Betelgeuse’un kaynayan yüzeyinde yeni bir dönüş

Betelgeuse, Orion takımyıldızında bulunan tanınmış bir kırmızı süperdev yıldızdır. Son zamanlarda, yalnızca parlaklığındaki değişiklikler bir patlamanın yakın olabileceğine dair spekülasyonlara yol açtığı için değil, aynı zamanda gözlemlerin beklenenden çok daha hızlı döndüğünü göstermesi nedeniyle de büyük ilgi gördü.

Bu ikinci yorum, Betelgeuse’un kaynama yüzeyinin en gelişmiş teleskoplarda bile dönüşle karıştırılabileceğini öne süren, Max Planck Astrofizik Enstitüsü’ndeki gökbilimcilerin liderliğindeki uluslararası bir ekip tarafından artık sorgulanıyor. Diğer gökbilimciler bu tür hipotezleri test etmek için yeni gözlemsel verileri aktif olarak analiz ediyorlar.

Kuzey yarımkürenin en parlak yıldızlarından biri olan Betelgeuse, Orion takımyıldızında çıplak gözle kolaylıkla bulunabilir. Betelgeuse bilinen en büyük yıldızlardan biridir. 1 milyar kilometreden büyük çapıyla güneşten neredeyse 1000 kat daha büyüktür. Eğer güneş sistemimizde olsaydı Jüpiter’e ulaşan atmosferiyle Dünya’yı yutardı.

Bu kadar büyük bir yıldızın hızlı dönmesi beklenemez. Evrimleri sırasında çoğu yıldız, açısal momentumu korumak için genişler ve döner. Bununla birlikte, son gözlemler Betelgeuse’un oldukça hızlı (saniyede 5 km) döndüğünü, evrimleşmiş tek bir yıldızın dönmesi gerekenden iki kat daha hızlı döndüğünü ileri sürdü.

Betelgeuse’un dönüşünün en belirgin kanıtı Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizisinden (ALMA) geldi. ALMA’daki 66 anten, sanki tek bir dev teleskopmuş gibi birlikte çalışıyor. İki veya daha fazla antenin evrenden bir sinyal aldığı ve sinyali analiz etmek ve emisyon kaynağı hakkında bilgi elde etmek için güçlerini birleştirdiği, interferometri olarak bilinen bir teknik kullanıyorlar.

Gökbilimciler bu tekniği kullanarak Betelgeuse’un dış katmanında çift kutuplu bir radyal hız haritası keşfettiler: Yıldızın yarısı bize yaklaşıyor, diğer yarısı ise uzaklaşıyor gibi görünüyor. Bu gözlem, önceki çalışmalarla birlikte Betelgeuse’un hızla döndüğü yorumuna yol açtı.

Eğer Betelgeuse tam yuvarlak bir küre olsaydı, bu yorum açık bir durum olurdu. Ancak Betelgeuse’un yüzeyi, konveksiyon adı verilen fiziksel bir süreç tarafından yönetilen canlı bir dünyadır. Günlük yaşamımızda suyu kaynattığımızda konveksiyon gözlemleyebiliriz ancak Betelgeuse’de bu süreç çok daha şiddetlidir: Kaynayan kabarcıklar Dünya’nın güneş etrafındaki yörüngesi kadar büyük olabilir ve Betelgeuse yüzeyinin büyük bir bölümünü kaplar. İnsanlı herhangi bir uzay aracından daha hızlı, 30 km/s’ye varan bir hızla yükselip alçalıyorlar.

Bu fiziksel resme dayanarak Jing-Ze Ma, Ph.D. liderliğindeki uluslararası bir ekip. Max Planck Astrofizik Enstitüsü’ndeki öğrenci şimdi Betelgeuse’un dipolar hız haritasına alternatif bir açıklama sunuyor: Betelgeuse’un kaynama yüzeyi rotasyonu taklit ediyor. Yıldızın bir tarafında kaynayan kabarcıklardan oluşan bir küme yükselirken, diğer taraftan başka bir kabarcık grubu batıyor. ALMA teleskopunun sınırlı çözünürlüğü nedeniyle, bu tür konvektif hareketler gerçek gözlemlerde bulanıklaşacak ve bu da çift kutuplu hız haritasının ortaya çıkmasına neden olacaktır.

İş yayınlanan içinde Astrofizik Günlük Mektupları.

Ekip, dönmeyen kırmızı süperdev yıldızların 3 boyutlu radyasyon hidrodinamik simülasyonlarından sentetik ALMA görüntüleri ve milimetre-altı spektrumlar üretmek için yeni bir işlem sonrası paketi geliştirdi. Simülasyonların %90’ında, ALMA teleskopunda açıkça görülmeyen yüzeydeki büyük ölçekli kaynama hareketleri nedeniyle yıldızın birkaç km/s hızla döndüğü şeklinde yorumlanacaktır.

Betelgeuse’un hızlı dönüşünü daha iyi değerlendirmek için daha fazla gözlem yapılması gerekiyor ve ekip, daha yüksek uzaysal çözünürlüğe sahip gelecekteki gözlemler için tahminlerde bulundu. Neyse ki, diğer gökbilimciler 2022’de Betelgeuse’nin daha yüksek çözünürlüklü gözlemlerini zaten yaptılar. Yeni veriler şu anda analiz ediliyor, bu da tahminleri teste tabi tutacak ve Betelgeuse’nin maskesinin ortaya çıkmasına yardımcı olacak.

“Yıldızların çoğu, gece gökyüzündeki küçük ışık noktalarıdır. Betelgeuse o kadar inanılmaz derecede büyük ve yakında ki, en iyi teleskoplarla, kaynama yüzeyini gerçekten gözlemleyip inceleyebildiğimiz çok az sayıda yıldızdan biri. Hala hissediliyor.” Biraz bilim kurgu filmine benziyor, sanki onu yakından görmek için oraya seyahat etmişiz gibi” diyor ortak yazar Selma de Mink (Max Planck Astrofizik Enstitüsü’nün yöneticisi). “Ve sonuçlar çok heyecan verici. Eğer Betelgeuse hızla dönüyorsa, o zaman onun yörüngesinde dönen küçük bir yoldaş yıldızı yedikten sonra döndüğünü düşünüyoruz.”

CNRS’de gökbilimci olan ortak yazar Andrea Chiavassa, “Betelgeuse gibi kaynayan devasa yıldızlar hakkında hâlâ anlamadığımız çok şey var” diyor. “Gerçekte nasıl çalışıyorlar? Nasıl kütle kaybediyorlar? Dışarı akışlarında hangi moleküller oluşabilir? Betelgeuse neden aniden daha az parlak hale geldi? Bilgisayar simülasyonlarımızı giderek daha iyi hale getirmek için çok çalışıyoruz, ancak gerçekten inanılmaz verilere ihtiyacımız var. ALMA gibi teleskoplardan.”