Bu sanatçının çizimi, dev yıldızlardan oluşan ikili bir çifti resmediyor. Aynı moleküler buluttan doğmalarına rağmen, gökbilimciler genellikle ikili yıldızların kimyasal bileşimlerinde ve gezegen sistemlerinde farklılıklar tespit ediyor. Bu sistemdeki bir yıldızın üç küçük, kayalık gezegene ev sahipliği yaptığı, diğer yıldızın ise iki gaz devine ev sahipliği yaptığı gösteriliyor. Gemini South’un GHOST’unu kullanan bir gökbilimciler ekibi, bu farklılıkların yıldızların doğduğu ilkel moleküler buluttaki homojensizliklere kadar izlenebileceğini ilk kez doğruladı. Kaynak: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva (Spaceengine)/M. Zamani
Gökbilimciler, ikili yıldızların kimyasal yapılarındaki farklılıkların, oluşumlarının ilk evrelerinden kaynaklandığını doğruladılar.
Gemini Güney teleskopu kullanılarak yapılan son araştırmalar, ikili yıldızların kimyasal bileşimlerindeki farklılıkların, doğum bulutlarındaki ilkel koşullardan kaynaklandığını göstererek, önceki teorileri çürütüyor ve yıldız ve gezegen oluşumunun daha karmaşık bir süreç olduğunu öne sürüyor.
Yıldızların %85’inin ikili sistemlerde, hatta bazılarının üç veya daha fazla yıldız içeren sistemlerde bulunduğu tahmin ediliyor. Bu yıldız çiftleri, aynı moleküler buluttan birlikte doğar ve çok sayıda kimyasal yapı taşını paylaşırlar. Bu nedenle, gökbilimciler bunların neredeyse aynı bileşimlere ve gezegen sistemlerine sahip olmasını bekler. Ancak, durum her zaman böyle değildir. Bazı açıklamalar, bu farklılıkların yıldızların evrimleşmesinden sonra meydana gelen olaylardan kaynaklandığını öne sürse de, bir gökbilimciler ekibi, bu farklılıkların aslında yıldızlar oluşmaya başlamadan önce bile ortaya çıkabileceğini ilk kez doğruladı.
Arjantin’deki Astronomi, Dünya ve Uzay Bilimleri Enstitüsü’nden (ICATE-CONICET) Carlos Saffe liderliğindeki ekip, ABD Ulusal Bilim Vakfı tarafından kısmen desteklenen ve NSF tarafından işletilen Uluslararası Gemini Gözlemevi’nin yarısı olan Şili’deki Gemini Güney teleskopunu kullandı NOIRLab. Yeni, hassas Gemini Yüksek Çözünürlüklü Optik Spektrograf (GHOST) ile ekip, bir çift dev yıldızın yaydığı farklı ışık dalga boylarını veya spektrumlarını inceledi ve bu da kimyasal yapılarında önemli farklılıklar olduğunu ortaya koydu. Saffe, “GHOST’un son derece yüksek kaliteli spektrumları benzeri görülmemiş bir çözünürlük sundu,” dedi ve “yıldızların yıldız parametrelerini ve kimyasal bolluklarını mümkün olan en yüksek hassasiyetle ölçmemize olanak sağladı.” Bu ölçümler, bir yıldızın diğerine göre daha fazla ağır element bolluğuna sahip olduğunu ortaya koydu. Bu tutarsızlığın kökenini çözmek için ekip benzersiz bir yaklaşım kullandı.
Kompozisyon Varyasyonlarının Arkasındaki Teorileri Keşfetmek
Önceki çalışmalar, ikili yıldızlar arasında gözlemlenen kimyasal farklılıklar için üç olası açıklama önermiştir. Bunlardan ikisi, yıldızların evriminde çok iyi gerçekleşebilecek süreçleri içerir: atomik difüzyon veya kimyasal elementlerin her yıldızın sıcaklığına ve yüzey çekimine bağlı olarak gradyan katmanlarına yerleşmesi; ve bir yıldızın bileşiminde kimyasal varyasyonlara neden olacak küçük, kayalık bir gezegenin yutulması.
Üçüncü olası açıklama yıldızların oluşumunun başlangıcına geri dönerek farklılıkların moleküler bulut içindeki ilkel veya önceden var olan düzensizlik alanlarından kaynaklandığını öne sürer. Daha basit bir ifadeyle, moleküler bulutta kimyasal elementlerin eşit olmayan bir dağılımı varsa, o bulut içinde doğan yıldızlar, her birinin oluştuğu yerde hangi elementlerin mevcut olduğuna bağlı olarak farklı bileşimlere sahip olacaktır.
