YAŞLI BEYAZ CÜCESİNİ KUCAKLAYAN GEZEGEN

AstroNotlar’dan, merhaba! Bu hafta sizlere bir beyaz cücenin etrafında dönen ve keşfedilen ilk gezegenden bahsedeceğiz. Öncesinde beyaz cüce nedir ne değildir, biraz ona değinelim.

Astronomide sıklıkla kurduğumuz bir cümle vardır: Yıldızlar da bütün canlılar gibi doğar, büyür ve ölürler. Yıldızlara meraklı olanlar eminim ki bu cümleyi şimdiye kadar en az bir kere duymuştur. Yıldızların ölümleri üç farklı şekilde sonuçlanabilir: bir Karadelik, nötron yıldızı veya bir beyaz cüce olarak. Bu sonuçlardan hangisinin oluşacağını ön görmemizdeki en önemli bilgi kaynağımız ise yıldızın kütlesidir. Yüksek kütleli yıldızlar, karadelik veya nötron yıldızına dönüşürler. Düşük veya orta kütleli yıldızlar ise beyaz cüceye dönüşür. Güneş’imiz de orta kütleli bir yıldız olduğu için yaklaşık 5 milyar yıl sonra onun da bir beyaz cüce olacağı öngörülüyor.


Kaynak: Astrobilgi

Hatta bununla ilgili olarak “Güneş, Merkür’ü yutacak; Güneş, Dünya’yı yutacak.” gibi söylemleri de sık sık duyuyoruz. Peki bu nasıl olacak? Sonunda Güneş de bir beyaz cüce mi oluşturacak? O zaman beyaz cüce oluşumunu Güneş üzerinden açıklayalım. Zaten benzer kütleye sahip yıldızların da yaşayacakları süreç aynıdır. 

Güneş ve onun gibi orta kütleli yıldızlar, yaşamları boyunca çekirdeklerindeki Hidrojen’i, Helyum’a dönüştürürler. Hidrojen’in, Helyum’a dönüşme süreci bir füzyon tepkimesidir. Yıldızın merkezinde gerçekleşen bu füzyon tepkimesi, yani çekirdek birleşimi sayesinde Helyum’la birlikte bir miktar da enerji de açığa çıkar ve bu enerji Güneş’in merkezinden yüzeyine doğru bir basınç oluşturur. Kütleçekimi ise bunun tam aksine, Güneş’in yüzeyinden merkezine doğru etki eder. Bu iki kuvvetin birbirini dengelediği durumlara, hidrostatik denge denmektedir. Birbirini dengeleyen bu kuvvetlerden birinin yok olması ya da zayıflaması, hidrostatik dengeyi bozar. Güneş’in sonsuz miktarda kütlesi olmadığı için, enerji üretimi sonsuza kadar sürmeyecek ve bir yerde bitecektir. Enerji üretemeyince de yüzeye doğru bir basınç uygulanamayacağı için dolayısıyla kütle çekim kuvveti galip gelecek ve Güneş çökmeye başlayacak. Üst katmanlardaki yıldız maddesi yıldızın merkezine doğru yığıldıkça, yani çöktükçe, merkezdeki yoğunluk yeniden artar ve böylelikle merkezi sarmalayan bir katmanda yeniden çekirdek birleşimi gerçekleşebilir. Bu da yıldızda yeniden enerji açığa çıkması anlamına gelir. Kabuk diyebileceğimiz bu katmanda bulunan az miktardaki hidrojen atomları bu kabuğu oluşturur. Hidrojen kabukta yoğunluğun artmasıyla oluşan ısı üretimi sayesinde yeniden dışa doğru basınçta bir artış olur bu defa kütleçekim kuvveti yenilir, çekirdeğin dış katmanı genişlemeye başlar. Bu aşamada Güneş artık bir Kırmızı Dev’e dönüşmüş oluyor. O kadar çok genişleyecek ki Merkür’ü yutacak. Tüm bunların gerçekleşmesi yaklaşık 5 milyar yıl sürecek. Daha sonra Güneş’i yine benzer bir süreç bekliyor. Bir süre hidrostatik dengede kalan Güneş’in yakıtı bittiğinde, yani merkezinde çekirdek birleşmesi gerçekleştirerek enerji açığa çıkarması için gerekli elementler tükendiğinde, yüzeye doğru uygulanan basınç kütleçekim kuvvetine yenilecek ve böylece yeniden büzülüp yeni elementlerin birleşmesiyle tekrar enerji üretmeye başlayacak. Bu süreç tekrarlaya tekrarlaya, yıldızın sadece çekirdeği kalana kadar bu işlem devam edecek. Sadece çekirdek kaldığında ise yıldızımız artık kırmızı devden beyaz cüceye dönüşmüş olacak ve tüm bu süreç de yaklaşık 1 milyar yıl sürecektir. 


