23 Mayıs 2014

Süper Yıldızdan Süper Son

Dünya’dan 330.000 kat daha büyük, tüm Güneş Sistemi’nin kütlesinin yüzde 99,86’sını oluşturan, saniyede 400 trilyon Watt güç üreten ve yaklaşık 10.000 C derece yüzey sıcaklığına sahip olan Güneş bu özellikleriyle insanı büyülese de aslında küçük bir yıldızdır.

supernova 2013cu

Bir Wolf-Rayet yıldızının patlaması neredeyse gökadanın merkezindeki parlaklığa kadar ulaşan ışımaya neden oldu.

Gerçekte Güneş’e göre 20 kat daha kütleli, en az beş kat daha sıcak olan Wolf-Rayet yıldızları bulunur. Bu yıldızlara ender rastlandığından nasıl yaşadıkları ve öldükleri hakkında kesin bilgi bulunmamaktadır. Yeni bir çalışma bu sır perdesini aralıyor. Polamar’daki Palomar Transient Factory (iPTF), Ulusal enerji araştırma merkezi, National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC), Enerji Bilimleri Ağı (Energy Sciences Network-ESnet) ve Berkeley Laboratuarı (U.S. Department of Energy’s Lawrence Berkeley National Laboratory) ile süpernova gibi kozmik olarak kısa süreli olayları ortaya çıkarılıyor.

Bu olaylardan biri Çoban takımyıldızı yönünde 360 milyon ışık yılı uzaklıkta görüldü. Olayın önemi bilinen en şiddetli süpernova patlamalarından Tip IIb türünde ve bir Wolf-Rayet yıldızına aitti. iTPF ağı yardımıyla İsrail’deki Weizmann Enstitüsü’ndeki astrofizikçi Avishay Gal-Yam liderliğindeki ekip patlamanın oluştuğu saatlerde süpernova SN 2013cu’yu yakaladı. Bu gözlem daha sonra yer-merkezli ve uzay teleskoplarıyla da izlendi. Bu gözlemler Wolf-Rayet yıldızının yaşam ve ölümüyle ilgili değerli bilgiler sağladı.

“Yeni gözlem yöntemleriyle süpernovaları gerçek-zamanlı olarak izleyebiliyor ve bunları çalışmak için gerekli olanaklara kavuşuyoruz” diyor Gal-Yam.

360 milyon ışık yılı uzaklıktaki UGC 9379 gökadasının patlama öncesi ve patlama anı görüntüleri.

Berkeley’den Peter Nugent: “İlk kez doğrudan gözlemle gördüğümüz parlama bir Wolf-Rayet yıldızının neden olduğu Tip-IIb süpernovasını işaret ediyor” diyor.

Astronomi profesörü Alex Filippenko: “1987 yılında ilk Tip IIb örneğini keşfettiğimiz zaman bunun nedeninin ne tür yıldızdan kaynaklandığını anlamamıştık. Şimdi bu patlamaların Wolf-Rayet türü yıldızlar ile oluştuğunu rahatlıkla söyleyebiliyoruz” diyor.

Tek parlamalı anlaşılması zor ışığın imzası

Süper kütleli yıldızlar yaşamlarının sonunda Wolf-Rayet tipi olur. Gökadaların kimyasal madde açısından zenginleşmesini sağlayan bu yıldızlar gezegenlerin ve yaşam için gerekli temel yapıtaşlarını ve ağır metalleri barındırdığından bilimciler tarafından ilgiyle izlenir.

“Biz yavaş yavaş yıldız patlama türlerini belirleyerek bunların hangi elementleri ürettiğini belirliyoruz. Bu elementler yaşamın varlığı için çok önemlidir. Bu da gerçek anlamda kendi yıldızımızın kökenlerini bulmamızı sağlıyor” diyor Filippenko.

Boyutları ne olursa tüm yıldızlar hidrojeni yakarak helyumu oluşturarak yaşarlar. Yıldızlar kütle çekimi altında çökmemek için çekirdeğinde füzyon tepkimesi gerçekleştirir. Süper kütleli yıldızlarda hidrojen bittiği zaman çekirdeği demire dönüşene kadar karbon, oksijen, neon, sodyum, magnezyum ve diğer ağır metalleri üretmeyi sürdürür. Devam eden füzyon sürecinde bu atomlar enerji paketleri halinde saklanır. Bu durum kuantum mekaniğinde aynı iki elektronun aynı enerji seviyesinde olmamasına benzer. Bu olay elektron dejenerasyon basıncıyla desteklenir.

Çekirdek yeterince büyüdüğünde artık denge bozulur ve çökme gerçekleşir. Bunun sonucunda proton ve elektronlar, hatta nötrinolar muazzam bir enerjiyle serbest kalır. Böylece yıldız süpernova patlamasıyla büyük bir şok dalgası yaratarak bu kalıntıları dışarı atar.

48 inçlik Palomar Teleskopu (Foto: Iair Arcavi, Weizmann Instiute of Science)

Wolf-Rayet süpernovadan önce oluşur. Bu da nükleer füzyonu yavaşlatırken çekirdekten yüzeye çıkan malzeme güçlü rüzgârlarla atılır. Bu rüzgârların taşıdığı büyük miktardaki malzeme Dünya’daki teleskoplarla merakla izlenir.

“Wolf-Rayet yıldızı süpernovayla patladığında tipik bir yıldız rüzgârı üretse de ata yıldızdan olan tüm bilgileri saklar. SN 2013cu ile bu şansı yakaladık. Rüzgârdan önce süpernovayı fark ettik ve kısa süre sonra da ısıtılmış ve rüzgârın yaktığı şok dalgalarının morötesi parlaması önemlidir” diyor Nugent.

Süpernovanın kalıntı rüzgârındaki kimyasal ışık imzalarını arayan iTPF ekibi Hawaii’deki Keck Teleskopu ile Wolf-Rayet’in izlerine rastladı. Bunun ardından NASA’nın Swift uydusuyla 15 saat süren takip gözlemleri gerçekleştirildi. Burada süpernovanın oldukça sıcak ve güçlü morötesi ışık yaydığı belirlendi. İlerleyen günlerde yıldızdan çıkan malzemenin kimliği için gözlem yapan tüm teleskopların verileri toplandı. Zamanla soğuyan süpernovanın kalıntısında zayıf hidrojenin imzasına ve güçlü helyum özelliğine sahip Tip IIb süpernovası tanımına uyan SN 2013cu sınıflandırıldı.

“Keck-I teleskopu ile patlamadan 6,5 gün sonraki gözlemlerle hızla genişleyen süpernova kalıntısının Wolf-Rayet’in özelliklerini gösteren parlak-iyonlaşmış rüzgârı içerdiğini gördük” diyor Filippenko.

“Bu keşifle önümüze yepyeni bir araştırma alanı açıldı ve biraz da hayrete düşürdü. Teleskoplarımız ile ancak Samanyolu’na yakın 4 milyon ışık yılı uzaktaki bir gökadada Wolf-Rayet yıldızından tayf alınabilir. Ancak SN 2013cu neredeyse 100 kat, 360 milyon ışık yılı uzakta yer alıyor.”

Morötesi parlama yıldız rüzgârını aydınlatır böylece araştırmacılar süpernovayı görerek tayfını alabilirler. “Normalde bu gözlemi tekrar tekrar yapmak ve Wolf-Rayet ile tüm süpernova türlerine ait eldeki istatistiki verileri geliştirmek istiyoruz” diyor Nugent.

Berkeley Lab


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>

*