İkili yıldız sistemlerinde gezegen oluşumunun sırrı çözüldü

Sarah Collins

Cambridge Üniversitesi ve Max Planck Dünya Dışı Fizik Enstitüsü’nde görevli araştırmacılar, NASA’nın Kepler Uzay Teleskobu tarafından tespit edilen ‘Tatooine’* gezegenleri gibi ikili yıldız sistemlerinde bulunan öte gezegenlerin, kaotik doğum ortamlarında yok edilmeden nasıl oluştuklarını gözler önüne serdi. Daha küçük boyutlardaki eşlikçi yıldızın, yaklaşık her 100 yılda bir kez daha büyük olan ana yıldızın çevresinde döndüğü bir tür ikili sistem üzerinde çalıştılar; en yakın komşumuz olan Alpha Centauri de bu tür bir sisteme örnektir.

Cambridge Üniversitesi Uygulamalı Matematik ve Teorik Fizik Bölümü’nden araştırma ortak yazarı Dr. Roman Rafikov, “Bunun gibi bir sistem, yörüngesinde Uranüs’ün de bulunduğu ikinci bir Güneş’e eşdeğer olurdu ve bu da kendi Güneş sistemimizi çok farklı gösterirdi” diyor.

GEZEGENLERİN BELİRLİ KOŞULLARA SAHİP OLMASI GEREKİYOR

Rafikov ve araştırmanın Max Planck Dünya Dışı Fizik Enstitüsü’nden ortak yazarı Dr. Kedron Silsbee, bu sistemlerde gezegenlerin oluşabilmesi için, gezegenimsilerin -genç bir yıldızın yörüngesinde dönen gezegen yapı taşlarının- en az 10 kilometre çapında oluşmaya başlaması gerektiğini ve gezegenlerin yörüngesinde oluştuğu yıldızı çevreleyen toz, buz ve gaz diskinin görece dairesel olması gerektiğini keşfetti. ‘Astronomy and Astrophysics’ dergisinde yayınlanan araştırma, ikili yıldız sistemlerindeki gezegen oluşumunun incelenmesini yeni bir gerçekçilik düzeyine taşıyor ve çok sayıda tespit edilen bu tür gezegenlerin nasıl oluşabileceğine bir açıklama getiriyor.

Gezegen oluşumunun, temel olarak genç bir yıldızın etrafında dönmekte olan hidrojen ve helyum ile küçük buz ve toz parçacıklarından oluşan bir gezegen oluşum diskinde başladığına inanılıyor. ‘Çekirdek birikimi’ adıyla bilinen ve gezegenlerin nasıl oluştuğuna ilişkin en önde gelen teoriye göre, toz parçacıkları birbirine yapışarak en sonunda git gide daha da büyüyen katı cisimler oluşturuyor. Bu süreç erken bir evrede durursa, sonuç kayalık ve Dünya benzeri bir gezegen olabilir. Gezegen Dünya’dan daha fazla büyürse, sahip olduğu kütle çekimi diskten büyük miktarda gaz yakalaması için yeterli olur ve bu da Jüpiter benzeri bir gaz devinin oluşumuyla sonuçlanır.

İKİLİ SİSTEMLERDE DURUM DAHA KARMAŞIK

Rafikov, “Bu teori, yalnız bir yıldızın etrafında oluşan gezegen sistemleri söz konusu olduğunda mantıklı olabilir ama ikili yıldız sistemlerindeki gezegen oluşumu bundan daha karmaşıktır; çünkü eşlikçi yıldız, gezegen oluşum diskini dinamik biçimde harekete geçiren dev bir yumurta çırpıcı gibi davranır” diyor. Silsbee, “Tek yıldız barındıran yıldız sistemlerinde, diskte bulunan parçacıklar düşük hızlarda hareket eder, böylece çarpıştıkları zaman kolaylıkla birbirlerine yapışarak büyümelerine olanak sunarlar” ifadelerini kullanıyor: “Fakat eşlikçi bir yıldızın ikili yıldız sistemindeki kütle çekimsel ‘çırpıcı’ etkisi sebebiyle, katı parçacıklar birbirleriyle çok daha yüksek bir süratle çarpışır. Neticede, çarpıştıkları zaman birbirlerini yok ederler.”

