Gezegen ile Yıldızlar Arasında Bir "Geçiş Formu" Olan Kahverengi Cücelerin Gizemi Yavaş Yavaş Çözülüyor!

Kahverengi cüceler, kütleleri gezegenler ve yıldızlar arasında olan astronomik nesnelerdir. Kütlelerinin sınırlarının tam olarak nerede olduğu sorusu, özellikle yapıları düşük kütleli yıldızlarınkine çok benzediğinden, tartışma konusu olmaya devam ediyor. Peki bir kahverengi cüceyle mi, yoksa çok düşük kütleli bir yıldızla mı karşılaştığımızı nasıl bileceğiz?

Cenevre Üniversitesi'nden (UNIGE) ve İsviçre Ulusal Araştırmada Yeterlilik Merkezi (NCCR) PlanetS'ten bilim insanları tarafından yönetilen uluslararası bir ekip, Bern Üniversitesi ile işbirliği içinde, yıldızları ayıran sınırın yakınında kütleleri olan 5 nesne tespit etti. Bu hahverengi cüceler bilim insanlarının bu gizemli nesnelerin doğasını anlamalarına yardımcı olabilecek. Sonuçlar Astronomy & Astrophysics dergisinde yayınlandı.^[1]

"Başarısız Olmuş Yıldızlar"

Jüpiter ve diğer dev gaz gezegenleri gibi, yıldızlar da esas olarak hidrojen ve helyumdan oluşur. Ancak gaz gezegenlerin aksine, yıldızlar o kadar büyük ve kütleçekim kuvvetleri o kadar güçlüdür ki, hidrojen atomları birleşerek helyum üreterek büyük miktarda enerji ve ışık yayar.

Kahverengi cüceler ise hidrojeni kaynaştıracak kadar büyük değildir ve bu nedenle yıldızlar gibi muazzam miktarda ışık ve ısı üretemezler. Bunun yerine, hidrojenin daha ağır bir atomik versiyonunu olan döteryumu nispeten küçük miktarlarda kaynaştırırlar. Bu süreç, daha az verimlidir ve kahverengi cücelerden gelen ışık, yıldızlardan gelen ışıktan çok daha zayıftır. Bu yüzden bilim insanları genellikle kahverengi cücelere "başarısız olmuş yıldızlar" olarak nitelerler. UNIGE Fen Fakültesi Astronomi Bölümü'nde araştırmacı, NCCR PlanetS üyesi ve çalışmanın ilk yazarı Nolan Grieves şöyle diyor:

Kahverengi cücelerin kütle limitlerinin tam olarak nerede olduğunu bilmiyoruz. Bu limitler kahverengi cüceleri milyarlarca yıl boyunca hidrojen yakabilen düşük kütleli yıldızlardan ayırt etmemizi sağlar. Kahverengi cüceler ise kısa bir yanma aşamasına ve sonra daha soğuk bir hayata sahiptir. Bu sınırlar, örneğin kahverengi cücenin kimyasal bileşimine veya oluşma şekline ve ayrıca başlangıç ​​yarıçapına bağlı olarak değişir

Bu gizemli nesnelerin ne olduğu hakkında daha iyi bir fikir edinmek için örnekleri ayrıntılı olarak incelememiz gerekiyor. Ancak kahverengi cücelerin oldukça nadir olduklarını da artık biliyoruz. Araştırmacılar şöyle diyor:

Şimdiye kadar sadece yaklaşık 30 kadar kahverengi cüceyi doğru bir şekilde tanımladık.

Gökbilimcilerin ayrıntılı olarak bildiği yüzlerce gezegenle karşılaştırıldığında, bu sayı oldukça azdır. Hele ki daha büyük boyutları nedeniyle kahverengi cüceleri tespit etmenin, gezegenleri tespit etmekten çok daha kolay olduğu düşünülürse...

Bulmacanın Yeni Parçaları

Uluslararası ekip, başlangıçta Transit Exoplanet Survey Satellite (TESS) ile TESS İlgi Çekici Nesneler (TOI) olarak tanımlanan 5 yoldaşı tanımladı: TOI-148, TOI-587, TOI-681, TOI-746 ve TOI-1213. Bunlara "yoldaşlar" deniyor, çünkü ilgili ev sahibi yıldızlarının yörüngesinde dönerler. Bunu 5 ila 27 günlük periyotlarla yaparlar, Jüpiter'in 0,81 ila 1,66 katı yarıçapa sahiptirler ve 77 ila 98 kat daha büyük kütleye sahiptirler. Bu, onları kahverengi cüceler ve yıldızlar arasındaki sınıra yerleştirir. Bu 5 yeni nesne, bu nedenle değerli bilgiler içerir. UNIGE Astronomi Bölümü'nde araştırmacı olan Monika Lendl şöyle diyor:

Her yeni keşif, kahverengi cücelerin doğası hakkında ek ipuçları ortaya koyuyor ve nasıl oluştuklarını, neden bu kadar nadir olduklarını daha iyi anlamamızı sağlıyor.

UNIGE'de profesör ve NCCR PlanetS üyesi François Bouchy tarafından açıklandığı gibi, bilim insanlarına bu nesnelerin kahverengi cüceler olduğunu gösteren ipuçlarından biri, boyutları ve yaşları arasındaki ilişkidir:

Kahverengi cücelerin, döteryum rezervlerini yakıp soğudukça zamanla küçülmeleri beklenir. Burada, en eski iki nesnenin, TOI 148 ve 746'nın daha küçük bir yarıçapa sahip olduğunu, daha genç iki yoldaşın ise daha büyük yarıçapa sahip olduğunu bulduk.

Yine de bu nesneler sınıra o kadar yakın ki, kolayca çok düşük kütleli yıldızlar olabilirler ve gökbilimciler hala kahverengi cüce olup olmadıklarından emin değiller. Grieves şöyle diyor:

Bu ek nesnelerle bile, kahverengi cüceler ve düşük kütleli yıldızlar arasındaki farklar hakkında kesin sonuçlar çıkaracak sayılara hâlâ sahip değiliz. Daha fazlasını öğrenmek için daha fazla çalışmaya ihtiyaç var.