Beyaz cüce IK Pegasi B (ortada), IK Pegasi A (solda) ve Güneş (sağda) (Kaynak: Wikipedia)

Peki neden biri 5 milyar yıl sürerken diğeri 1 milyar yıl sürüyor? Çünkü Güneş, kırmızı deve dönüşmeden önce Hidrojen Helyum’a dönüşür, fakat hidrojen atomlarının birleşmesi mümkün olmadığı için sıra Helyum’a geçer. Bundan sonra Helyum atomları Karbon veya diğer ağır elementlere dönüşür. Bu durum da diğerine kıyasla daha kısa sürer, çünkü daha az Helyum’a sahip yani dönüştürülecek madde miktarı başlangıçtakine göre daha azdır. 

Güneş Karbon’u yakamadığı zaman bir önceki aşamaya benzer şekilde tekrar kütle çekiminin galip gelmesiyle büzülecek, sonra tekrar katmanları genişleyecektir. Tam bu aşamada, yarıçapı Dünya’nın yörüngesinden daha büyük olacak, yani Dünyamız da yok olacak.  Daha sonra bu süreç, Güneş, çekirdek dışındaki tüm katmanlarını tamamen atana kadar devam edecektir. Kütlesinin yaklaşık %80’ini kaybedecek ve geriye sadece çekirdek kalacaktır. Sadece çekirdek kaldığında ise yıldızımız artık bir beyaz cüce olacaktır.


Beyaz Cüce (Kaynak: NASA)

Beyaz Cüce olana kadar yakınlarındaki gezegenleri yok ediyorsa, yine de bir şekilde yörüngesinde dolanan bir gezegen olması mümkün olabilir mi? Yaklaşık 1 ay öncesine kadar bu sorunun cevabı hayırdı. Ancak TESS olarak bilinen “Transiting Exoplanet Survey Satellite” ile elde edilen gözlemler sayesinde, ilk defa bir beyaz cücenin yörüngesinde bir gezegen keşfedildi. Beyaz cücenin etrafında dolanan gezegenin adı WD 1856b ve Jüpiter boyutlarında. Bu gezegen yıldızının etrafında da çok hızlı dönüyor. 


Kaynak: NASA

Hızını şu şekilde açıklayalım: Merkür, Güneş’in etrafındaki dönüşünü en hızlı tamamlayan gezegendir ve bu gezegen Merkürden de 60 kat hızlı. Merkürün bir yılının 88 gün olduğunu göz önünde bulundurursak oldukça hızlı.

Peki gezegen orada parçalanmadan nasıl kalabilmiş? Bununla ilgili bir çok olasılık mevcuttur. Olasılıklardan bir tanesi WD 1856b’nin, etrafında döndüğü beyaz cüceden çok uzakta oluşarak evrimleştiği şeklindedir. En yüksek ihtimal olduğu düşünülen diğer senaryo ise WD 1856b’nin yakınlarında Jüpiter boyutunda birkaç tane daha cisim olduğu yönündedir. Bu cisimlerin WD 1856b üzerindeki kütleçekim etkisi, beyaz cücenin gezegeni kendine çekerek parçalamasını engelliyor olabilir. Ama bunu kanıtlayacak yeterli veri bulunmamaktadır. Makalede tüm olasılıklardan bahsedilmekte, merak edenler buraya tıklayarak makaleye erişebilirler. 

