Saatte 4 Milyon Km ile Giden Hiper Hızlı Yıldız
NASA’nın Fermi Gama Işını Uzay Teleskopu, galakside saatte 4 milyon km hızla yol alan bir atarca keşfetti. Kendi çevresinde saniyede 8,7 kez dönen bu hiper hızlı nötron yıldızı o kadar hızlı gidiyor ki Dünya-Ay arasındaki ortalama 380 bin km’lik uzaklığı 6 dakikada kat edebilir. Peki hiper hızlı yıldızlar nasıl oluşuyor, neden bu kadar hızlı gidiyor ve galaksinin dışına çıkıyor mu?
Atarca nedir?
10 ila 20 km çapında olan ve kendi çevresinde süper hızlı dönen nötron yıldızlarına atarca (pulsar) diyoruz. Bilim insanları tarafından PSR J0002+6216 kod adıyla son derece yaratıcı bir şekilde kategorize edilen hiper hızlı yıldız ise ilk bakışta son derece sıradan bir atarca.
Sonuçta kardeşleri kendi çevresinde saniyede 800 kez gibi müthiş bir hızla dönebilirken, bu atarca yalnızca 8,7 kez dönüyor. Ancak, onu evrende ayrıcalıklı kılan başka bir özelliği var. Kısa adıyla J0002, bildiğimiz en hızlı yıldızlardan biri ve uzayda saniyede 1130 km hızla yol alıyor.
İlgili yazı: Gerçek Adem: İlk insan ne zaman yaşadı?
Neden bu kadar hızlı?
Bu sorunun cevabı nötron yıldızlarının nasıl oluştuğuna ve fizikteki momentum transferine bağlı: Nötron yıldızları, güneşten 10-29 kütleli yıldızların ömrünün sonunda patlayarak yok olmasından (süpernova) geriye kalan süper yoğun çekirdek kalıntılarıdır.
Düşünün; dev gibi bir yıldız kendi çevresinde yavaşça dönerken, patlamadan sonra geriye sadece 20 km genişliğinde bir nötron yıldızı kalıyor. Bu durumda geniş çaplı bir cismin dönme hızını dar çaplı cisme transfer etmiş oluyorsunuz.
Küçük cismin de bunu telafi etmek için kendi çevresinde çok hızlı dönmeye başlaması gerekiyor. Kısacası yeni oluşan bütün nötron yıldızları, kendi çevresinde saniyede yüzlerce kez dönen atarcalardır. Bunların dönme hızı zamanla yavaşlar.
Bilim insanları eskiden momentum transferi denilen bu olgunun nötron yıldızlarını uzaya gülle gibi fırlattığını sanıyordu. Uzayda saatte 3-4 milyon km hızla giden hiper hızlı yıldızların bir kaynağının da bu olduğu düşünülüyordu.
Ancak bu farklı
2014 yılından itibaren süper bilgisayarların gelişmesiyle yapılan yeni bilgisayar simülasyonları; süpernovaların bir yıldızı önce içten patlattığını, sonra patlamanın dış yüzeyine yayıldığını ve yıldızı son kez de arkadan patlatarak parçaladığını ortaya çıkardı. İşte bu yüzden atarcalar, hiper hızlı yıldızlar olarak uzaya gülle gibi fırlıyordu. Art patlamanın görünmez eli yıldızı uzaya fırlatıyordu.
İlgili yazı: Biyonik Böbrek ile Diyaliz Derdine Son
Biz nasıl gördük?
Uzaydaki göreli sabit yıldız fonunun önünde hızla giden parlak bir nötron yıldızını kolayca fark edeceğimizi düşünebilirsiniz. Ancak, bu hiç de kolay değil; çünkü nötron yıldızları parlak olsa da sadece 20 km çapındaki küçücük cisimler. Bu yüzden uzaktan bakınca çok soluk oluyorlar.
