Beyaz cüce yıldız kozmik elmasa dönüşüyor: ‘Esrarengiz bir gençlik iksiri’

Michelle Starr*

Bizim açımızdan, yıldızlar, gece göğünün kadifemsi karanlığında soğuk bir biçimde ışıldayan işlenmiş mücevherlere benzeyebilir. Bazıları için bu aslında bir yere kadar gerçek da olabilir.

Belirli bir meyyit yıldız tipi, soğuma sürecinde ağır ağır sertleşir ve kristale dönüşür. Gökbilimciler, kozmik art bahçemizde, bize yalnızca 104 ışık yılı arada, temelde karbon ve metalik oksijenden meydana gelen, ısı-kütle profili, yıldızın çekirdeğinin ağır ve sert kristalleşmiş karbon ve oksijenden oluşarak ‘kozmik elmas’ bir yapıya dönüştüğünü gösteren beyaz bir cüce yıldız keşfetti. Keşif, Kraliyet Astronomi Derneği’nin (Royal Astronomical Society) aylık bültenine kabul edilen ve makalelerin ön baskılarının yayınlandığı arXiv’de paylaşılan bir makalede detaylı biçimde aktarıldı.

Avustralya’nın Güney Queensland Üniversitesi’nden Alexander Venner öncülüğündeki memleketler arası bir gökbilim takımı, “Bu makalede, daha evvelden bilinen üçlü HD 190412’ye eşlik eden kristalleşme kademesindeki bir beyaz cüce eşlikçiden oluşan, bize 32 parsek** arada, Sirius gibisi yeni bir dörtlü sistemin keşfini beyan ediyoruz. Bu, ana dizi eşlikçileriyle olan ilgisi sayesinde, gördüğümüz, toplam yaşı harici biçimde hesaplanabilen, birinci kristalleşen beyaz cüce yıldızı; bunun yanı sıra, beyaz cücede çekirdek kristalleşmesinin yol açtığı bir soğuma gecikmesini ampirik olarak ölçmeye çalıştığımız bir vaka” bilgisini paylaştı.

BEYAZ CÜCE YILDIZLAR LOŞTUR LAKİN PARLAMAYI SÜRDÜRÜRLER

Evrendeki her şey değişmek zorundadır. Gök kubbede asılı duran ve atom füzyonunun ürettiği ışıkla parıldayan her yıldızın bir gün alevleri için gereken yakıtı tükenecek ve yeni bir şeye dönüşecek. Güneş’in kütlesinin yaklaşık sekiz katının altındakiler ve Güneş dahil olmak üzere, yıldızların büyük kısmı bağlamında, bu şey bir beyaz cüce yıldızdır.

Yakıt tükendiğinde, yıldızın dış katmanı etraftaki boşluğa fırlatılır ve artık füzyonun sağladığı dışa gerçek basınçla desteklenmeyen fakat 1,4 Güneş büyüklüğündeki bir kütleye sahip olan çekirdek, dünyanın (veya Ay’ın) boyutlarına sıkışır.

Beyaz cüce yıldızlarda tutulan husus yüksek oranda sıkışmış olsa da ‘elektron dejenerasyon basıncı’ ismi verilen bir olgu sayesinde daha fazla içe çökmeden kalır. Hiçbir elektron çifti tıpkı durumları işgal edemez ve bu durum beyaz cücenin bir nötron yıldızı ya da kara delikte görüldüğü biçimde daha da ağırlaşmasını önler.

Beyaz cüce yıldızlar loştur; buna rağmen yeniden de artık ısıyla parlamayı sürdürürler. Vakit geçtikçe soğurlar ve tüm ısılarını yitirerek soğuk bir kristalleşmiş karbon yığını haline geldiklerinde, ‘siyah cüce yıldızlar’ ismi verilen bir cisme dönüşmeleri beklenir. Hesaplamalar, bu sürecin yaklaşık katrilyon yıl (bir milyon defa milyar yıl), yani çok uzun sürdüğünü gösteriyor; cihan sadece yaklaşık 13,8 milyar yaşında olduğundan, yakın vakitte bunlardan birine rastlamayı beklemiyoruz. Yapabileceğimiz şey, etrafımızda gördüğümüz beyaz cücelerin çekirdeklerinden başlayarak kristalleşme belirtilerini saptamak olabilir.