Şimdiye kadar yapılan çalışmalar üç açıklamanın da olası olduğu sonucuna vardı; ancak bu çalışmalar yalnızca ana dizi ikililerine odaklandı. ‘Ana dizi’ bir yıldızın varlığının çoğunu geçirdiği aşamadır ve Evren’deki yıldızların çoğunluğu Güneşimiz de dahil olmak üzere ana dizi yıldızlarıdır. Bunun yerine Saffe ve ekibi iki dev yıldızdan oluşan bir ikili gözlemledi. Bu yıldızlar son derece derin ve güçlü türbülanslı dış katmanlara veya konvektif bölgelere sahiptir. Bu kalın konvektif bölgelerin özellikleri nedeniyle ekip üç olası açıklamadan ikisini eleyebildi.
Konvektif Bölgeler ve Ortadan Kaldırma Teorileri
Konvektif bölge içindeki sıvının sürekli dönmesi, malzemenin katmanlara yerleşmesini zorlaştırırdı, bu da dev yıldızların atomik difüzyonun etkilerine karşı daha az hassas olacağı anlamına gelirdi; bu da ilk açıklamayı ortadan kaldırır. Kalın dış katman ayrıca, bir gezegen yutulmasının bir yıldızın bileşimini çok fazla değiştirmeyeceği anlamına gelirdi; çünkü yutulan malzeme hızla seyreltilirdi; bu da ikinci açıklamayı ortadan kaldırır. Bu, moleküler bulut içindeki ilkel homojensizlikleri doğrulanmış açıklama olarak bırakır. Saffe, “Bu, gökbilimcilerin ikili yıldızlar arasındaki farklılıkların oluşumlarının en erken aşamalarında başladığını doğrulayabildikleri ilk zamandır,” dedi.
“GHOST cihazının sağladığı hassas ölçüm yeteneklerini kullanarak, Gemini South artık doğdukları ortamı ortaya çıkarmak için yaşamlarının sonundaki yıldızların gözlemlerini topluyor,” diyor Uluslararası Gemini Gözlemevi NSF program direktörü Martin Still. “Bu bize yıldızların oluştuğu koşulların milyonlarca veya milyarlarca yıl boyunca tüm varoluşlarını nasıl etkileyebileceğini keşfetme yeteneği veriyor.”
Bu çalışmanın üç sonucu özellikle önemlidir. Birincisi, bu sonuçlar gökbilimcilerin neden bu kadar farklı gezegen sistemlerine sahip ikili yıldızlar gördüklerine dair bir açıklama sunmaktadır. Saffe, “Farklı gezegen sistemleri, ana yıldızlarının etrafında farklı mesafelerde dönen ve yaşamı destekleme potansiyeli çok farklı olabilecek çok farklı gezegenler – kayalık, Dünya benzeri, buz devleri, gaz devleri – anlamına gelebilir” dedi.
İkinci olarak, bu sonuçlar kimyasal etiketleme kavramına, yani aynı ortamdan veya yıldız kreşinden gelen yıldızları tanımlamak için kimyasal bileşimlerin kullanılmasına, farklı kimyasal bileşimlere sahip yıldızların bile aynı kökene sahip olabileceğini göstererek önemli bir meydan okuma oluşturmaktadır.
Son olarak, daha önce bir yıldızın yüzeyindeki gezegen çarpışmalarına atfedilen gözlemlenen farklılıkların da gözden geçirilmesi gerekecektir; çünkü bunların artık yıldızın yaşamının en başından beri var olduğu düşünülebilir.
“İlk kez, ilkel farklılıkların gerçekten mevcut olduğunu ve ikiz yıldızlar arasındaki farklılıklardan sorumlu olduğunu göstererek, yıldız ve gezegen oluşumunun başlangıçta düşünülenden daha karmaşık olabileceğini gösteriyoruz,” dedi Saffe. “Evren çeşitliliği sever!”
Referans: C. Saffe, P. Miquelarena, J. Alacoria, E. Martioli, M. Flores, M. Jaque Arancibia, R. Angeloni, E. Jofré, J. Yana Galarza tarafından “GHOST kullanılarak kimyasal farklılıkların kökeninin çözülmesi” , E. González ve A. Collado, 26 Şubat 2024, Astronomi ve Astrofizik.
DOI: 10.1051/0004-6361/202449263