10.000 yıldan daha uzun bir süre önce yakın karşılaşma, yığılma diskinde spiralleri karıştırdı

Çin Bilimler Akademisi’nin Şanghay Astronomik Gözlemevi’nden (SHAO) yardımcı araştırmacı olan Dr. Lu Xing ve Yunnan Üniversitesi, Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi ve Max Planck Enstitüsü’nden ortak çalışanlar, yüksek çözünürlüklü gözlemsel yöntemleri kullandılar. Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizisi’nden (ALMA) elde edilen veriler, Galaktik Merkezde devasa bir önyıldız diski keşfetmek ve sarmal kollarının nasıl oluştuğunu belirlemek için.

Grubun araştırması, bu diskin yakındaki bir nesneyle yakın temastan rahatsız olduğunu ve böylece sarmal kolların oluşumuna yol açtığını gösteriyor. Bu bulgu, kütleli yıldızların oluşumunun, yığılma diskleri ve geçişler yoluyla, düşük kütleli yıldızlarınkine benzer olabileceğini göstermektedir.

Sonuçlar yayınlandı Doğa Astronomi 30 Mayıs’ta.

Yıldızların oluşumu sırasında, yeni doğan yıldızların etrafında yığılma diskleri oluşur. “Önyıldız diskleri” olarak da bilinen bu yığılma diskleri, yıldız oluşumunda önemli bir bileşendir. Biriktirme diskleri sürekli olarak gazları çevreden ön yıldızlara besler. Bu anlamda yıldızların doğup büyüdüğü yıldız beşikleridir.

Devasa önyıldızlar için, özellikle de 30 güneş kütlesinden fazla olan erken O-tipi olanlar için, oluşumlarında yığılma disklerinin rolü açık değildir.

Dünya’dan yaklaşık 26.000 ışıkyılı uzaklıkta bulunan Galaktik Merkez, eşsiz ve önemli bir yıldız oluşum ortamıdır. Süper kütleli kara delik Sgr A*’nın yanı sıra, Galaktik Merkez, çoğunlukla moleküler hidrojen (H) formundaki yoğun moleküler gazdan oluşan büyük bir rezervuar içerir.₂), yıldız oluşumunun hammaddesidir. Gaz, yerçekimi çöküşü başladığında yıldız oluşturmaya başlar.

Bununla birlikte, Galaktik Merkezdeki ortam, tümü bu bölgedeki yıldız oluşumunu önemli ölçüde etkileyen güçlü türbülans ve güçlü manyetik alanların yanı sıra Sgr A*’dan gelen gelgit kuvvetleri ile benzersizdir.

Galaktik Merkez ile Dünya arasındaki mesafe çok büyük olduğundan ve ön plandaki karmaşık kirlilikler mevcut olduğundan, Galaktik Merkez çevresindeki yıldız oluşum bölgelerinin doğrudan gözlemleri zor olmuştur.

Dr. Lu liderliğindeki araştırma ekibi, 40 miliyay saniyelik bir çözünürlük elde etmek için ALMA’nın uzun temel gözlemlerini kullandı. Bu çözünürlüğün ne kadar iyi olduğu hakkında bir fikir edinmek için, Şanghay’daki bir gözlemcinin Pekin’de bir futbol topunu kolayca tespit etmesine izin verecekti.

Bu yüksek çözünürlüklü, yüksek hassasiyetli ALMA gözlemleriyle, araştırmacılar Galaktik Merkezde bir yığılma diski keşfettiler. Diskin çapı yaklaşık 4.000 astronomik birimdir ve Güneş’in yaklaşık 32 katı kütleye sahip, erken dönem O-tipi bir yıldızı çevreler. Bu sistem, toplanma disklerine sahip en büyük kütleli önyıldızlar arasındadır ve Galaktik Merkezdeki bir önyıldız diskinin ilk doğrudan görüntüsünü temsil eder.

Bu keşif, devasa erken-O tipi yıldızların, yığılma disklerini içeren bir oluşum aşamasından geçtiğini gösteriyor ve bu sonuç, Galaktik Merkez’in eşsiz ortamı için geçerli.

Daha da ilginç olanı, diskin açıkça iki spiral kol göstermesidir. Bu tür kollar genellikle sarmal gökadalarda bulunur, ancak önyıldız disklerinde nadiren görülür. Genel olarak, yerçekimi kararsızlığının neden olduğu parçalanma nedeniyle yığılma disklerinde spiral kollar ortaya çıkar. Ancak, bu araştırmada keşfedilen disk sıcak ve çalkantılı olduğundan kendi yerçekimini dengeleyebiliyor.

Bu fenomeni açıklamaya çalışırken, araştırmacılar alternatif bir açıklama önerdiler – spirallerin dışsal tedirginlik tarafından indüklendiği. Araştırmacılar, bu açıklamayı, diskten birkaç bin astronomik birim uzakta yaklaşık üç güneş kütlesi -muhtemelen dış bozulmanın kaynağı- olan bir nesneyi tespit ettikten sonra önerdiler.

Bu önermeyi doğrulamak için araştırmacılar, bu nesnenin birkaç düzine olası yörüngesini hesapladılar. Bu yörüngelerden sadece birinin diski gözlemlenen seviyeye getirebileceğini buldular. Ardından, izinsiz giren nesnenin yörüngesini izlemek için Şanghay Astronomik Gözlemevi’nin yüksek performanslı süper bilgi işlem platformunda sayısal bir simülasyon gerçekleştirdiler. Bilim adamları, 10.000 yıldan daha uzun bir süre önce, diskte spiraller yaratacakken, disk tarafından uçan nesnenin tüm tarihini başarılı bir şekilde yeniden üretebildiler.

Dr. Lu, “Analitik hesaplamalar, sayısal simülasyon ve ALMA gözlemleri arasındaki güzel eşleşme, diskteki spiral kolların izinsiz giren nesnenin geçişinin kalıntıları olduğuna dair sağlam kanıtlar sağlıyor” dedi.

Bu bulgu, yıldız oluşumunun erken evrim aşamalarındaki birikim disklerinin, uçuşlar gibi sık dinamik süreçlere tabi olduğunu ve bu süreçlerin yıldızların ve gezegenlerin oluşumunu önemli ölçüde etkileyebileceğini açıkça göstermektedir.

İlginç bir şekilde, bizim güneş sistemimizde de uçuşlar gerçekleşmiş olabilir: Scholz’s Star olarak bilinen ikili bir yıldız sistemi, yaklaşık 70.000 yıl önce güneş sisteminin yanından uçtu, muhtemelen Oort bulutunun içinden geçerek iç güneş sistemine kuyruklu yıldızlar gönderdi.

Mevcut çalışma, daha büyük kütleli yıldızlar için, özellikle Galaktik Merkez çevresindeki yüksek yıldız yoğunluklu ortamda, bu tür uçuşların da sık olması gerektiğini öne sürüyor. “Bu devasa protoyıldızın oluşumu, güneş gibi düşük kütleli kuzenlerine benzer, yığılma diskleri ve uçuş olayları dahil. Yıldız kütleleri farklı olsa da, yıldız oluşumundaki bazı fiziksel mekanizmalar aynı olabilir. Bu, çözüm için önemli ipuçları sağlar. devasa yıldız oluşumunun gizemi,” dedi Dr. Lu.