Yer’den 1400 ışık yılı uzakta bulunan Alev bulutsusu, 1 milyon yıldan daha genç yaştaki yıldız oluşum merkezidir. Bulutsu, çekirdeklerinde yanmanın gerçekleşmediği kahverengi cüceler barındırmaktadır.

Kahverengi cüceler yıldız olamayacak kadar küçük kütlelidirler ve çekirdeklerindeki ısı zamanla azalır.* Bu nedenle kahverengi cüceler, Güneş’in yakınında olsa bile, teleskoplarla gözlenemez ya da gözlenmeleri çok zor olur. Ancak çok genç olanları oldukça parlak ve sıcak olduğundan gözlenmeleri kolaydır. Alev bulutsusunu oluşturan yoğun toz ve gaz örtüsüne rağmen genç kahverengi cüceler gözlenebilmektedir.

James Webb Uzay Teleskopu (JWST) bu yoğun ve tozlu bölgenin içindeki genç kahverengi cücelerden gelen zayıf kırmızı öte dalga boyunda yayılan parıltıyı görebilmektedir. Bir gökbilimci ekibi Alev bulutsusundaki kahverengi cücelerin en düşük kütle sınırını bulmak için teleskopun bu yeteneğini kullandı. Sonuçta 0,5 Jüpiter kütlesinde kadar hassas ölçüm yapabilen gözlem araçlarıyla 2-3 Jüpiter kütlesinde serbest cisimler keşfettiler.

Teksas Üniversitesinden Matthew De Furio: “Projenin amacı yıldız ve kahverengi cüce oluşum sürecindeki kütlenin alt sınırını keşfetmekti. Webb ile en sönük ve en düşük kütleli cisimleri bulabiliyoruz” diyor.

Daha Küçük Parçalar

Ekibin aradığı alt kütle sınırı parçalanma adı verilen süreçle belirlenir. Bu süreçte hem yıldızların hem de kahverengi cücelerin doğduğu büyük moleküler bulutlar zamanla daha küçük birimlere ya da parçalara ayrılır.

Parçalanma, sıcaklık, termal basınç ve kütle çekiminin en önemlileri olduğu birkaç etkenin dengesine bağlıdır. Daha açık ifadeyle parçalar kütle çekimi altında büzüldükçe çekirdekleri ısınır. Çekirdek yeterince büyükse hidrojen tepkimesi başlar. Bu tepkime sonucunda oluşan basınç kütle çekimine karşı koyarak çökmeyi durdurur ve hidrostatik denge oluşur. Ancak çekirdekleri hidrojeni yakmaya yetecek kadar büyük ve sıcak olmayanlar iç ısılarını yaydıkça büzülürler.

Michigan Üniversitesinden Michael Meyer: “Bulutların soğuması önemlidir, bu sayede yeterli olan iç enerji kütle çekimine karşı denge oluşturacaktır. Bulutlar hızlı bir şekilde soğursa çöker ve parçalanırlar” diyor.

Parçalanma süreci kendi ışınımını emecek kadar opak hale gelince durur, böylece soğuma durur ve daha fazla çökme engellenir. Teoriler bu parçaların alt sınırının 1 ile 10 Jüpiter kütlesi arasında olduğunu söylemektedir. Bu çalışma ile bulutsu içindeki farklı kütlelerdeki parçaların sayılması teorinin öngördüğü aralığı küçültmektedir.

“On Jüpiter kütleli olanlardan beş, 5 Jüpiter kütleli olanlardan üç cisim bulurken iki ya da üç Jüpiter kütleli olanlara ise hiç rastlamıyoruz. Bu nedenle sınırın bu değer olduğunu düşünüyoruz” diyor De Furio.

Meyer ekliyor: “Webb ilk kez bu sınır ve ötesinde araştırma yapabildi. Eğer bu sınır gerçekse Samanyolu gökadamızda serbest durumda tek Jüpiter kütleli cisimler olmamalı, tabii ki gezegen olarak oluşup daha sonra gezegen sisteminden dışarı atılmadıkları sürece.”

Hubble’ın Mirasını Geliştirmek

Kahverengi cüceler yıldız ve gezegenler arası sınıfta olduklarından özellikle yıldız oluşumu ve gezegen araştırmaları için önemli bilgiler sağlayabilir. Hubble Uzay Teleskopu ile yıllardır kahverengi cüce aranmaktadır.

Hubble, Webb gibi düşük kütleli cisimleri gözleyemese de, Alev bulutsusundaki kahverengi cüce adaylarını belirlemede oldukça başarılıydı. Bu çalışma Webb’in bayrağı nasıl devraldığının bir örneğidir. Daha önce de Avcı Moleküler Bulutundan gelen onlarca yıllık Hubble verisini derinlemesine araştırarak ilerletmişti.  

“Bu işi yapmak, yerden 10 Jüpiter kütlesine kadar kütleli kahverengi cüceleri görmek çok zor, hele bu tür bölgelerde saklanıyorlarsa. Son 30 yıllık Hubble verileri bize hedeflenmesi gereken yer hakkında fikir verdi. Bölgeyi ayrıntılı olarak inceleyebilmek için Webb’e ihtiyacımız vardı” diyor De Furio.

Araştırma ekibi tozlu koza içindeki farklı cisimleri karakterize edebilmek için Alev bulutsusunu incelemeye devam ediyor.

*Kahverengi cüceler mangalda soğumaya bırakılmış kömür közü gibi ısılarını zamanla kaybederek soğurlar. Bu da yaydıkları ışıma şiddetini azaltır.