Çarpışmayla Doğan Aşırı Kütleli Beyaz Cüce
Uluslararası bir gökbilimci ekibi, NASA/ESA Hubble Uzay Teleskobu’nu kullanarak evrende nadir rastlanan bir yıldız türü keşfetti: Aşırı kütleli bir beyaz cüce. Ancak bu gökcisminin kökeni, tek bir yıldızın evriminden değil, bir beyaz cücenin başka bir yıldızla birleşmesinden geliyor. Bu olağandışı bulgu, Hubble’ın morötesi gözlemlerinin sağladığı hassasiyet sayesinde mümkün oldu ve bilim insanlarına, bu tür “çarpışma ürünü” beyaz cücelerin düşündüğümüzden daha yaygın olabileceğini işaret ediyor.
Konuyla ilgili araştırmanın sonuçları Nature Astronomy dergisinde yayımlandı.
WD 0525+526, Hubble Uzay Teleskobu'nun (HST) ultraviyole spektroskopisi sayesinde atmosferinde karbon tespit edilen, hidrojen bakımından zengin bir beyaz cüce. Kaarbon elementi yaşam açısından önemli bir yapı taşı...
Karbon bolluğu (log(C/H) = −4.62), daha önce keşfedilen altı benzer beyaz cüceye göre 4-5 kat daha düşük. Bu nedenle, karbon ancak ultraviyole dalga boylarında gözlemlenebiliyor.
Bu beyaz cüce, 1.20 güneş kütlesine sahip ve "Q-dalı" denilen özel bir soğuma evresinde (Gaia verileriyle tespit edilen bir yıldız popülasyonu).
Yıldız birleşmelerinin kanıtı: Bu tür beyaz cüceler, iki yıldızın birleşmesi sonucu oluşmuş olabilir. Bu, süpernova patlamalarına yol açan bir evrim sürecinin izi olarak kabul ediliyor.
Bilinen beyaz cüce modellerinden farklı: Normalde beyaz cüceler tek yıldız evrimiyle oluşur ve kalın hidrojen/helyum katmanlarına sahiptir. Ancak bu çalışmada, hidrojen ve helyum katmanları beklenenden çok daha ince (10⁻¹³.₈ ve 10⁻¹².₆ kat daha az). Bu da bir birleşme geçmişine işaret ediyor.
Yeni bir fiziksel süreç: Yüzeydeki düşük karbon bolluğu, "yarı-konveksiyon" (semi-convection) adı verilen bir süreçle açıklanıyor. Bu, hidrojen katmanının üstte kalmasını ve karbonun sadece kısmen karışmasını sağlıyor. Bu mekanizma, beyaz cüce modellerinde genellikle göz ardı ediliyordu.
,Normal beyaz cüceler: Tek yıldız evrimiyle oluşurlar, kalın hidrojen/helyum katmanları vardır ve karbon yüzeyde görünmez.
WD 0525+526 Birleşme kökenli: İki yıldızın birleşmesiyle oluşmuş, bu yüzden hidrojen/helyum katmanları çok ince.
Karbon atmosferde: İç kısımdan yüzeye konveksiyonla taşınmış, ancak yarı-konveksiyon sayesinde tamamen karışmamış.
Beyaz Cüceler Nedir?
Bir yıldız, çekirdeğinde hidrojen yakıtını tükettiğinde ömrünün son evresine girer. Kütlesi çok büyük olmayan yıldızlar —Güneş gibi— çekirdeklerindeki değişim nedeniyle dış katmanlarını uzaya savurur. Geriye kalan yoğun çekirdek, Dünya büyüklüğünde ama son derece yoğun bir gökcismi olarak “beyaz cüce”ye dönüşür. Bu cisimlerin çekirdeği genellikle karbon-oksijen ya da oksijen-neon karışımından oluşur. Güneş’in de yaklaşık 5 milyar yıl sonra bu kadere uğrayacağı öngörülüyor.
Teorik olarak beyaz cüceler Güneş’in yaklaşık 1,4 katı kütleye ulaşabilir. Fakat Güneş’ten daha ağır beyaz cüceler nadirdir. “Aşırı kütleli beyaz cüce” denilen bu özel türler ya tek başına çok büyük bir yıldızın evriminden doğar ya da iki yıldızın birleşmesiyle meydana gelir.
WD 0525+526 Beyaz Cücesi: Farklı Bir Hikâye
Hubble’ın Kozmik Kökenler Tayfölçeri ile incelenen WD 0525+526 adlı beyaz cüce, Dünya’dan yalnızca 128 ışık yılı uzaklıkta bulunuyor. Güneş’ten yüzde 20 daha ağır olan bu cisim, görünür ışıkta tipik bir beyaz cüce gibi görünüyor. Ancak Hubble’ın morötesi tayfında sıra dışı bir şey belirdi: Atmosferinde karbon izleri.