Bununla birlikte, J0002 atarcasının iğne gibi ince uzun kuyruğu, tıpkı bir kuyrukluyıldız gibi uzayda büyük bir alanı kaplayarak onu Fermi Gama Işını Uzay Teleskopu ile saptamamızı kolaylaştırdı. Şimdi diyeceksiniz ki “Hocam, nötron yıldızının kuyruğu olur mu?”
Olur ama bir şartla: Kendi bulutsusunun içinden geçmesi lazım. Ne de olsa nötron yıldızları, kendilerini doğuran yıldızın süpernova halinde patlamasından sonra uzaya ışık hızına yakın hızda saçılan dev küresel gaz bulutlarının içinden geçiyor.
Bu sırada güçlü manyetik alanlarıyla gazı yeniden iyonize ederek ışık saçmasını sağlıyor. Aynı zamanda gaz bulutunu mermi gibi yararak arkasında parlak bir kuyruk oluşturuyor.
Hiper hızlı yıldız detektifleri
New Mexico, Socorro’daki Ulusal Radyo Gökbilim Gözlemevi’nde (NRAO) çalışan astrofizikçi Frank Schinzel buna bir detay daha ekliyor: “Kuyruğu yandan ve galaktik toz diskini çapraz kesen bir açıdan gördük. Kuyruğu tam arkadan veya önden görseydik hiper hızlı yıldızı fark edemezdik.”
İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili
Halk projesi
J0002 atarcası 2017 yılında, Einstein@Home projesine internetten gönüllü katılan sıradan yurttaşlar tarafından keşfedildi. Sonuçta Fermi gibi uzay teleskopları çok büyük miktarda veri üretiyor. NASA en kritik verileri kendi bilgisayarlarında analiz ederken, geri kalanını da hem keşifleri hızlandırmak, hem de halkın bilimi sevgisini geliştirmek için yurttaş bilgisayarlarıyla paylaşıyor.
J0002 atarcası da bu tür dağıtık bir büyük veri analiz sistemi ve bulut bilişim yapısı ile keşfedildi. Sadece birkaç yıl içinde tek bilgisayarda 10 bin yıl sürecek veri analizi yapan kitle kaynak yurttaşlar, bugüne dek 23 gama ışını atarcası saptadılar.
Hiper hızlı yıldız nerede?
Bilinen en hiper hızlı yıldızlardan olan bu cisim, bizden 6500 ışık yılı uzakta, Koltuk Takımyıldızı’nda yer alıyor ve saniyede 8,7 kez dönerken güçlü gama ışınları yayıyor. Bunların kaynağı yıldızın yerçekimi ile çektiği ve güçlü manyetik alanı ile kutuplarından uzaya ışık hızına yakın hızda püskürttüğü rölativistik gaz jetleri. Sonuçta atarca gaz bulutlarının içinden geçiyor ve bunları kutuplarından püskürtüyor.
İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem
Nereden geldi?
Güneş’in kayıp ikizi yazısında belirttiğim gibi, galaksimizin diski üzerindeki yıldızlar bile rastgele yerçekimi etkisiyle uzaya sabun köpüğü gibi dağılıyor. Bu nedenle 4,56 milyar yıl yaşındaki Güneşimizin bile galaksimizde nerede oluştuğunu bilemeyeceğiz (En genel tahminle bile yanılabiliriz).
Ancak, hiper hızlı atarcanın yerini biliyoruz; çünkü bu nötron yıldızının Güneşimizde olmayan iki avantajı var: 1) Uzayda görebileceğimiz bir bulutsunun içinde, bir süpernova kalıntısında oluştu. 2) Uzayda geldiği yeri gösteren uzun bir kuyruğu var! Böylece biz de J0002 atarcasının 53 ışık yılı geride kalan CTB süpernova kalıntısından geldiğini öğrendik.
Bulutsuyu terk etmedi mi?
