Var olması teorik açıdan imkansız: 'Barbenheimer' yıldızı

Michelle Starr*

Samanyolu Galaksisi’ndeki tuhaf bir yıldız, uzak geçmişte, milyarlarca yıl önceki ‘kozmik şafak’ döneminde yaşamış olan dev bir yıldızın patlamasından kalan eşsiz izleri taşıyor.

‘J0931 + 0038’ diye bilinen bir yıldızın kimyasal bileşimi öylesine garip ki yalnızca Güneş’in kütlesinin en az 50 katı olan ve bir süpernovaya dönüşmeden önce elementleri yaratan devasa bir yıldızın kalıntılarından meydana gelmiş olabilir.

Bu daha da garip. Mevcut teoriye bakılırsa, bu denli devasa bir yıldız, öldüğü zaman bir süpernovaya dönüşmeden ve çevresine tuhaf bir element yığını toplamadan, doğrudan bir kara deliğe doğru çökmüş olmalıydı.

'ASLA BUNUN GİBİ BİR ŞEY GÖRMEMİŞTİK'

Araştırmaya öncülük eden, Chicago Üniversitesi ve Sloan Dijital Gökyüzü Araştırması’ndan (SDSS) gökbilimci Alex Ji, “Asla bunun gibi bir şey görmemiştik. O dönemde her ne olduysa, fazlasıyla şaşırtıcı olmalıydı. Muhteşem nükleosentezi nedeniyle (bu köken süpernova örneğine) ‘Barbenheimer Yıldızı’ adını verdik" diye konuştu.

Evrende bulunan elementlerden birçoğunun üretimi yıldızların işidir. 13.8 milyar yıl önce gerçekleşen Büyük Patlama’nın ardından, her şey atomların oluşmasına imkân tanıyacak kadar soğuduğunda, uzay büyük oranda hidrojen ve bir miktar helyumdan oluşan bir çorbayla doluydu. Bu, içinde ilk yıldızların doğduğu maddeydi.

Bununla birlikte, yıldızlar temelde element fabrikalarıdır ve ‘nükleosentez’ adıyla bilinen bir süreç sonucunda yeni maddeler yaratmanın birkaç farklı yolu vardır. Çekirdeklerinde meydana gelen ve atomları parçalayarak daha ağır elementler ortaya çıkaran ‘füzyon’ sürecinden güç alırlar.

Ne var ki bu süreç demirde sona erer; demiri daha ağır bir maddeye kaynaştırmak, ürettiğinden daha fazla enerji kullanır ve bu nedenle yıldız için oyun biter.

Yıldız patladığı sırada, süpernovanın aşırı derece enerjik ortamında daha ağır elementler meydana gelir. Füzyon ürünlerine ek olarak, bu elementler uzaya saçılır ve daha sonra oluşacak yeni nesil yıldızlara karışırlar.

GALAKTİK HALE’DE KEŞFEDİLDİ

Yıldızlardaki kimyasal oranları bize kendi tarihlerine dair çok şey söyleyebilir. Mesela, daha yakın zamanda doğan yıldızlar, bir yıldızın yaşını anlama konusunda kullanışlı bir araç olan helyumdan daha ağır elementleri bolca barındırır. Farklı elementler, bize çok daha önce yaşamış olan, daha ağır elementlerin ilk kez şekillendiği yıldızlar hakkında da bilgi verebilir.

‘J0931 + 0038’, Samanyolu’nun ‘galaktik hale’ diye bilinen diskini çevreleyen küresel uzay alanında asılı duran düşük kütleli bir kırmızı dev yıldızdır. Galaktik halede çok eski, tuhaf yıldızlara rastlamak mümkün; tam da bundan ötürü, gökbilimciler çoğunlukla bu alanda erken evrene ilişkin ipuçları arar.

‘J0931 + 0038’ ilk defa 1999 yılında SDSS tarafından gözlemlendi; fakat görüntüler renkli değildi. 2019 yılına kadar süren bir gözlem, yıldızdan bize ulaşan ışık spektrumunun tamamını kayıt altına aldı; farklı elementler belirli dalga boylarında ışığı emip tekrar yaydığı için, bulgular, kimyasal bileşimlerini saptamak için bir anahtar işlevi görüyor.

J0931 + 0038’in spektrumu, şu ana dek görülmüş hiçbir şeye benzemeyen bir kimyasal bileşimi açığa çıkardı. Periyodik tabloda sodyum ve alüminyum gibi tek sayılı elementlerin oranı şaşkınlık verici derecede düşüktü; buna karşın nikel ve çinko gibi demire yakın elementler bakımından zengindi. Stronsiyum ve paladyum gibi demirden daha ağır olan elementlerin miktarı ise olması gerekenden çok daha yüksekti.

Ohio Eyalet Üniversitesi’nden gökbilimci Jennifer Johnson, “Bazen tek seferde bu niteliklerden birini görürüz; ne var ki daha önce hiç aynı yıldızda hepsini birden görmemiştik” dedi.

KENDİSİYLE ÇELİŞEN BULGULAR

Araştırma ekibi, J0931 + 0038’de keşfedilen metallerin büyük kısmının tek ve metal açısından aşırı derece fakir bir nükleosentetik kaynaktan gelmiş olması gerektiğini anladı: Güneş’in kütlesinin 50 ilâ 80 katı büyüklükteki bir yıldız patladığında iç kısımlarını uzaya fırlattı ve ardında, J0931+ 0038’in ortaya çıktığı bir madde bulutu bıraktı.

Öte yandan, böylesine devasa bir yıldızın dışa doğru patlamaktan ziyade yerçekimsel olarak içe doğru çökmesinin beklenmesi, sorunun yalnızca bir parçası.

Araştırmayı yürüten ABD’deki Kaliforniya Berkeley Üniversitesi’nden gökbilimci Sanjana Curtis, “Kafa karıştırıcı biçimde, var olan hiçbir element oluşum modeli tanık olduklarımızı açıklayamıyor. Bu kolayca şurada burada bir şeyler düzeltebileceğiniz ve bunun işe yarayacağı bir durum değil; zira, bütün bu öğe modeli neredeyse kendi kendisiyle çelişiyor gibi görünüyor" bilgisini paylaştı.

Bu, şimdilik yanıtı olmayan bir bulmaca. Sadece buna benzer gariplikler saptamak ve bunların oluşumlarını modellemek, ‘Barbenheimer’ yıldızının nasıl yaşadığını, öldüğünü ve ardında parmak izleri bıraktığını açığa çıkaracak ve bu sayede daha sonraki pek çok çağ boyunca yeni bulmacaları çözebileceğiz.

Ekibin araştırma makalesi Astrophysical Journal Letters adlı bilimsel dergiye kabul edildi ve arXiv adlı ön baskı sunucusunda paylaşıldı.

*Gazeteci.

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