Normal koşullarda, tek yıldız evrimiyle oluşan beyaz cücelerin kalın hidrojen ve helyum atmosferi, çekirdekteki karbonu ve oksijeni gizler. Spektrumlarında bu elementlere rastlanmaz. Ancak WD 0525+526’da karbonun görünmesi, daha şiddetli bir kökenin habercisidir: İki yıldızın çarpışması. Bu tür birleşmeler sırasında hidrojen ve helyum atmosferleri büyük ölçüde yok olur, çekirdekteki karbonun yukarıya doğru çıkmasına izin verir.
Çalışmanın baş araştırmacısı, Warwick Üniversitesi’nden Boris Gaensicke, keşfi şöyle yorumluyor:
“Başta sıradan bir beyaz cüce gibi görünüyordu, ama Hubble’ın morötesi gözleri bize bambaşka bir hikâye anlattı. Tanıdığımızı sandığımız birine yeni bir soru sormak gibi.”
İlk Morötesi Tanı
Bu keşif, bir beyaz cücenin çarpışma sonucu doğduğunun ilk kez morötesi tayf analiziyle ortaya konulması açısından tarihi bir ilk. Daha önce yalnızca altı beyaz cüce, görünür ışıkta karbon izleriyle bu şekilde tanımlanabilmişti. Hepsi, 2019’da ESA’nın Gaia misyonuyla yapılan gözlemlerde beklenenden daha mavi çıkan yıldızlar arasında tespit edilmişti. WD 0525+526 ise bu grubun en sıra dışı üyesi.
Yaklaşık 21.000 Kelvin sıcaklığa ve 1,2 Güneş kütlesine sahip olan bu cisim, hem en sıcak hem de en ağır birleşme ürünü beyaz cüce olarak öne çıkıyor. Ancak bu noktada araştırmacıları düşündüren bir gizem vardı: Daha soğuk beyaz cücelerde karbon, konveksiyon adı verilen karışım süreciyle atmosfere çıkabiliyordu. Fakat WD 0525+526 çok sıcak olduğu için konveksiyon gerçekleşemezdi.
Çözüm, “yarı-konveksiyon” denen daha ince bir süreçte bulundu. Bu mekanizma, çok az miktarda karbonun yüzeye ulaşmasına imkân tanıyordu. Yine de WD 0525+526, bilinen en düşük karbon yoğunluğuna sahip birleşme ürünü: Atmosferindeki karbon, diğer örneklerden 100 bin kat daha az.
Hubble’ın Rolü
Bu kadar düşük karbon miktarı, Hubble’ın morötesi duyarlılığı olmasa tespit edilemeyecekti. Görünür dalga boylarında sıcak beyaz cücelerde karbon çizgileri çok zayıflar. Ancak morötesi tayfta bu sinyaller belirgin şekilde öne çıkar. Warwick Üniversitesi’nden Snehalata Sahu, “Gerekli hassasiyette morötesi tayf ölçümü yapabilen tek cihaz Hubble’ın Kozmik Kökenler Tayfölçeri’dir” diyerek bu noktaya dikkat çekiyor.
Araştırmacılar, WD 0525+526’nın öyküsünün yalnızca başlangıç olduğuna inanıyor. Çünkü bu keşif, sıradan görünen başka beyaz cücelerin de aslında çarpışma geçmişine sahip olabileceğini düşündürüyor. Çalışmanın eş liderlerinden Antoine Bedrad, “Karbon beyaz cücelerinin ne kadar yaygın olduğunu, görünürde ‘normal’ olan beyaz cücelerin arasında kaç tane birleşme ürünü saklandığını keşfetmek istiyoruz” diyor.
Bu araştırma, yalnızca beyaz cüce ikililerinin evrimini değil, aynı zamanda süpernova patlamalarına giden yolları da anlamamız açısından önemli. Çünkü bazı beyaz cüce birleşmeleri, evrenin en parlak ve yıkıcı olaylarından biri olan tip Ia süpernovaları tetikleyebiliyor.
Sonuç olarak, WD 0525+526’nın keşfi gökbilimciler için sadece bir yıldızın hikâyesi değil, aynı zamanda yıldız evriminin gizemli yönlerine açılan yeni bir kapı. Bu beyaz cüce, gökyüzüne baktığımızda gördüğümüzün her zaman göründüğü gibi olmayabileceğini hatırlatan sessiz bir kanıt niteliğinde.
Yorumlar