ESRARENGİZ BİR GENÇLİK İKSİRİ

Kristalleşme esnasında, beyaz cücenin içinde bulunan karbon ve oksijen atomları serbestçe hareket etmeyi bırakır, ortalarında bağlar kurup kendilerini bir kristal kafes haline getirir. Bu süreç sırasında dağılan güç ısı olarak açığa çıkar. Bu, yıldızın renginde ve parlaklığında gözlemlenebilen ve gerçekte olduğundan daha genç görünmesini sağlayan, beyaz cüce yıldızların soğuma sürecinde yaşanan bir tıp plato tesiri ya da yavaşlama durumu yaratır.

Bir yıldızın parlaklığını isabetli biçimde ölçebilmek için bir şeyin ne kadar uzakta olduğunu kesin biçimde bilmeniz gerekir; bu gereksinim, NASA’nın Gaia misyon ünitesi tarafından gerçekleştirilen yüksek hassasiyetli yıldız haritalaması sayesinde son yıllarda çok daha mümkün bir hale geldi. Bu ilerleme, artık kristalleşen beyaz cüceleri çok daha sağlam biçimde sınıflandırabileceğimiz manasına geliyor.

Venner ve meslektaşları, Gaia bilgilerini, başkalarıyla münasebeti muğlak olan yıldızları saptayarak çoklu yıldız sistemlerini araştırmak emeliyle kullanıyordu. Kısa mühlet evvel keşfedilen bir beyaz cüce yıldızın (çok loş olduklarını unutmayın), kütleçekimsel olarak ‘HD 190412’ diye bilinen ve üç yıldızlı bir sistem olduğu düşünülen bir kümeye bağlı olduğunu açığa çıkardılar.

TÜRÜNÜN GÖZLEMLENEN BİRİNCİ ÖRNEĞİ

Artık ‘HD 190412 C’ diye anılan beyaz cücenin keşfi, üçlü yıldız ekibini dörtlü kadroya çevirdi; bununla birlikte, daha fazlası vardı. Sahip olduğu özellikler, onun bir kristalleşme sürecinden geçmekte olduğunu gösteriyordu. Bu beyaz cüce kristalinin ‘elmas’ olup olmadığı şimdi bilinmiyor; beyaz cücelerin yoğunluğu metreküp başına yaklaşık 1 milyon kilogramdan fazlayken, elmasın yoğunluğu metreküp başına yaklaşık 3.500 kilogramdır. Daha ağır karbon allotropları da mevcut; öbür yandan, uzay boşluğunda hedefsizce salınan bol ölçüde elmas var.

Yıldız sistemindeki öbür üç yıldız, araştırma grubunun beyaz cücenin yaşını dışarıdan ölçmesine imkân tanıdı; bu, kristalleştiği bilinen bir beyaz cüce üzerinde daha evvel gerçekleştirilmemiş bir ölçümdü.

Sistemin yaşı yaklaşık 7,3 milyar yıl. Beyaz cücenin yaşının ise yaklaşık 4,2 milyar yıl olduğu anlaşılıyor. Araştırmacılar, buradaki tutarsızlığın 3,1 milyar yıla denk geldiğini ve kristalleşme oranının, beyaz cücenin soğuma suratını yaklaşık 1 milyar yıl yavaşlattığını düşündürdüğünü belirtiyor.

Kendi bağlamında, tarihlendirme süreci, beyaz cüce kristalleşme modellerimizi değiştirmek için kâfi değil; ama yapılan keşif ve dünyaya olan yakınlığı, bu büyüleyici süreci kıyaslamak maksadıyla kullanabileceğimiz daha pek çok sistemin var olabileceğini gösteriyor.

Araştırmacılar, makalede, “Bu sistemin sadece 32 parsek aralıkta keşfedilmesinin, kristalleşen beyaz cüceler barındıran başka Sirius gibisi sistemlerin sayısının çok fazla olabileceğini düşündürdüğünü savunuyoruz. Hâl böyleyken, gelecekte yapılacak keşifler, beyaz cüce kristalleşme modellerinin daha güçlü biçimde sınanmasına imkân tanıyabilir. HD 190412 sisteminin keşfedilmesinin, kristalleşen beyaz cüceleri anlamak doğrultusunda yeni bir yol açtığı sonucuna ulaştık” bilgisini paylaştı.

Araştırma, Kraliyet Astronomi Derneği’nin aylık bültenine kabul edildi ve arXiv isimli bilimsel ön baskı sitesinde paylaşıldı.

*Bilim ve teknoloji haberleri editörü

**1 parsek, 3,26 ışık yılı uzaklığa tekabül eder.

---

Yazının özgünü Science Alert sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)