Birbiriyle çarpışarak nötron yıldızına dönüşen beyaz cüceler Evren’in en nadir görülen süpernova patlamalarını oluşturuyor.
Warwick Üniversitesi’nde araştırmalarını sürdüren astronomlar Evren’in en yalnız süpernova patlamalarının sırrını çözdüler. Uzayın derinliklerinde ortaya çıkan ve büyük kütleli yıldızların ölümüne bağlı olmadığı için ne zaman gerçekleşeceği bilinmeyen öksüz süpernovalar, birbiriyle çarpışarak nötron yıldızına dönüşen beyaz cücelerden oluşuyor. Patlama sırasında uzaya saçılan ve insan iskeletinin temel yapıtaşını oluşturan kalsiyum atomları ise Carl Sagan’ın “Hepimiz yıldız tozundan yapıldık” sözüne farklı bir anlam katıyor.
Güneşimiz gibi sarı cüce yıldızlar 10 milyar yıllık ömrünü tamamladıktan sonra dış gaz katmanlarını uzaya üflüyor ve geriye kalan çıplak yıldız çekirdeği de Dünya büyüklüğünde bir beyaz cüce oluşturuyor. Yine de beyaz cüceler sarı yıldızların son durağı değil. İkili yıldız sistemlerinde beyaz cüceler komşu güneşten gaz çekerek kütle kazanıyor ve kendi üzerine çökerken patlayarak süpernova oluşturuyor.
Bu tür süpernovaları önceden tahmin etmek mümkün, çünkü komşu yıldız genellikle Güneş’ten daha büyük bir kütleye sahip bulunuyor ve gökte parlayarak yerini belli ediyor. Öte yandan, nadir gerçekleşen bazı “uzay kazaları” sonucunda, çoklu yıldız sistemlerinde bulunan iki beyaz cüce birbiriyle çarpışabiliyor. Bu tür çarpışmalar iki beyaz cücenin şiddetli bir patlamayla birleşerek nötron yıldızına dönüşmesiyle sonuçlanıyor, fakat bilim insanları uzayın derinliklerinde aniden ortaya çıkan ve çok daha nadir görülen öksüz süpernovalar da keşfettiler.
Uzay kazası
Warwick Üniversitesi’nden Dr. Joseph Lyman ve meslektaşları bu tür tekil süpernovaların parlak ışığını teleskoplara bağlı tayfölçerlerle incelediler ve süpernova tayfında görülen kalsiyum atomu izlerinin patlama sırasında oluşamayacağı sonucuna vardılar. Lyman, “Süpernova tayfı patlayan yıldızın çok yüksek miktarda kalsiyum atomu içerdiğini gösteriyordu” diyor. “Öyle ki patlamaya yol açan yıldızın yarısının kalsiyumdan oluşması gerekiyor. Normal süpernova patlamaları kalsiyum bakımından zengin değildir. Bu da gözlemlediğimiz patlamaların beyaz cüce çarpışmalarından kaynaklandığını gösteriyor. Beyaz cücelerin kalsiyum zengini olduğunu biliyoruz.”
Araştırmacıların analiz ettiği süpernova patlamaları keskin gözlü teleskoplar tarafından gökyüzünde haftalarca gözlemlenebiliyor. Buna rağmen gözlemlenen patlamalar geleneksel süpernovalar kadar parlak ve uzun süreli değil. Bu da öksüz süpernovaları saptamak ve detaylı bir şekilde incelemek konusunda bilim insanlarının işini zorlaştırıyor. Beyaz cüce çarpışmaları sonucunda meydana gelen süpernovalar Evren’deki kalsiyumun ana kaynağı olarak kabul ediliyor, fakat bu nadir patlamalar uzayın uzak köşelerinde gerçekleştiği için astronomlara ek güçlük çıkarıyor.
