18 Ağustos 2010

Karadelik Olma Koşulu

Westerlund 1 genç yıldız kümesindeki magnetarlardan birini sembolize eden resim. Kümede yüzlerce çok büyük yıldız bulunmaktadır. Bilinen kurama göre 40 Güneş kütleli yıldızlar karadelik oluşturur. Ancak bu kümedeki yıldızların kütlesi 40 güneş kadar olmasına karşılık nötron yıldızına dönüşmüşler. Acaba karadelik olma sınırı nedir? (ESO/L. Calçada)

ESO’nun Çok Büyük Teleskop’unu kullanan Avrupalı gökbilimciler ilk kez bir magnetarın – alışılmadık bir nötron yıldızı türü – en az 40 Güneş kütleli bir yıldızdan oluştuğunu gösterdiler. Sonuçlar yıldızların nasıl evrimleştiği, bu kadar büyük kütleli bir yıldızın bir magnetar yerine karadelik olmasının beklendiği mevcut teoriler için büyük zorluklar arz ediyor. Bu, temel bir soruyu tekrar gün yüzüne çıkarıyor: bir yıldızın gerçekten bir karadelik olması için kütlesi ne kadar büyük olmalıdır?

Gökbilimciler sonuçlara ulaşmak için güney gökküresi takımyıldızlarından Ara’da (Sunak) bulunan 16 000 ışık yılı uzaklıktaki sıra dışı yıldız kümesi Westerlund1’i detaylı olarak incelediler. Gökbilimciler daha önceki çalışmalardan  (eso0510) Westerlund1’in  [1] bazıları bir milyon güneş parlaklığında ışıyan, bazılarının çapı Güneş’in çapının iki bin katı (Satürn’ün yörünge büyüklüğü kadar) olan yüzlerce çok büyük kütleli yıldız içeren en yakın süper küme olduğunu biliyorlardı.

Bu araştırma sonuçlarının açıklandığı makalenin  başyazarı Ben Ritchie şunları aktarıyor; “Eğer Güneş bu dikkat çekici kümenin merkezinde yer almış olsaydı, geceleyin gökyüzümüz dolunay parlaklığında yüzlerce yıldızla dolu olurdu.”

Çeşit çeşit ve alışılmamış yıldız nüfusuyla Westerlund1 fantastik bir yıldız bahçesidir. Kümede bulunan yıldızların bir şeyi paylaşıyorlar: küme tek bir yıldız oluşum olayı ile oluştuğundan hepsinin yaşı aynı, tahminen 3.5 ila 5 milyon yıl yaşındalar.

Bir magnetar (eso0831) süpernova patlamalarına maruz kalan bazı yıldızlardan oluşan olağanüstü güçlü – Dünya’nın bir milyon milyar katı kadar – bir manyetik alana sahip bir nötron yıldızı türüdür. Westerlund1 kümesi Samanyolu’nda bulunan bilinen birkaç magnetardan birine ev sahipliği yapmaktadır. Gökbilimciler magnetarın küme içindeki bulunduğu yer sayesinde en az 40 Güneş kütlesi büyüklüğünde olması gerektiğini sonucunu çıkardılar.

Westerlund1’de yer alan tüm yıldızlar aynı yaşta oldukları için, patlayan ve geride kalıntı olarak bir magnetar bırakan yıldız kümede yaşamlarını sürdüren diğer yıldızlardan daha kısa süre yaşamış olmalıdır. “Bir yıldızın ömrü doğrudan kütlesiyle bağlantılı olduğu için – daha büyük kütleli yıldız, daha az yaşar – eğer yaşamına devam eden diğer yıldızlardan bir tanesinin kütlesini ölçebilirsek, daha kısa yaşayıp magnetar haline gelen yıldızın daha büyük kütleli olduğundan emin olabiliriz. Bu türden olağanüstü manyetik nesnelerin nasıl oluştuğuna dair kabul edilen bir teori olmadığı için, bu büyük önem arz etmektedir.” diyor araştırma takımının lideri ve ortak yazar  Simon Clark.

Bununla birlikte gökbilimciler Westerlund1’de bulunan W13 örten çift sistemine ait yıldızları da araştırdılar, bu tür sistemlerde yıldızların hareketlerinden kütleleri doğrudan belirlenebiliyor.