Peki keşfedilen bu şeyin gezegen olduğu nasıl anlaşılmış? Başka bir gök cismi olamaz mı? Bunu daha iyi anlamak için ötegezegen keşiflerinde kullanılan geçiş yöntemine değinmek gerek çünkü keşfedilen gezegen 80 ışıkyılı uzaklıkta bir ötegezegendir. Bu yöntemde gözlemi yapılan yıldızın ışık miktarının zamanla değişimi yani bir ışık eğrisi elde edilir. Bu eğride ışık miktarında gözle görülür bir düşüş varsa, yıldız etrafında dolanan bir gezegenin varlığını işaret ediyor olabilir. Dolayısıyla ışık miktarındaki değişimden yola çıkarak gezegenin boyutunu hesaplamak mümkündür. Bu yöntemle elde edilen sonuçlara bakıldığında, gezegen yaklaşık Jüpiter boyutundadır ama bu boyuttaki bir cisim dev bir gezegen de olabilir, düşük kütleli bir yıldız da olabilir. 


Gezegenin beyaz cücenin önünden geçişinin ışık eğrisi (makaleden alındı)

Sadece boyuta bakarak gezegen olduğunu söyleyebiliyor muyuz? Tek parametre bu mu?

Keşfedilen cismin boyutunu hesapladıktan sonraki iş cismin kütlesini hesaplamak. Bunun için başvurulan ilk yöntem genellikle radyal hız gözlemleridir. Bu yöntemde, temel alınan olay birbiri etrafında dolanan iki  cismin birbirine uyguladığı kütle çekim kuvvetinin cisimlerin yörüngelerine olan etkisi. Yıldızın yörüngesinde dolanan bir cisim varsa, diyelim ki bu bir gezegen olsun, gezegenin kütleçekimi mutlaka ki  yıldızın yörünge hareketini etkiler ve çok ufak da olsa yıldızın bir yalpalama hareketi yapmasına neden olur. Yıldızın bu hareketi  tayf çizgilerine bakılarak belirlenebilr ve böylelikle bir ötegezegenin varlığı nedeniyle periyodik bir hareket gösterip göstermediği anlaşılabilir. Ama söz konusu yıldız bir beyaz cüce olduğunda, beyaz cüceler o kadar yaşlı ve sönük ki, böylesi hassas ölçümleri yapmak pek de mümkün olmuyor. O zaman başka bir yönteme başvurmak gerekiyor; o da kızılötesi dalga boyundaki gözlemleri incelemek. 

Peki bu cismin kızılötesi gözlemleri mevcut mu?

Spitzer teleskobu emekli olmadan birkaç ay önce bu sistemi kızılötesi dalga boyunda gözlemlemiş ve WD 1856 b nin herhangi bir kızılötesi ışıma yapmadığını sonucuna ulaşılmış. Eğer düşük kütleli bir yıldız olsaydı kızılötesi bölgede bir ışıma yapıyor olması gerekirdi. Spitzer verileri İspanya’nın Kanarya Adaları’ndaki Gran Telescopio Canarias ile alınan görünür bölge gözlemleriyle de karşılaştırılması ile tüm bilgiler birleştirilmiş oldu. Toplanan tüm veriler sonucunda WD 1856 b’nin bir gezegen olduğuna karar verildi.

Keşfedilen gezegen bir ötegezegen, dolayısıyla bunun keşfindeki temel amaç dünya dışı yaşam arayışı, dolayısıyla bir yaşanabilir bölge söz konusu. Sönük ve enerjisini kaybetmiş bir yıldız, etrafındaki yaşanabilir bölgeyi nasıl etkiliyor? 

Yaşanabilir bölgenin tanımı o bölgedeki gezegenlerin yüzeylerinde suyu sıvı halde tutabiliyor olmaları şeklinde yapılıyor. Beyaz cücelerin de yayacağı enerji daha düşük olduğu için yaşanabilir bölgesi kendisine daha yakın olacak. Çünkü gezegen, zaten az ısı yayan böylesi bir yıldızdan uzakta kalırsa, yüzeyindeki su donabilir. Bir de bunlar zamanla sönükleşeceği için yaşanabilir bölge de değişecek sabit kalmayacak, enerji azaldığı için iç kısma çekilecek.


Yıldızların sıcaklığına göre yaşanabilir bölge kıyaslaması. Yeşil bölgeler yaşanabilir bölgeyi temsil etmektedir. (Kaynak: Kepler mission/Ames Research Center/NASA)

Ama yaşanabilir bölgenin değişkenliği, üzerinde yaşam barındıran bir gezegen için riskli olmaz mı?

