daha büyük bir kütleye sahipse ömrünü süpernova patlamasıyla tamamlıyor. Teleskoplarla gözlemlediğimiz süpernovalar ise genellikle Güneş’ten 20 ila 100 kat daha kütleli olan yıldızlardan kaynaklanıyor. Bunlar 10-100 milyon yıl içinde nükleer yakıtını bitirerek ömrünü tamamlıyor.
Öte yandan bütün süpernovalar bu şekilde ortaya çıkmıyor. Örneğin Tip Ia süpernovalar çiftli yıldız sistemlerinde görülüyor.
Bu sistemlerde normal bir yıldız milyonlarca yıl boyunca komşusu beyaz cüceden gaz çekiyor veya bizzat beyaz cüce normal yıldızdan gaz çalıyor. Her iki durumda da eşinden gaz çeken güneşin kütlesi yeterince artınca o yıldız süpernova patlamasıyla yok oluyor. Sonradan görme süpernovalar işte bu şekilde oluşuyor ve Hubble Tip Ia süpernovalar sayesinde eski yıldızların bile yok oluşuna tanık oluyor.
Süpernovalar iyidir
Süpernova patlamaları yaşam barındıran gezegenler için tehlikeli olabilir ama davulun sesi uzaktan kulağa hoş gelir misali, bu patlamalar da güvenli bir uzaklıkta duran Hubble’ın uzak yıldızları görmesi için büyük bir şans. 🙂
Sonuçta sürgün yıldızlar binlerce galaksiden oluşan süper kümelerin arasındaki boşlukta kayboluyor ve ana galaksiye en az 300 ışık yılı uzakta bulunuyor. Örneğin bizim galaksimizin parlak diskinin 300 ışık yılı uzağındaki bir sürgün yıldız aslında Dünya’ya 12 bin ışık yılı uzakta olacaktı.
O kadar uzak bir yıldızı Hubble teleskopuyla bile görmek zor, fakat süpernovalar kısa bir süre için dev bir galaksi kadar parlak oluyor. Hubble galaksiden uzaklarda ölen sürgün yıldızları bu sayede görüyor.
Bir yıldız neden galaksiden kovulur?
Bunun iki yolu var. Ya galaksinin merkezindeki süper kütleli kara delik yıldızları galaksinin dışına savuruyor (her galakside bir süper kütleli kara delik var) ya da yüzlerce galaksi içeren süper kümelerdeki komşu galaksiler, yakınlardaki bir galaksinin yıldızlarını koparıp uzaya atıyor (komşu galaksilerin kütleçekim gücü yıldızları yoldan çıkarıyor)
Sürgün yıldızlar astronomlar için büyük önem taşıyor. Çünkü galaksiler arası uzayın aslında boş olmadığını, yalnız yıldızlar ve gezegenlerle dolu olduğunu gösteriyor. Sonuç olarak biz de bu yıldızlara bakarak güçlü kütleçekim alanı ile yüzlerce galaksiyi birbirine bağlayan dev görünmez karanlık madde bulutlarıyla ilgili bilgi ediniyoruz.
Galaksiler arası uzay boş değil, öksüz yıldızlarla kaynıyor
Sürgün yıldızlar hakkındaki bilgilerimizi California Üniversitesi, Berkeley’den Astrofizikçi Melissa Graham ve ekibinin Hubble ile yaptığı gözlemlere borçluyuz. Astrofizikçilerin büyük kısmı gibi aynı zamanda bilimkurgu hayranı olan Graham, öğrencilerine sürgün yıldızları anlatan Against a Dark Background adlı romanı okumalarını öneriyor.
Iain Banks’in yazdığı romanda kurgusal Thrial yıldızının çevresinde dönen bir gezegendeki uygarlığın tarihi anlatılıyor. Uzayın derinliklerinde kaybolmuş bu sürgün yıldız, diğer galaksilerden 1 milyon ışık yılı uzakta bulunuyor. Öyle ki uzaylıların yaşadığı Golter gezegeninde geceleyin hemen hiç yıldız görünmüyor.
Gerçekten de böyle bir yıldızın çevresinde olsaydık galaksilerin yapısı hakkında pek fikir sahibi olamayacaktık. Çünkü uzayda galaksilerden uzakta yalnız yaşayacaktık ve kozmoloji bilimi farklı şekilde gelişecekti (bilim tarihi farklı olacaktı). 🙂
Graham’ın belirttiği gibi: “Gece göğü neredeyse zifiri karanlık olurdu. Yakındaki en parlak galaksi kümeleri soluk benekler ve ışık noktacıkları halinde görülürdü.”
Binlerce galaksiden oluşan süper kümeler
Samanyolu Galaksisi evrende Laniakea olarak adlandırılan ve 518 milyon ışık yılı genişliğinde olan bir süper galaksi kümesinin banliyölerinde yer alıyor. Galaksimizin bulunduğu yerel grup da Laniakea süper kümesinin bir parçası olan 110 milyon ışık yılı genişliğindeki Virgo süper kümesinde bulunuyor.
Bize en yakın büyük galaksiye gelince, Andromeda ile aramızda 2,2 milyon ışık yılı bulunuyor. Galaksimizin 150 bin ışık yılı çapında olduğunu ve Dünya’nın galaksinin merkezine 25-28 bin ışık yılı uzakta olduğunu düşünecek olursak galaksiler arası uzayın sanıldığı kadar boş olmadığını anlıyoruz.
Kütleçekim uzun menzilli bir kuvvet
Öyle ki Samanyolu, her gün Andromeda’ya yaklaşıyor ve 3 milyar yıl sonra iki galaksi çarpışarak daha büyük bir galaksi oluşturacaklar. Bu şartlar altında komşu galaksilerin Samanyolu’ndan veya başka bir galaksiden yıldız çekip koparmasına şaşmamak gerek.
