8 Ocak 2015

Süper Yıldız Eta Karina’daki Değişimler

Eta Karina, Dünya’dan 10.000 ışık yılı uzaklıktaki bir alan içinde yer alan en parlak ve en büyük yıldız sistemidir. Bilim insanları bu dev cismin özelliklerini ve davranışlarını anlamaya çalışıyor. 19. Yüzyılda iki kez patlama görülen Eta Karina şaşırtıcı özelliklere sahiptir. NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nden gökbilimcilerin, NASA uyduları, yer teleskopları eşliğindeki uzun dönemli bir çalışması ile en kapsamlı modelleme yapıldı. Yeni bulgular yıldızların etkileşimlerinin daha önce hiç görülmemiş özelliklerini ortaya çıkardı. Ortaya çıkan modelde Hubble Uzay Teleskopu görüntüleri eşliğinde iki büyük yıldızdan yayılan iyonlaşmış gazın saatte 1,6 milyon kilometre hızla yol aldığı belirlendi.

1840’lardan bu yana ilgiyle izlenen Eta Karina’nın Hubble ile elde edilmiş görüntüsü (NASA, ESA, and the Hubble SM4 ERO Team).

Goddard’dan astrofizikçi Ted Gull: “Biz bu olağanüstü cismin mevcut durumunu ve karmaşık doğasını anlamak ve gelecekte daha neler olacağını öngörecek çalışmalar yapıyoruz. On yıldan uzun süredir bu yıldızı izliyoruz” diyor.

Güney takımyıldızlarından Karina takımyıldızında bulunan 7500 ışık yılı uzaklıktaki Eta Karina’da alışılmadık yörüngede birbirinin çevresinde dolanan iki büyük yıldız her 5,5 yılda birbirine oldukça yaklaşır. Her iki yıldızın özelliklerini ölçmek için gereken veriler, muazzam yıldız rüzgârlarının ortaya çıkmasıyla sağlanır. Gökbilimciler sistemdeki soğuk birincil yıldızın 90 güneş kütlesinde, Güneş’e göre 5 milyon kat daha parlak ve tartışmalı olan sıcak diğer yıldızın 30 güneş kütlesinde, bir milyon güneş parlaklığında olduğunu belirledi.

Yıldızlar birbirine en yakın olduklarında (enberi) aralarında uzaklık Güneş-Mars uzaklığı (225 milyon kilometre) kadar olmaktadır. Gökbilimciler bu yakın uzaklığa erişmenin öncesi ve sonrasında neler olup bittiğini gözlüyor. Küçük yıldız diğerinin çevresinden dolanırken adeta bir gölge oluşturuyor. Bu sırada sistemden yayılan X-ışınları ve görünür ışıkla diğer dalga boylarındaki değişim izleniyor.

İki yıldızın arasında rüzgâr ‘savaşını’ ele alan bilgisayar benzetimi (NASA’s Goddard Space Flight Center/T. Madura).

Geçtiğimiz 11 yıl boyunca üç enberi geçişi yer teleskopları ve birçok NASA uydusunca izlendi. Araştırma ekibinden Thomas Madura: “Geçişi gözlerken aldığımız verilerle geçmişteki geçiş verilerini birleştirdik ve bunları modele yerleştirdik” diyor.

Bu modele göre iki yıldız rüzgârları arasındaki etkileşim sistemde dönemsel değişikliklere yol açmaktadır. Her yıldızdan yayılan rüzgâr değişik özelliklere sahiptir: birincil yıldızın kalın, yalın ve yavaş. Birincil yıldızdan atılan anlık kütle güneşin bin yılda attığıyla eşdeğer ve saatte bir buçuk milyon kilometre hızla yayılıyor. Buna karşılık eşi olan diğer yıldız ondan altı kat daha hızlı ve 100 kat daha az malzeme atmaktadır.

NASA’nın Ames Araştırma Merkezi’nden Ülker süper bilgisayarıyla üretilen model rüzgârın tüm karmaşasını ortaya koymaktadır. Ana yıldızın çevresinde dolanan diğer yıldızın yaydığı rüzgârlar, büyük bir sarmal boşluğa neden olmaktadır. Bu etkileşimi daha iyi görebilmek için Madura 3D modelini üç boyutlu yazıcıdan çıktı alarak inceledi. Böylece daha önce farkına varılmayan kenarlarda gaz çıkışları nedeniyle oluşan omurga benzeri çıkıntılar fark edildi.

“Bu yapıların enberi geçişlerinde oluşan tedirginlikler nedeniyle oluştuğunu düşünüyoruz. Bilgisayar benzetimlerinin 3D katı baskıları bunu görmemizi sağladı ve daha fazla 3D çıktıya ihtiyacımız olacak” diyor Madura.