Elbette ki atarcamız çoktan oluştuğu gaz ve toz bulutunun dışına çıktı; ama kendi çevresinde hızla dönmeye devam ediyor. Bu sırada yıldızlararası gazın içinden geçiyor ve gazı burgu makarna gibi büküyor. Bu süreçte güçlü bir manyetik alan oluşturuyor ve gazı oluşturan atomları süper hızlı parlak bir kuyruk halinde arkasından püskürtüyor. Bu sayede uzayın derinliklerinde kuyruğunu koruyor.
İlgili yazı: Antimadde Evreni Neden Yok Etmedi?
Asıl gama ışını kaynağı
J0002 atarcasının hem kutuplarından uzaya gaz jetleri püskürttüğünü, hem de arkasında dev bir kuyruk oluşturduğunu söyledik. Ancak, bizim uzaktan görebildiğimiz kuyruk yıldızı takip eden ve arkaya uzanan büyük kuyruk. Nötron yıldızının kutup jetlerini görmemiz ise mümkün değil.
Bu detayı neden vurguladım derseniz: Fermi, hiper hızlı yıldızın doğrudan göremediğimiz kutup kuyruklarından saçtığı gama ışınlarını görüyor; ama kuyruğun nereye uzandığını, yani atarcanın nereden geldiğini başka bir teleskop dizisiyle keşfetmiş bulunuyoruz:
New Mexico’da yer alan ve 27 kundağı motorlu çanak antenden oluşan VLA radyo teleskop tarlası, bu büyük kuyrukta oluşan parçacıkların yaydığı radyo dalgalarını taradı. Böylece atarcanın nereden geldiğini buldu.
Atarca saati
Bilim insanları atarca zamanlama tekniğini kullandılar; yani hiper hızlı yıldızın kendi çevresinde dönme hızını, bu sırada yıldızlararası uzayda yarattığı burgaçların hareketiyle karşılaştırdılar. Böylece nötron yıldızının uzayda hangi yönde ve ne hızla yol aldığını ölçerek saniyede 1130 km hızla gittiğini buldular. Ancak, bunun için Fermi uzay teleskopunun 10 yıllık gözlem verilerini kullanmaları gerekti.
İlgili yazı: VPN Engelleme Başladı
Peki kaç yaşında?
Sonuç olarak J0002 atarcasının 10 bin yıl önce patlayan bir yıldızdan oluştuğunu biliyoruz. J0002 normal bir atarcadan 5 kat hızlı gidiyor ve uzayda atarcaların yüzde 99’undan daha hızlı yol alıyor. Öyle ki milyonlarca yıl sonra galaksimizin dışına çıkacak; çünkü Samanyolu’nun yerçekiminden kaçacak kadar yüksek bir hıza ulaşmış bulunuyor.
Yine de bir atarcanın kendini oluşturan süpernova patlamasının dışına çıkmasının zaman aldığına dikkat etmeliyiz: Ne de olsa süpernovanın oluşturduğu gaz ve toz bulutu, ilk başlarda uzayda ışık hızına yakın bir hızda genişliyor. Ardından yıldızlararası gazlara çarparak yavaşlıyor.
J0002 atarcası da kendi bulutsusunu 5000 yıl önce terk etmiş bulunuyor. Yine de neden özellikle bu atarcanın saatte 4 milyon km ile yol aldığını ve kardeşlerinin yüzde 99’undan daha hızlı gittiğini tam olarak bilmiyoruz. Yazının başında anlattığım süreçler etkili oluyor; ama uzaya top güllesi gibi fırlayan yıldızları açıklamak için başka bir teorimiz var:
Bu da orijinal yıldızın merkezinin nötron yıldızı halinde nasıl çöktüğüyle ilgili. Öyle ki çöken yıldız, önünde yavaş ilerleyen yoğun bir gaz kütlesi oluşturmuş olabilir. Bu da bir tür kütleçekim traktörü etkisi yaratarak yeni oluşan nötron yıldızını tıpkı bir traktörün römorku gibi kendine çekmiş olabilir.