Westerlund kümesinin ESO-2.2 metrelik teleskobuyla alınmış görüntüsü. (ESO)

Bu yıldızlarla karşılaştırdıklarında magnetar olan yıldızın en az 40 Güneş kütlesi kadar olması gerektiğini buldular. Bu, magnetarların normalde karadelik oluşturmalarını beklediğimiz bu kadar büyük kütleli yıldızlardan evrimleşebileceğini ilk kez ortaya koymaktadır. Önceki varsayımlar başlangıçta 10 ila 25 güneş kütlesindeki yıldızların nötron yıldızlarını, 25’ten büyük olanların ise karadelik ürettikleri şeklindeydi.

“Bu yıldızlar süpernova olarak patlamadan önce kütlelerinin onda dokuzunu kaybetmiş olmalılar, aksi takdirde bunun yerine bir karadelik meydana getirmeliydiler. Patlamadan önce bu kadar büyük bir kütle kaybı mevcut yıldız evrimi teorileri için büyük zorluklar arz etmektedir.” diyor ortak yazar Ignacio Negueruela.

“Buna bağlı olarak çetrefilli bir sorun ortaya çıkıyor; Güneş’ten kırk kat daha ağır olduğu halde çökerek karadelik oluşturmayı başaramayan bir yıldızın  daha ne kadar büyük kütleli olması gerekiyor.” diye bitiriyor ortak yazarlardan Norbert Langer

Gökbilimciler tarafından tercih edilen oluşum mekanizmasına göre magnetar olan – ata – yıldız yoldaş bir yıldızla birlikte doğmuş olmalı. Yıldızlar evrimleştiklerine birbirleriyle etkileşmeye başlar, yörünge hareketiyle elde edilen enerji ata yıldızdan muazzam miktarda maddenin dışarı atılmasıyla harcanır. Magnetar bölgesinde şu anda bu tür bir yoldaş görünmemekle birlikte, magnetarı oluşturan süpernova, her iki yıldızı da yüksek hızlarda kümeden atarak çifti birbirinden ayırmış olabilir.

Clark sonuç olarak “Eğer durum bu şekilde ise çift sistemlerin kütle kaybı ile yıldız evriminde anahtar bir rol oynayabilecekleri ileri sürülebilir.” diyor.

Notlar

[1] Westerlund1 açık kümesi sonradan oradan taşınarak Şili’de ESO Yöneticisi olan (1970-74) İsveç’li gökbilimci Bengt Westerlund tarafından 1961 yılında Avustralya’da keşfedilmiştir. Küme, görünen ışığının çoğu örtülen dev bir gaz ve toz bulutu arkasında bulunmaktadır. Sönümleme katsayısı 100 000’den fazladır, bu nedenle bu özel kümenin gerçek doğasının ortaya çıkarılması için bu kadar uzun süre geçmiştir.

Westerlund1 Samanyolu gökadamızdaki çok büyük kütleli yıldızların nasıl yaşayıp öldüklerini anlamada gökbilimcilere yardımcı olan uç koşullardaki yıldız fiziği araştırmaları için eşsiz bir doğal laboratuardır. Onların gözlenmesiyle, gökbilimciler kümenin büyük olasılıkla 100 000 Güneş kütlesinden daha hafif olmadığı ve tüm yıldızlarının 6 ışık-yılından daha küçük bir bölge içerisinde yer aldığı sonucuna vardılar. Bu nedenle Westerlund1’in Samanyolu gökadası içinde şimdiye dek tanımlanan en büyük kütleli yoğun genç küme olduğu görülmektedir.

Westerlund1’deki şimdiye kadar analiz edilen tüm yıldızlar en az 30 – 40 Güneş kütlesi büyüklüğündeler. Bu tür yıldızların görece kısa yaşamları nedeniyle – gökbilim diliyle söylersek – Westerlund1 çok genç olmalı. Gökbilimciler 3.5 il 5 milyon yıl arasında bir yaş saptadılar. Yani Westerlund1 açıkça gökadamızdaki “yeni doğmuş” bir kümedir.


Kaynak: ESO-Türkçe


Düşünceniz

XHTML: Bu kodlardan yararlanabilirsiniz.: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

*