Ölü yıldızın küllerinden doğan gezegen: niyobyum ipucu

1999'da Hubble Uzay Teleskobu, HS 0209+0832 adlı soluk bir beyaz cücenin ışığını tayfa ayırdı ve ortaya yaklaşık yüz tane çizgi çıktı. Bunların hiçbiri o günün veri tabanlarındaki bir elementle eşleşmedi. Çizgiler yirmi beş yıldan uzun süre açıklanamadan kaldı. Şimdi University of Warwick'ten Jamie Williams'ın başını çektiği bir ekip, Nature Astronomy dergisinde bu gizemin anahtarının bir metal, niyobyum olduğunu ve onun da yıldızın çevresinde dönen bir gezegene işaret ediyor olabileceğini yazdı.

Öne sürülen gezegen, bildiğimiz anlamda "eski" bir dünya değil. Yıldız öldükten sonra, onun saçtığı maddeden doğmuş olabilir. Williams bunu şöyle anlatıyor: Anka kuşu, öncülünün küllerinden yeniden doğar; bu gezegen de yıldızın küllerinden oluşmuş. Gökbilimciler bu türe "ikinci nesil gezegen" diyor. Kuramda uzun zamandır vardı, ama bunun için elde bir kanıt yoktu.

Beyaz cüce nedir, neden gezegen aranır?

Güneş benzeri bir yıldız yakıtını bitirince önce şişip kırmızı bir deve dönüşür, dış katmanlarını uzaya üfler ve geriye Dünya boyutunda, çok yoğun, yavaşça soğuyan bir çekirdek bırakır. Bu çekirdeğe beyaz cüce denir. Yıldızın ilk dönemden kalma gezegenleri bu sırada ya yutulur ya savrulur ya da uzak yörüngelerde sağ kalır. Bir beyaz cücenin çevresinde, yıldız öldükten sonra yeni bir gezegenin oluşması ise ayrı bir ihtimaldir: atılan gaz ve toz bir disk halinde toplanırsa içinden yeni gök cisimleri çıkabilir.

Niyobyum ipucu

Beyaz cücelerin yoğun çekimi ağır elementleri atmosferin derinine çeker, bu yüzden normalde yüzeyde neredeyse yalnızca hidrojen ve helyum görünür. Eğer atmosferde başka metaller varsa, bunlar dışarıdan, örneğin parçalanan bir asteroitten düşmüş olmalıdır. Sıradan bir kayaç asteroit düşse silisyum, demir, magnezyum gibi elementler görürüz.

HS 0209+0832'de ise tablo çok farklı. Habere göre atmosferde silisyum ancak izler halinde, demir ise neredeyse hiç yok; buna karşılık çinko, bakır, nikel ve özellikle niyobyum fazla. Niyobyumun bolluğu Güneş'tekinin bin katından fazla olarak bildiriliyor. Ekip, güncel atom verileriyle eski tayfı yeniden inceleyince çizgilerin önemli bir kısmının niyobyuma ait olduğunu fark etmiş. Bu, bir beyaz cücede niyobyumun ilk kez görülmesi. NASA'nın FUSE uydusunun verisi de niyobyum bolluğunu destekliyor.

Niyobyum, yıldızların ömrünün sonlarında yavaş nötron yakalama (s-süreci) adı verilen bir yolla üretilir. Yıldızın ölüm evresinde püskürttüğü madde bu ağır elementlerce zengindir. Tezin mantığı şu: Böyle bir gezegen, kayaç bir ilk nesil gezegen gibi değil, bu özel biçimde zenginleşmiş maddeden yapıldıysa, beyaz cüceye düşen malzeme de bu garip bileşimi taşır.

İkinci kanıt: 4,4 günlük titreşim

NASA'nın TESS uydusu yıldızın parlaklığını yaklaşık dört ay boyunca izledi ve 4,399 günlük bir döngüyle çok küçük, yüzde 0,12 kadar bir salınım yakaladı. Bu süre, bir beyaz cücenin kendi dönüşü için fazla yavaş görünüyor. Ekip, bunu Jüpiter boyutunda bir gezegenin yıldızın etrafında yaklaşık altı milyon kilometre uzakta dönmesiyle uyumlu buluyor. Kıyas için, Merkür Güneş'ten yaklaşık 58 milyon kilometre uzakta. Gezegen yıldızın şiddetli ışınımı altında atmosferini kaybediyor olabilir ve atmosferden akan madde beyaz cücenin yüzeyine düşerek o tuhaf kimyasal imzayı üretiyor olabilir.

Sıcaklık da bu hikâyeye bir sınır koyuyor: Yıldızın yüzeyi yaklaşık 36 bin derece. Haberdeki bilgiye göre yıldız yaklaşık beş milyon yıldır soğuyor, yani genç bir beyaz cüce.

Bulgunun sınırı

Burada "keşif" sözcüğü biraz ileri kaçıyor: Bu bir aday. Gezegenin kütlesi ve boyutu doğrudan ölçülmedi; Jüpiter boyutu bir tahmin. Gezegen görüntülenmiş değil; varlığı dolaylı izlerden çıkarılıyor. Ayrıca oluşum zamanı belirsiz: Gezegen gerçekten yıldızın ölümünden sonra mı doğdu, yoksa farklı bir yoldan mı geldi, tam olarak söylenemiyor. Bilim insanları, bir eşlik eden yıldızın çekiminin atılan maddeyi tutup disk oluşturmasına yardım etmiş olabileceğini düşünüyor, ama bu da bir varsayım.

Gezegen bilimci Zifan Lin, Science News'e göre bunun bu sürecin ilk kez görülen kanıtı olduğunu söylüyor. Kuramsal tahminler ise 2010 yılına kadar uzanıyor.

Neden önemli?

Gezegen oluşumunu şimdiye dek hep yıldızın doğumuyla anlattık. Eğer ikinci nesil gezegenler gerçekten varsa, bir yıldız sisteminin hikâyesi yıldız öldüğünde bitmiyor demektir. Williams'ın deyişiyle bildiğimiz sistemler, çok daha uzun bir öykünün yalnızca ilk bölümü olabilir. Güneş de milyarlarca yıl sonra aynı yoldan geçecek; Güneş Sistemi'nin kalıntılarından yeni bir şeyin doğup doğmayacağı sorusuna bu çalışma ilk somut ipucunu veriyor.

Sırada, Jüpiter boyutundaki adayın başka teleskoplarla izlenmesi var: Aynı 4,4 günlük ritim yeniden görülürse, yıldızın dönüşü gibi alternatif açıklamalar zayıflayacak. Niyobyumca zengin başka beyaz cüceler bulunursa da "anka gezegen" tek bir istisna olmaktan çıkacak.

Fotoğraf: CfA/Mark A. Garlick, CC0, Wikimedia Commons