Hubble ve Webb, Vega’nın etrafındaki şaşırtıcı derecede pürüzsüz diski araştırıyor

Carl Sagan’ın 1985 tarihli romanından uyarlanan 1997 yapımı “Contact” filminde baş karakter bilimcisi Ellie Arroway (aktör Jodi Foster tarafından canlandırılmıştır), Vega yıldızına uzayda yapılmış bir solucan deliği yolculuğuna çıkar. Yıldızı çevreleyen enkazdan oluşan bir kar fırtınasının içinde ortaya çıkıyor; ancak görünürde hiçbir gezegen yok.

Görünüşe göre yapımcılar bunu doğru yapmışlar.

Tucson Arizona Üniversitesi’nden gökbilimcilerden oluşan bir ekip, Vega’yı çevreleyen yaklaşık 100 milyar mil çapındaki enkaz diskine benzeri görülmemiş derinlemesine bir bakış için NASA’nın Hubble ve James Webb uzay teleskoplarını kullandı.

Araştırma ekibinin bir üyesi olan Arizona Üniversitesi’nden Andras Gáspár, “Hubble ve Webb teleskopları arasında Vega’nın çok net bir görüntüsünü elde edersiniz. Bu gizemli bir sistem çünkü baktığımız diğer yıldız çevresi disklere benzemiyor” dedi. “Vega diski pürüzsüz, gülünç derecede pürüzsüz.”

Araştırma ekibi için en büyük sürpriz, bir veya daha fazla büyük gezegenin kar traktörleri gibi önden görülen diski delip geçtiğine dair hiçbir açık kanıtın bulunmamasıydı. Webb bulgularını sunan makalenin başyazarı Arizona Üniversitesi’nden Kate Su, “Bu, ötegezegen sistemleri arasındaki menzili ve çeşitliliği yeniden düşünmemizi sağlıyor” dedi.

Webb, güneşimizden 40 kat daha parlak olan cızırtılı mavi-beyaz yıldızın etrafında dönen kum büyüklüğündeki parçacıklardan oluşan bir diskten gelen kızılötesi parıltıyı görüyor. Hubble, bu diskin yıldız ışığını yansıtan duman kıvamından daha büyük olmayan parçacıkların bulunduğu dış halesini yakalıyor.

Vega enkaz diskindeki tozun dağılımı katmanlıdır çünkü yıldız ışığının basıncı küçük tanecikleri büyük taneciklerden daha hızlı iter. Hubble bulgularını sunan makalenin baş yazarı Arizona Üniversitesi ekibinden Schuyler Wolff, “Farklı fizik türleri, farklı büyüklükteki parçacıkları farklı konumlara yerleştirecektir” dedi. “Toz parçacıklarının boyutlarının sıralandığını görmemiz, yıldız çevresi disklerdeki altta yatan dinamikleri anlamamıza yardımcı olabilir.”

Vega diski, yıldızdan yaklaşık 60 AU (astronomik birim) uzaklıkta (Neptün’ün güneşe olan mesafesinin iki katı kadar) ince bir boşluğa sahiptir, ancak bunun dışında yıldızın parıltısında kaybolana kadar tamamen pürüzsüzdür. Araştırmacılar, bunun, güneş sistemimizde olduğu gibi büyük yörüngelerde dolaşan, en azından Neptün kütlesine kadar bir gezegenin olmadığını gösterdiğini söylüyor.

“Yıldız çevresi diskler arasında ne kadar çeşitlilik olduğunu ve bu çeşitliliğin altta yatan gezegen sistemleriyle nasıl bağlantılı olduğunu ayrıntılı olarak görüyoruz. Gezegen sistemleri hakkında çok şey öğreniyoruz – ne olabileceğini göremesek bile. gizli gezegenler” diye ekledi Su. “Gezegen oluşumu sürecinde hala pek çok bilinmeyen var ve Vega’nın bu yeni gözlemlerinin gezegen oluşumu modellerini sınırlamaya yardımcı olacağını düşünüyorum.”

Disk çeşitliliği

Yeni oluşan yıldızlar, oluştukları bulutun düzleşmiş kalıntısı olan toz ve gaz diskinden malzeme biriktirir. 1990’ların ortalarında Hubble, yeni oluşan birçok yıldızın etrafında diskler buldu. Diskler muhtemelen gezegen oluşumu, göçü ve bazen de yıkım alanlarıdır.