Evet riskli. Yıldızın sönükleşmesi demek etrafına yaydığı enerjinin, yani gezegene erişen ısının azalması anlamına geleceği için bu bir bakıma da gezegendeki suyun tamamen donması demektir. Buna ek olarak, yaşanabilir bölge zaten yıldızın çok yakınlarında yer aldığı için beyaz cücenin çekim kuvveti, gezegende şekil bozulmalarına sebep olabilir. Örneğin; Jüpiter’in çekim kuvvetinin, uydusu Io’da yarattığı yüzey gelgitleri gibi. Jüpiter’in güçlü kütleçekimi, en iç uydusu olan Io’da dönem dönem güçlü yüzey gerilimlerine ve sonra da bu gerilimlerin boşalmalarına sebep olur ve bu yüzden de Io’da sürekli volkanlar patlar. Konuyla ilgili daha detaylı bilgi için “Güneş Sistemi’nin Enleri” isimli yayınımızı dinleyebilirsiniz.

Son olarak sizlere Orion meteor yağmurundan da bahsedelim. Orion meteor yağmuru bu yıl 2 Ekim ve 7 Kasım tarihleri arasında gerçekleşecek ve bu yıl zirve yapması beklenen tarih ise 21 Ekim, yani bu çarşamba. Saatte 10 ile 20 orionid gözlemleyebilirsiniz ve Ay da Dolunay evresinde olmadığı için gözlemleri etkilemeyecek fakat söz konusu meteor yağmurları olunca her an bir sürprizle karşılaşmak söz konusu olabilir. 

Orion meteor yağmurunun asıl oluşum nedeni Güneş’in etrafındaki dönüşünü 76 yılda bir tamamlayan Halley kuyrukluyıldızının ardında bıraktığı büyüklü küçüklü toz parçacıklarıdır. Dünya her yıl bu toz parçacıklarının yoğun olduğu bölgeden geçer ve bu süreçte de Orion takımyıdızından saçılıyormuş gibi göründüğü için Orionid olarak adlandırılan meteor yağmuru gerçekleşir. 

Orionidler, Avcı Takımyıldızından saçılıyormuş gibi görünür. Avcı takımyıldızında çoğumuzun favorisi ve bu yılın başlarında da hepimizi heyecanlandıran Betelgöz olduğunu söylememize gerek yok sanırım. Gece yarısından itibaren Betelgöz’ün kuzeyine doğru bakılarak şafak vaktine kadar izlenebilir. Meteorlarla ilgili önceki bölümlerimizde de bahsettiğimiz gibi, kısa ve sönük de olsa bol miktarda meteor görmek istiyorsanız saçılma noktasına, nadiren de olsa uzun ve heybetli meteorlar görmek istiyorsanız doğu ufkuna bakmanızı öneriyoruz. 

astronotlar.space@gmail.com e-posta adresimize konuştuğumuz içeriklere dair düşüncelerinizi ve değinmemizi istediğiniz konuları yazabilir, bir kitap, link veya bilgi paylaşımında bulunabilirsiniz. Sosyal medya hesaplarımızı Instagram ve Twitter’dan “astro_notlar” olarak takibe almayı unutmayın! Facebook’tan vazgeçmem diyenler ise bizi AstroNotlar sayfasında bulabilirler. Gelecek hafta görüşünceye dek, gökyüzüne iyi bakın, hoşçakalın!

E-posta: astronotlar.space@gmail.com
Facebook: facebook.com/astronotlar.space
Instagram: instagram.com/astro_notlar
Twitter: twitter.com/astro_notlar
Anchor: anchor.fm/astronotlar

KAYNAKLAR VE GÖRSELLER

https://www.nasa.gov/press-release/nasa-missions-spy-first-possible-survivor-planet-hugging-white-dwarf-star

https://imagine.gsfc.nasa.gov/science/objects/dwarfs1.html

https://www.space.com/21437-alien-life-white-dwarfs-failed-stars.html

https://astronomy.com/magazine/ask-astro/2014/07/white-dwarf-stars

https://www.nature.com/articles/s41586-020-2713-y.pdf?origin=ppub

https://astronomi.boun.edu.tr/meteorlar-2020#Draconids

https://earthsky.org/?p=27937

https://astrobites.org/2020/09/22/the-first-planet-found-orbiting-a-white-dwarf/

https://www.nasaspaceflight.com/2020/09/survivor-planet-orbiting-white-dwarf/

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.