Uzay yarışları
Bu durumda nötron yıldızının hiper hızlı gitmesini iki ana faktöre borçluyuz: 1) Patlama sırasında kendini arkadan itmiş olması ve 2) Patlama sırasında, yıldızın önünde büyük kütleli geçici bir yoğun gaz bulutu oluşması. Bu şok dalgası bulutunun da nötron yıldızını kendine çekmesi… Gerisi basit: Traktör bulutu dağılıyor ve uzayda hava olmadığı için atarcamız hız kesmeden yol alıyor.
İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt
En hızlı yıldız
Evrende bilinen en hızlı yıldız ise RX J0822-4300. Koduna boş verin. Bu, radyo dalgaları saçmayan ve sadece gama ile x-ışınları sayesinde tespit edebildiğimiz sessiz sakin bir nötron yıldızı. Üstelik saniyede 1500 km gibi müthiş bir hızla gidiyor. Yine de parlak diskinin yarıçapı 50 bin ışık yılını bulan Samanyolu’nun dışına çıkması milyonlarca yıl sürecek.
Peki hızını doğru mu ölçtük derseniz sormakta haklısınız: Sonuçta süpernova patlaması sırasında kendi poposuna bir şaplak indirerek saniyede 1500 km ile uzaya fırlayan en hızlı nötron yıldızları için bile bu çok yüksek bir hız. Aslında saniyede 1600 km’ye eşit olan teorik maksimuma çok yakın.
Bu nedenle bilim insanları, J0822’in uzaya ya süper kütleli bir kara delik tarafından yerçekimi sapan etkisiyle fırlatıldığını ya da teorik fiziği değiştirmemizi gerektiren bir kuark yıldızı olduğunu düşündüler. Ancak, 2012 yılında yapılan ölçümler, yıldızın hızının saniyede 672 km olduğunu gösterdi.
Buna karşın 3B uzaydaki uzak yıldızların hızını ölçmek zor. Dolayısıyla yeni ölçümün ne kadar doğru olduğunu bilmiyoruz. Yine de yazımıza konu olan J0002 atarcasının hızından (büyük kuyruğu sayesinde) oldukça eminiz ve her durumda, saniyede 1600 km hıza ulaşan yeni yıldızlar bulacağımızı biliyoruz. Bu nedenle hiper hızlı yıldız oluşum teorilerimizi ve hız ölçüm tekniklerini geliştiriyoruz.
İlgili yazı: Evren Bir Simülasyon mu?
Kaç yıldız var?
Bilim insanları Samanyolu’nda bugüne dek 20 hiper hızlı yıldız buldular ama toplam sayının 1000’i aştığını düşünüyorlar. Ayrıca hiper hızlı yıldızlar nötron yıldızı olmak zorunda değil. Örneğin, bilinen en hızlı yıldızlardan biri olan US-708 kod adlı O sınıfı alt cücenin hızı saniyede 1200 km’yi buluyor.
Bunun dışında, bilim insanları Samanyolu’ndan kaçan hiper hızlı yıldızlar kadar, başka galaksilerden gelip Samanyolu’na giren hızlı yıldızlar da olduğunu düşünüyor.
Elbette bunların Dünya’ya çarpma olasılıkları dikkate almayacak kadar düşük; çünkü hem uzay çok büyük hem de sayıları çok az. En kötü ihtimalle Güneş Sistemi’nin yakınından geçerken, sistemin en dış cismi olan Oort bulutundaki kuyrukluyıldızların bir kısmını üzerimize savurabilirler.
Peki evrende rekor kıran başka yıldızlar da var mı? Elbette! Evrenin en büyük yıldızı UY Scuti’yi, içinde kara delik olan yarım yıldızları ve kendi çevresinde yumurta şekli alacak kadar hızlı dönen en enerjik yıldızları hemen okuyabilirsiniz. Rüzgardan korunarak güneşin tadını çıkaracağınız güzel bir hafta sonu olsun.
Hiper Hızlı Yıldızlar
1Gaia and the Galactic Center Origin of Hypervelocity Stars
2Nearby high-speed stars in Gaia DR2
3The Fastest Unbound Stars in the Universe
