Galaksimizde Keşfedilen En Eski Gezegen Enkazı, Erken Dönem Gezegen Oluşumunun Sırlarını Aydınlatıyor!

Warwick Üniversitesi liderliğindeki gökbilimciler, galaksimizde yörüngedeki küçük gezegenimsi yapılardan (İng: "planetesimal") enkaz toplayan en yaşlı yıldızı tespit etti. Bu durum, yıldızı, Samanyolu'nda keşfedilen en yaşlı kayalık ve buzlu gezegen sistemlerinden biri haline getirdi.

Bulgular, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society'de yayımlandı. Gökbilimciler, Dünya'dan 90 ışıkyılı uzaklıkta bulunan beyaz cücenin ve onun yörüngesindeki gezegenler sisteminin kalıntılarının yaşının 10 milyar yılın üzerinde olduğunu buldular.

Güneş'imiz de dâhil olmak üzere, Güneş büyüklüğündeki tüm yıldızların kaderi beyaz cüce olmaktır. Beyaz cüceler, tüm yakıtını yakıp dış katmanlarından sıyrıldıktan sonra küçülme ve soğuma sürecinden geçen yıldızlardır. Bu süreç esnasında, yörüngedeki gezegenler zarar görür ve bazı durumlarda enkazları, beyaz cücenin yüzeyine kaynayıp yok olurlar.

Bu çalışma için Warwick Üniversitesi liderliğindeki gökbilimciler ekibi, Avrupa Uzay Ajansı'nın uzay gözlemevi GAIA tarafından tespit edilen iki farklı beyaz cüceyi modelledi. Her iki yıldız da gezegensel enkazlarla çevriliydi. Biri alışılmadık derecede mavi, diğeri ise yerel galaktik bölgede bugüne kadar bulunan en soluk ve kırmızı yıldızdı. Ekip, her ikisini de daha fazla analize tabi tuttu.

Gökbilimciler; ne kadar süredir soğuduğunu bulmak için GAIA, Karanlık Enerji Araştırması ve Avrupa Güney Gözlemevi'ndeki X-Shooter cihazından elde edilen spektroskopik ve fotometrik verileri kullandı. Kırmızı WDJ2147-4035 yıldızının yaklaşık 10,7 milyar yaşında olduğunu ve bu sürenin 10,2 milyar yılının beyaz cüce olarak soğumasıyla geçtiğini keşfettiler.

Spektroskopi, farklı dalga boylarında yıldızdan gelen ışığı analiz eder. Bu dalga boyları, yıldızın atmosferindeki elementlerin ışığı ne zaman farklı renklerde emdiğini tespit edebilir ve bu elementlerin hangileri olduğunu ve ne kadarının mevcut olduğunu tespit etmeye de yardımcı olabilir. WDJ2147-4035 spektrumunu analiz eden ekip; yıldıza yapışan sodyum, lityum, potasyum ve geçici olarak tespit edilen karbon metallerinin varlığını tespit etti. Bu durum, yıldızı şimdiye kadar keşfedilen en eski metalle kirlenmiş beyaz cüce yaptı.

İkinci "mavi" yıldız WDJ1922 + 0233, WDJ2147-4035'ten biraz daha genç olmakla beraber Dünya'nın kıtasal kabuğuna benzer bir bileşime sahip gezegensel enkazlarla kirlenmişti. Bilim ekibi, soğuk yüzey sıcaklığına rağmen WDJ1922 + 0233'ün mavi renginin alışılmadık bir şekilde karışık olan helyum-hidrojen atmosferinden kaynaklandığı sonucuna vardı.

Kızıl yıldız WDJ2147-4035'in neredeyse saf helyum ve yüksek yerçekimi atmosferinde bulunan enkaz, yıldızın beyaz cüceye evriminden sağ çıkan eski bir gezegensel sistemden gelmektedir. Dolayısıyla gökbilimciler, bunun Samanyolu'nda keşfedilen beyaz cüce etrafındaki en eski gezegenler sistemi olduğu sonucuna varmışlardır. Warwick Üniversitesi Fizik Bölümü'nde doktora öğrencisi olan başyazar Abbigail Elms şöyle açıklıyor:

Bu metalle kirlenmiş yıldızlar, Dünya'nın eşsiz olmadığını ve Dünya'ya benzer gezegensel cisimlere sahip başka gezegen sistemleri olduğunu gösteriyor. Tüm yıldızların %97'si beyaz cüce olacak ve Evren'in her yerinde o kadar yaygınlar ki özellikle soğuk olanlarla beraber bu yıldızları anlamak çok önemli. Galaksimizdeki en eski yıldızlardan oluşan soğuk beyaz cüceler, Samanyolu'nun en eski yıldızlarının etrafındaki gezegen sistemlerinin oluşumu ve evrimi hakkında bilgi sağlar. Samanyolu'nda bir zamanlar Dünya gibi olan gezegenler tarafından kirletilen en eski yıldızların kalıntılarını buluyoruz. Bunun on milyar yıllık bir ölçekte gerçekleştiğini ve bu gezegenlerin Dünya oluşmadan çok önce öldüğünü düşünmek hayret verici.

Gökbilimciler ayrıca, bu metallerin yıldızın çekirdeğine ne kadar hızlı battığını tespit edebilmek için yıldızın spektrumlarını kullanabilirler. Böylece geçmişe dönüp her bir metalin asıl gezegensel cisimde ne kadar bol olduğunu belirleyebilirler. Metallerin miktarlarını Güneş Sistemi'mizdeki astronomik cisimlerle ve gezegensel materyallerle karşılaştırarak yıldız ölüp beyaz cüceye evrimleşmeden önce bu gezegenlerin nasıl olduğunu tahmin edebiliriz. Ancak WDJ2147-4035 durumunda bunu yapmak meşakkatli bir iş olabilir. Abbigail şöyle açıklıyor:

Biriken gezegensel enkaz lityum ve potasyum açısından fazla zengin olduğundan ve bizim Güneş Sistemi'mize hiç benzemediğinden, kızıl yıldız WDJ2147-4035 gizemini korumakta. Bu oldukça ilginç bir beyaz cüce. Ultra soğuk yüzey sıcaklığı, onu kirleten metaller, yaşlılığı ve manyetik olması onu son derece nadir yapıyor.

Warwick Üniversitesi Fizik Bölümünden Profesör Pier-Emmanuel Tremblay şunları söylüyor:

Metaller, evrimleşmiş yıldızlar ve devasa yıldız patlamaları sırasında oluştuğu için, bu yaşlı yıldızlar 10 milyar yıldan daha uzun bir süre önce oluştuğunda Evren bugünkü kadar metal bakımından zengin değildi. Gözlemlenen iki beyaz cüce, Güneş Sistemi'nin oluştuğu koşullardan farklı, metal bakımından fakir ve gaz bakımından zengin bir ortamda gezegen oluşumuna heyecan verici bir pencere açıyor.