Yavaş Yaşlanan Beyaz Cüceler

Güneşimizin bir gün hayat veren ışık ve ısı yaymayı bırakacağını hayal etmek zor. 

Ancak,  tüm yıldızlar için nihai bir son vardır. Hiçbir şey sonsuza kadar sürmez – sonsuz bir evrende bile. Güneşimiz yaklaşık 5 milyar yıl içinde nükleer füzyon fırınını kapatacak.

Güneş kitlesinde bir yıldız öldüğünde, bir ampul gibi sönmez. Çekirdekten fışkıran enerji kalmadığında, bir yıldız sönen bir sıcak hava balonu gibi çöker. Ölmekte olan bir şömine külü gibi, yaşlanan yıldız sadece soğur ve beyaz bir cüce olarak kaybolur. Dünya’dan daha büyük olmayan, hayatta kalan çekirdek, yıldızın bir zamanlar olduğu şeyin kompakt, yoğun ve olağanüstü derecede sıcak bir kalıntısıdır.

Hubble Uzay Teleskobu’ndan yapılan yeni gözlemler, bazı cücelerin kalan hidrojen yakıtını yakarak hala nükleer füzyona devam ettiğini ortaya çıkardı. 

Büyük fark, hidrojeni Güneş’in yaptığı gibi çekirdeklerinde değil, dış yüzeylerinde yakmalarıdır. 

Yakıt nereden geldi ? 

Yıldızdan kaçmayı başaramayan hidrojen dış katmanlarında yer çekimsel olarak asılı kalıyor.

Bunun önemli sonuçları vardır, çünkü normal yıldızlar gibi görünen beyaz cüceler, evrenin en eski çiftlik sahipleri arasında yer alan küresel yıldız kümeleri ( galaksi merkezi etrafında uydu gibi dolanan, yıldızların küresel bir bileşimidir. Küresel yıldız kümeleri yer çkimi ile bir arada durabilirler. Yerçekimi sayesinde küresel bir şekle ve göreceli olarak merkeze doğru artan bir madde yoğunluğuna sahiptirler.) için yaş tahmininin gözden geçirilmesini gerektirebilir.

Ölen yıldızlar daha genç görünebilir mi ?  

NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu’ndan elde edilen yeni kanıtlar, beyaz cüce yıldızların hayatlarının son aşamalarında hidrojen yakmaya devam ederek gerçekte olduklarından daha genç görünmelerine neden olabileceğini gösteriyor. Bu keşif, gökbilimcilerin evrendeki bilinen en eski yıldızları içeren yıldız kümelerinin yaşlarını nasıl ölçtüğü konusunda sonuçlar doğurabilir.

Bu sonuçlar, beyaz cücelerin, nükleer füzyonun durduğu yerde, yavaş yavaş soğuyan yanmış yıldızlar olarak, yaygın görüşe meydan okuyor. Şimdi, uluslararası bir gökbilimciler grubu, beyaz cücelerin yüzeylerinde hidrojen yakarak yaşlanma hızlarını yavaşlatabileceğine dair ilk kanıtı keşfetti.

Alma Mater Studiorum Università di Bologna’dan Jianxing Chen ve bu araştırmaya öncülük eden İtalyan Ulusal Astrofizik Enstitüsü, “Beyaz cücelerin hala kararlı termonükleer aktiviteye girebildiğine dair ilk gözlemsel kanıtı bulduk” diyor ve ekliyor “Genellikle inanılan şeyle çeliştiği için bu oldukça şaşırtıcıydı.”

Beyaz Cüceler yaşamlarının son evrelerinde dış katmanlarını atmışlardır. Evrendeki tüm yıldızların kabaca %98’i eninde sonunda kendi Güneşimiz de dahil olmak üzere beyaz cüce olacaktır. Bu soğuma aşamalarını incelemek, gökbilimcilerin yalnızca beyaz cüceleri değil, aynı zamanda daha önceki aşamalarını da anlamalarına yardımcı olur.

Beyaz cüce evriminin temelini oluşturan fiziği araştırmak için gökbilimciler, iki büyük yıldız koleksiyonundaki soğuyan beyaz cüceleri karşılaştırdılar: Küresel Kümeler M3 ve M13’tekileri. Bu iki küme, yaş ve metaliklik (ağır elementlerin bolluğu) gibi birçok fiziksel özelliği paylaşır, ancak sonunda beyaz cücelere yol açacak yıldız popülasyonları farklıdır. Bu, M3 ve M13’ü birlikte farklı beyaz cüce popülasyonlarının nasıl soğuduğunu test etmek için mükemmel bir doğal laboratuvar yapar.

Chen, “Hubble gözlemlerimizin üstün kalitesi, iki küresel kümenin yıldız popülasyonlarının tam bir görünümünü bize sağladı,” diye devam ediyor Chen. “Bu, yıldızların M3 ve M13’te nasıl geliştiğini gerçekten karşılaştırmamızı sağladı.”

Hubble’ı  kullanan ekip, M3 ve M13’ü ultraviyoleye yakın dalga boylarında gözlemleyerek iki kümedeki 700’den fazla beyaz cüceyi karşılaştırmalarını sağladı. M3’ün yıldız çekirdeklerini basitçe soğutan standart beyaz cüceler içerdiğini buldular. Öte yandan M13, iki beyaz cüce popülasyonu içerir: standart beyaz cüceler ve hidrojenden oluşan bir dış zarfa tutunmayı başararak daha uzun süre yanmalarını ve dolayısıyla daha yavaş soğumalarını sağlayanlar.

Sonuçlarını M13’teki yıldız evriminin bilgisayar simülasyonları ile karşılaştıran araştırmacılar, M13’teki beyaz cücelerin yaklaşık %70’inin yüzeylerinde hidrojen yaktığını ve soğuma hızlarını yavaşlattığını gösterebildiler.

Bu keşif, gökbilimcilerin Samanyolu galaksisindeki yıldızların yaşlarını nasıl ölçtüğü konusunda sonuçlar doğurabilir. Beyaz cücelerin evrimi önceden tahmin edilebilir bir soğuma süreci olarak modellenmişti. Yaş ve sıcaklık arasındaki bu nispeten basit ilişki, gökbilimcilerin beyaz cüce soğuma hızını, yıldız kümelerinin, özellikle küresel ve açık yıldız kümelerin  (birkaç bin yıldızdan oluşan bir yıldız grubudur. Açık yıldız kümesini oluşturan yıldızlar aynı dev moleküler buluttan oluşmuşlardır ve yaklaşık olarak aynı yaştadırlar.) yaşlarını belirlemek için doğal bir saat olarak kullanmalarına yol açtı . Bununla birlikte, hidrojen yakan beyaz cüceler, bu yaş tahminlerinin 1 milyar yıl kadar hatalı olmasına neden olabilir.

Çalışmayı koordine eden Alma Mater Studiorum Università di Bologna ve İtalyan Ulusal Astrofizik Enstitüsü’nden Francesco Ferraro, “Yıldızların yaşlanma şekline yeni bir bakış açısı getirdiğimiz için keşfimiz beyaz cücelerin tanımına meydan okuyor. Şu anda, yıldızların yavaş yaşlanmalarına izin veren ince hidrojen zarfını korumaya iten koşulları daha da kısıtlamak için M13’e benzer diğer kümeleri araştırıyoruz.”

İlhan Vardar

Kaynak : ESA/Hubble.org  Sürüm Kimliği: 2021-050