Ancak bugüne kadar gördüğümüz bütün sürgün yıldızların bilimkurgu romanlarındaki gibi galaksilere 1 milyon ışık yılı uzakta olduğunu sanmayın. Sürgün yıldızlara banliyö yıldızları da diyebiliriz. Bunların büyük kısmı galaksi diskine 300 ışık yılı uzakta olan yıldızlar ama yine de o galaksiye ait yıldızlar. Uzayda tek başına sürüklenmiyorlar veya uzayda yeni kaybolmuşlar, ancak ana galaksiden çok uzaklaşmamışlar.
Hubble teleskopu Hawaii’den yapılan gözlemleri doğruladı
Her şey Hawaii’deki Mauna Kea yanardağında başladı. Yüksek rakımlı dağın tepesindeki ince ve kuru havadan yararlanarak net görüntüler çeken Kanada-Fransa Hawaii Teleskopu (CFHT) süpernovaları gözlemlemek için özel bir aygıt kullanıyordu.
Teleskopa takılan Çok Devirli Yakın Küme Tarama aygıtı, 2008-2010 yıllarında üç yalnız süpernovanın fotoğrafını çekti.
CFHT bu yıldızların ana galaksiden tümüyle koptuğundan emin olamadı (belki de yıldızlar görünmeyen başka bir soluk galaksiye aitti). Her durumda, Hubble Uzay Teleskopu’nun Gelişmiş Tarama Kamerası CFHT aygıtından 10 kat yüksek çözünürlüğe sahipti ve süpernovaların galaksilerden uzakta yalnız başına patladığını gösteriyordu.
Graham’a göre komşu galaksiler birbiriyle sürekli çekişiyor ve birbirinden yıldız koparıp uzaya savuruyor. Sürgün yıldızların az yukarıda sözünü ettiğimiz banliyö yıldızlardan farkı ise bunların kalabalık galaksi gruplarında yer alması. Birbirine yakın büyük galaksiler yıldızların yüzde 15’ini galaksi diskinden alıp ıssız galaksiler arası uzaya fırlatıyor.
Galaksi çarpışmalarına işaret ediyor
Galaksiler Evren’de başka galaksilerle çarpışıp onları yutarak büyüyor. Büyük galaksiler zaman içinde yakındaki cüce galaksileri veya diğer büyük galaksileri bünyesine katarak dev yıldız adalar haline geliyor. Melissa Graham sürgün yıldızları inceleyerek galaksilerin zamanla nasıl değişim geçirdiğini anlamaya çalışıyor:
“Kümeler arası yıldızların gerçekten de Tip Ia süpernova olarak patladığına dair en iyi kanıtları sağladık ve bu öksüz süpernovaların kümeler arası yıldız popülasyonunu saymakta kullanılabileceğini kanıtladık. Bu da en uzak galaksi kümelerini incelemek için yeni teknikler geliştirmemizi sağlayacak.”
Yıldız kümesinde patlayan ilk süpernova
Graham ile meslektaşları başka bir keşif daha yaptı ve CFHT’nin tespit ettiği dördüncü süpernovanın da kırmızı renkli yuvarlak bir bölgede bulunduğunu anladı. Bu süpernova küçük bir galaksinin veya küresel yıldız kümesinin içinde patlamış olabilirdi.
Bu doğruysa astronomlar ilk kez galaksi değil de yıldız kümelerinin içinde patlayan bir süpernova bulmuş oldular. Yıldız kümeleri birkaç milyon yıldız içeriyor ve bunlarda da süpernova görülmesi galaksilerin yapısal özelliklerinin sanılandan farklı olabileceğini gösteriyor.
“Küresel kümelerde daha az yıldız olduğu için daha az sayıda süpernova görmeyi bekliyoruz” diyor Graham: “Elimizdeki fotoğraflar belki de bunun ilk kanıtı ve bu kanıt düşük kütleli galaksilerle küresel kümelerde sanılandan daha çok süpernova patladığını gösteriyor olabilir.”
Korkmayın, uzakta patladı
Hubble’ın sürgün yıldızları bizden 1 milyar ışık yılı uzaktaki galaksi kümelerinin yakınında görüntülendi. Galaksimize ait olmayan bu yıldızlar bize zarar vermeyecek kadar uzakta patladı.
Graham Tip Ia süpernovaların genellikle çift yıldız sistemlerinde görüldüğünü söylüyor. Yıldızlardan biri eşinden gaz çalıp kütlesini artırıyor. Ardından şişip patlıyor:
“Ancak bu sonu iyi biten bir aşk hikayesi değil. Yoldaş yıldız eşine çok yaklaşan düşük kütleli bir beyaz cüce olabilir. Çok yoğun ve sert cisimler olan yıldız artığı beyaz cüceler bile diğer yıldıza çok yaklaşınca parçalanarak gazdan oluşan bir diske dönüşebilir. Ardından vampir yıldız sarmallar çizerek üstüne düşen gaz halkasını yutacaktır.”
“Diğer seçenekte ise bu kez beyaz cüce normal bir yıldızın dış katmanlarından gaz çalarak kütlesini artırabilir. Her iki durumda da gaz çalan yıldızın kütlesi artırıyor ve nihayet kendi üstüne çöken yıldız Tip Ia süpernova halinde patlıyor.”
Süpernova patlamalarıyla ilgili daha fazla bilgi edinmek için yazımızdaki linkleri tıklayabilir ve bu ay içinde blogda yayınlanacak olan özel süpernova dosyasını sabırsızlıkla bekleyebilirsiniz. Birbirinden ilginç haberlerle yeni haftada görüşmek üzere. 🙂
1Bilimsel kaynak: http://arxiv.org/pdf/1505.03407.pdf.