“En garip özelliklerinden biri de patlamaların beklenmedik yerlerde görülmesi” diyor Lyman: “Galaksiye baktığınız zaman patlamaların galaksiyi oluşturan yıldızların ışığıyla aynı hizada olmasını beklersiniz. Ancak bu süpernovaların büyük kısmı ait oldukları galaksiden çok uzakta, az sayıda yıldız sisteminin olduğu ıssız bölgelerde, örneğin çok soluk cüce galaksilerde gerçekleşiyor. Süpernovaya yol açan yıldızların bu uzak bölgelere nasıl ulaştığını açıklamak zorundayız.” Kalsiyum zengini süpernovalar ana galaksiden on binlerce ışık yılı uzakta ortaya çıkıyor ve bunların üçte biri de galaksilerden 65 bin ışık yılı uzakta gözlemleniyor.
Serseri yıldızlar mı?
Şili’deki Çok Büyük Teleskop ve Hubble Uzay Teleskopu’nu kullanan astronomlar, bu patlamaların “çekirdek çökmesi süpernovalarından kaynaklanmadığı sonucuna vardılar. Çünkü gökyüzünde patlayan yıldızın gaz çektiği bir yoldaş yıldız bulunmuyordu. Warwick Üniversitesi Fen Fakültesi’nden Profesör Andrew Levan konuyu şöyle açıklıyor:
“Beyaz cücelere geçmeden önce, güneş sistemini hızla terk ederek uzayın derinliklerinde kaybolan hiper hızlı serseri yıldızlar ihtimalini değerlendirdik. Hiper hızlı yıldız patlamaları galaksilerden uzakta gerçekleşen yalnız süpernovaları açıklayabilirdi, ama hiper hızlı yıldızların galaksiyi yıldız diskine dik açıyla terk ettiğini düşündüğümüzde bunun mümkün olmadığını görüyoruz. Böylece geriye uzun ömürlü ve düşük kütleli yıldızlar kalıyor. Düşük kütleli bir yıldız tek başına süpernovaya yol açamayacağına göre bunlar ikili sistemler oluş turmalı ve birbiriyle çarpışarak süpernova benzeri bir patlamaya yol açmalı.”
Gama ışını patlamaları
Araştırmacılar ellerindeki veriyi kısa süreli gama ışını patlaması haritasıyla karşılaştırdılar. Çarpışarak kara deliğe dönüşen nötron yıldızları kısa süreli gama ışını patlamalarına yol açıyor ve bu olaylar da genellikle ana galaksiden uzaklarda gerçekleşiyordu. Hatta gama ışını patlamasına eşlik eden ve kilonova olarak adlandırılan küçük süpernova patlamaları, Profesör Nial Tanvir’in çalışmaları sayesinde gözlemlenmişti. Bununla birlikte kara delik–nötron yıldızı çarpışmaları, kalsiyum bakımından zengin süpernova patlamalarına yol açmıyordu.
Lyman bir kez bu tespiti yaptıktan sonra işlerinin oldukça kolaylaştığını belirtiyor: “Gözlemlediğimiz süpernovaların yüksek oranda kalsiyum içerdiğini biliyoruz. Beyaz cüceler kalsiyum bakımından zengindir ve nötron yıldızıyla çarpışan bir beyaz cüce bu tür süpernovalara yol açabilir. Ayrıca parlak bir yıldız süpernova patlamasının ardından kendi etrafında hızla dönen bir nötron yıldızına dönüştüğünde bu yıldız kalıntısı, açısal momentumun korunumu nedeniyle hızla uzayın derinliklerine fırlıyor. Bu durumda yeni oluşan nötron yıldızı da beyaz cüce eşini kendisiyle birlikte galaksinin dışına sürüklemiş olabilir. Nitekim genç nötron yıldızlarının hızı saniyede 100 km’ye ulaşıyor.” Kalsiyum bakımından zengin olan, ancak daha düşük enerjili gama ışını patlamalarına yol açan ve galaksilerin içinde gözlemlenen süpernovalar ise salt beyaz cüce çarpışmalarına işaret ediyor.
Kısacası galaksiden uzakta gerçekleşen kalsiyum zengini süpernovalar iki beyaz cücenin çarpışması yerine, beyaz cüce–nötron yıldızı çarpışmalarından kaynaklanıyor. Ancak, Lyman’ın teorisini test etmenin tek yolu bu tür süpernovalara eşlik eden yüksek enerjili gama ışını patlamalarını da gözlemlemek. Böylece Evren’in en yalnız süpernovalarının gizemi kesin olarak çözülmüş olacak.