Ekip sistemin iç işleyişini anlamak için birkaç anahtar gözlem yaptı. Son üç enberi geçişi Brezilya, Şili, Avustralya ve Yeni Zelanda’da yer teleskoplarıyla elektronunun birini kaybetmiş helyum atomlarınca uyarılmış mavi ışığın dalga boyunda izlendi. Modelde ana yıldızın rüzgârındaki helyum emisyonu izlendi. Hubble Uzay Teleskopu ile de Görüntüleme Tayfölçeri (STIS) ana yıldızdan yayılan gazın diğer yıldızın yoğun morötesi ışığı ile iki elektronunu kaybetmiş demir atomundan yayılan mavi ışığın dalga boyunda gözlendi. Son olarak, sistemin X-ışını yayan milyonlarca derece sıcaklığına kadar ısınmış gazın yaydığı şok dalgalarının etkileştiği rüzgâr analizi gerçekleştirildi.

İyonlaşmış demir atomlarının yaydığı mavi ışık altında 2010-2014 arasında Hubble ile elde edilen parlaklık değişimleri. Gaz saatte 1,6 milyon kilometre hızla yayılmaktadır (NASA’s Goddard Space Flight Center/T. Gull et al.).

Maryland’daki Uzay Araştırmaları Merkezi’nden astrofizikçi Michael Corcoran: “X-ışınlarının çarptığı bölgedeki görülen değişimler yıldızın nasıl kütle kaybettiğini gösterir” diyor. 2012 yılında görevi biten NASA’nın Rossi X-Işını Zamanlama Tarayıcısı ile elde edilen son 20 yıllık veriler ile NASA’nın Swift X-Işını uydusunun enberi geçiş verileri karşılaştırıldı. Eta Karina’daki çift en son Temmuz 2014’de enberi noktasında buluştu ve bir dizi X-ışını emisyonu gözlendi. Bu ise yıldızlardan birinin kütle kaybetmesi anlamına gelse de hangisinin kütle kaybettiği anlaşılamadı.

Goddard’dan Mairan Teodoro helyum emisyonlu yeni bir inceleme başlattı. “2014 emisyonu da 2009’daki gibi birincil yıldızdan yayılan rüzgâra göre sabit kalmıştır. Her iki enberi noktasında da aynı X-ışını fişeklerini gördük” diyor.

NASA astronotlarının 2009’da tamir ettiği STIS ve yeni kamerasını yerleştirdiği Hubble Uzay Teleskopu ile ekip Eta Karina gözlemi istedi. Gökkuşağı renkleri gibi yıldız ışığını tayf renklerine ayrıştıran STIS ile kimyasal analiz yapılabilmektedir. Böylece elde edilen tayfta iki yıldıza yakın bölgede incecik yapılar ortaya çıkarıldı.

STIS diğer kaynaklardan gelen ışık kirlenmesini sınırlamak için tek ve dar yarıktan hedefini görür. Aralık 2010’dan itibaren Gull ve ekibi elde ettikleri panoramik görüntüde 41 farklı yerde düzenli bir şekilde anlık tayfları karşılaştırdı. Bu görüntü aslında 4600 kat güneş-Dünya uzaklığı olan 670 milyar kilometre uzaklığı kapsamaktadır.

Tüm bu çalışmalar sonucunda Gull’un ekibi gördükleri yengece benzer yaklaşık bir ışık yılı uzunluğundaki gaz demetinin karmaşık yapıya katıldığını belirledi. STIS görüntülerinde adeta yengecin “kıskaçlarını” andıran büyük gaz kabukları 1,6 milyon kilometre hızla yayıldığı ölçüldü. Büyük yıldızdan yayılan rüzgârla açılan sarmal boşluk bu hareketli kabukları oluşturup yapının dışarı doğru genişlemesine neden olmaktadır.

“Bu gaz kabukları Dünya ile Güneş arası uzaklığın binlerce katı uzaklığa kadar uzanmaktadır. Yaklaşık 11 yıl içindeki iki enberi nedeniyle gaz kabuklarının yapıda yaptığı değişimler, Eta Karina’da geçmişte neler yaşadığını da gösteriyor” diyor Gull.

Bir yıldız eşine yaklaştığında, ondan morötesi ışık emerek, yaydığı rüzgârın kalınlaşıp yavaşlamasına neden olur. Yıldızın çevresini yoğun rüzgârlar temizler ve morötesi ışığı emerek gaz kabuğuna iyonlaşmış demir atomları ve yeni enerji sağlar.

Eta Karina dev yıldızı bir gün süpernova patlamalarının ardından hayatını sona erdirebilir. Yıldızın kütlesi onun kaderini ve sonunu belirleyecektir, ya kendi kütlesi altında çökecek ya da yıldız rüzgârları ve bilinmeyen başka nedenlerle çökme bitmeden yakıtını tüketecek.

Araştırmacıların elinde yıldızın ömrünün bitmesine ilişkin herhangi bir kanıt bulunmuyor. İki yıldız bir sonraki buluşmasını Şubat 2020’de gerçekleştirecek ve gökbilimcilerin gözü o gün yine bu ikili de olacak.

NASA, evreni, Güneş Sistemi’ni ve ötesini araştırmaktadır. Böylece evrenin sırlarını, evrimini ve yıldızlar arasında yaşamın izlerini bulmak için çeşitli araştırmalar sürdürülmektedir.

NASA/Goddard


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>

*