Vega gibi tamamen olgunlaşmış yıldızlar, yörüngedeki asteroitler arasında devam eden “çarpışan araba” çarpışmaları ve buharlaşan kuyruklu yıldızlardan gelen döküntülerle zenginleşen tozlu disklere sahiptir. Bunlar, Vega’nın (Güneşimiz Vega’dan yaklaşık on kat daha yaşlıdır) bugünkü 450 milyon yıllık yaşına kadar hayatta kalabilen ilkel cisimlerdir.

Güneş sistemimizdeki toz (Zodyak ışığı olarak görülür), saniyede yaklaşık 10 ton hızla toz püskürten küçük cisimler tarafından da yenilenir. Bu toz gezegenler tarafından etrafa itilir. Bu, diğer yıldızların etrafındaki gezegenleri, onları doğrudan görmeden, yalnızca toz üzerindeki etkilerine tanık olarak tespit etmeye yönelik bir strateji sağlar.

Wolff, “Vega alışılmadık olmaya devam ediyor” dedi. “Vega sisteminin mimarisi, Jüpiter ve Satürn gibi dev gezegenlerin, Vega’da olduğu gibi tozun yayılmasını engellediği kendi güneş sistemimizden oldukça farklı.”

Karşılaştırma için, yakınlarda Vega ile yaklaşık aynı mesafe, yaş ve sıcaklığa sahip olan Fomalhaut adında bir yıldız var. Ancak Fomalhaut’un yıldızlararası mimarisi Vega’nınkinden oldukça farklı. Fomalhaut’un iç içe geçmiş üç enkaz kuşağı vardır.

Gezegenlerin, Fomalhaut’un etrafında yerçekimsel olarak tozu halkalar halinde sıkıştıran çoban cisimleri olduğu öne sürülüyor, ancak henüz hiçbir gezegen kesin olarak tanımlanmadı. “Vega ve Fomalhaut yıldızları arasındaki fiziksel benzerlik göz önüne alındığında, neden Fomalhaut gezegen oluşturabilmiş gibi görünüyor da Vega neden oluşturamadı?” dedi araştırma ekibinin bir üyesi olan Arizona Üniversitesi’nden ekip üyesi George Rieke.

Wolff, “Fark nedir? Bu farkı yıldızın çevresindeki ortam mı, yoksa yıldızın kendisi mi yarattı? Şaşırtıcı olan şey, her ikisinde de aynı fiziğin iş başında olmasıdır” diye ekledi.

Olası gezegensel inşaat sahalarına dair ilk ipucu

Yaz takımyıldızı Lyra’da bulunan Vega, kuzey gökyüzündeki en parlak yıldızlardan biridir. Vega efsanedir çünkü bir yıldızın etrafında dönen maddenin (muhtemelen gezegenlerin oluşmasına yarayan maddenin) potansiyel yaşam meskenleri olduğuna dair ilk kanıtı sunmuştur.

Bu durum ilk kez 1775 yılında Immanuel Kant tarafından öne sürülmüştü. Ancak 1984 yılında ilk gözlemsel kanıtın toplanması 200 yıldan fazla zaman aldı. NASA’nın IRAS (Kızılötesi Astronomi Uydusu) tarafından sıcak tozdan gelen şaşırtıcı miktarda kızılötesi ışık tespit edildi. Yıldızdan Plüton’un yörünge yarıçapının iki katı kadar uzanan bir kabuk veya toz diski olarak yorumlandı.

2005 yılında NASA’nın kızılötesi Spitzer Uzay Teleskobu, Vega’nın etrafındaki bir toz halkasının haritasını çıkardı. Bu durum ayrıca Caltech’in Mauna Kea, Hawaii’deki Milimetre-altı Gözlemevi ve ayrıca Şili’deki Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizisi (ALMA) ve ESA’nın (Avrupa Uzay Ajansı’nın) Herschel Uzay Teleskobu dahil olmak üzere milimetre-altı teleskoplar kullanılarak yapılan gözlemlerle de doğrulandı, ancak bu teleskopların hiçbiri çok fazla ayrıntı görebiliyordu.

Rieke, “Hubble ve Webb gözlemleri birlikte o kadar fazla ayrıntı sağlıyor ki bize Vega sistemi hakkında daha önce kimsenin bilmediği tamamen yeni bir şey anlatıyorlar” dedi.

İki makale Wolff Ve Su Arizona ekibinden ön baskıda mevcut arXiv sunucusunda yayınlanacak Astrofizik Dergisi.