Şimdiye kadar ikili yıldız sistemlerinde bulunan pek çok öte gezegen tespit edildi; hâl böyleyken, asıl soru oraya nasıl ulaştıklarıydı. Kimi gökbilimciler, bu gezegenlerin muhtemelen yıldızlararası uzayda yüzmüş ve ikili yıldız sisteminin kütle çekimi tarafından çekilmiş olabileceğini öne sürdüler. Rafikov ve Silsbee bu gizemi çözmeye yardımcı olmak amacıyla bir takım simülasyonlar gerçekleştirdi. Gerçekçi fiziksel girdiler kullanarak ve gaz diskinin içinde bulunan gezegenlerin hareketleri üzerindeki kütle çekim etkisi gibi çoğunlukla göz ardı edilen süreçleri de hesaba katarak, bir ikili yıldız sistemindeki gezegensel büyümenin ayrıntılı bir matematiksel modelini geliştirdiler.

Silsbee, “Diskin, bir çeşit rüzgâr gibi davranarak gazı sürüklemek yoluyla gezegenimsileri doğrudan etkilediği biliniyor” diyor: “Birkaç yıl önce, diskin, gazı sürüklemesinin yanı sıra yarattığı kütle çekiminin gezegenimsilerin dinamiklerini büyük ölçüde değiştirdiğini, kimi durumlardaysa gezegenlerin eşlikçi yıldız nedeniyle maruz kaldığı kütle çekimsel düzensizliklere rağmen bile oluşmasına olanak sunduğunu fark ettik.”

ALFA CENTAURİ BİR ÖRNEK OLABİLİR

Rafikov, işte şu ifadeleri kullanıyor: “Oluşturduğumuz model, gezegen oluşum teorilerini sınamak amacıyla bu araştırmanın yanı sıra daha eski çalışmaları da bir araya getiriyor.” 

Kullandıkları model, Alpha Centauri gibi ikili yıldız sistemlerinde gezegenlerin hayatına en az 10 kilometre çapında başlaması ve gezegen oluşum diskinin kendisinin büyük düzensizlikler barındırmayan dairesel bir yapıda olması koşuluyla, oluşabileceklerini açığa çıkardı. Bu koşullar yerine getirildiğinde, diskin belirli bölümlerinde bulunan gezegenler birbirlerini yok etmek yerine birbirine yapışacak kadar yavaş hareket ediyorlar.

Bulgular, gezegen oluşum sürecinin ayrılmaz bir parçası olan ve ‘akış kararsızlığı’ diye adlandırılan belirli bir gezegen oluşum mekanizmasını destekliyor. Bu kararsızlık, birçok çarpışmadan kurtulabilecek birkaç büyük gezegenimsi yaratmak için çakıl taşından kayaya dek toz tanelerini bir araya getirebilen, gaz oluşumundaki birçok katı parçacığı içine alan ortaklaşa bir etki.

Araştırmanın sonuçları, hem ikili hem de tek yıldız sistemlerini konu alan oluşum teorileri ve ikili sistemlerdeki gezegen oluşum disklerinin hidrodinamik simülasyonları açısından önemli bilgiler içeriyor. Gelecekte, bu model, aynı zamanda NASA’nın Kepler Uzay Teleskobu tarafından tespit edilen yaklaşık bir düzine ‘Tatooine’ gezegeninin (bir ikili yıldız sisteminin her iki bileşeninin de yörüngesinde dönen öte gezegenlerin) kökenlerini açıklamak için de kullanılabilir.

*Tatooine: Yıldız Savaşları (Star Wars) serisinde konu edilen ve ikili yıldız sisteminde bulunan bir gezegendir.

Yazının orijinali Phys.org sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)