NASA, Gök Cisimlerinin Çarpışmasıyla Oluşan Dev Enkaz Bulutunu Tespit Etti!

Kaya parçaları arasındaki çarpışmalar, Güneş Sistemi'nin erken dönemlerinde karasal gezegen oluşumunda merkezi bir rol oynamıştır. Benzer bir çarpışma üzerinde yapılan gözlemler, bu olayların Güneş Sistemi dışındaki yıldızlar etrafında ne sıklıkta gerçekleştiği hakkında ipuçları veriyor.

Dünya ve Ay da dâhil olmak üzere, sistemimizdeki kayalık gezegenlerin ve uyduların birçoğu, Güneş Sistemi'nin tarihinin başlarında şekillenmiştir. Kaya parçaları birbirine çarparak daha fazla malzeme biriktirebilir ve bu sırada boyutları artabilir veya daha küçük parçalara ayrılabilirler.

Astronomlar, NASA'nın (artık emekli olmuş) Spitzer Uzay Teleskobu'nu kullanarak, daha önceden genç yıldızların etrafında kayalık gezegenleri şekillendiren çarpışmaların izine rastlamışlardı. Ancak bu gözlemler, çarpışan cisimlerin boyutu gibi konuları açıklamaya yetmemişti.

The Astrophysical Journal'da yayınlanan bir çalışmadaysa, Arizona Üniversitesi'nden Kate Zu'nun öncülüğündeki bir grup astronom, bu çarpışmaların birinde ilk defa enkaz bulutunu yıldızın önünden geçip hafifçe ışığını engellerken gözlemledi. Astronomlar bu olaya "geçiş" (İng: "transit") adını veriyorlar. Bu gözlemler, söz konusu yıldızın boyutu ve parlaklığına yönelik bilgilerle birleştiğinde, araştırmacıların çarpışmadan kısa bir süre sonra bulutun boyutunu doğrudan belirlemesine, çarpışan nesnelerin boyutunu tahmin etmesine ve bulutun dağılma hızını izlemesine olanak sağlıyor.

Aslında Su'nun öncülüğündeki takım, HD 166191 isimli 10 milyon yıl yaşındaki yıldızı 2015'ten beri rutin olarak gözlüyordu. Bir yıldızın yaşamının erken zamanlarında oluşumundan arta kalan toz, gezegenimsiler adı verilen kayalık cisimleri (yani gelecekteki gezegenlerin ilk hallerini) oluşturmak üzere bir araya toplanır. Bu nesneler arasındaki boşluğu dolduran gaz dağıldığında ise, büyük çarpışmalar başlar.

HD 166191'in etrafında da bu çarpışmalardan birinin kanıtlarına rastlayacaklarını tahmin eden ekip, 2015 ve 2019 yılları arasında Spitzer'i kullanarak sistemde 100'den fazla gözlem yaptı. Gezegenler, teleskopla çözülemeyecek kadar küçük ve uzak olsalar da, çarpışmaları teleskoptan gözlenebilecek kadar büyük miktarlarda toz üretiyor. Kızılötesi ışık, protogezegen çarpışmalarının yarattığı enkaz da dahil olmak üzere tozu tespit etmek için idealdir - ve Spitzer, bu kızılötesi ışığı (yani insan gözünün görebileceğinden biraz daha uzun dalga boylarını) tespit edebilir.

Spitzer uzay teleskobu, 2018'in ortalarında HD 166191 sisteminin önemli ölçüde daha parlak hale geldiğini gördü. Bu, enkaz üretiminde bir artış olduğuna işaretti. Aynı zamanda Spitzer, yıldızı kapatan bir enkaz bulutu da gözlemledi. Türetilmiş transit özellikleri (zamansal gelişim ve dalga boyuna bağlı genişlik ve derinlik) ile yıl boyu süren kızılötesi parlaklık göz önüne alındığında, yıldızın önünü kapatan cismin büyük bir ihtimalle HD 166191 sisteminin karasal bölgesinde yakın zamanda gerçekleşen büyük bir asteroit çarpışmasının yarattığı bir toz yığını olduğu belirlendi.

Spitzer'in transit gözlemini yerdeki teleskoplarla yapılan gözlemlerle birleştiren ekip, enkaz bulutunun boyutunu ve şeklini belirleyebildi. Çalışmalar, bulutun, yıldızın tahmini en az üç katı kadar bir alana sahip olduğunu gösteriyor. Bununla birlikte, Spitzer'in gördüğü kızılötesi parlaklık miktarı, bulutun küçük bir bölümünün yıldızın önünden geçtiğine ve bu olaydan kaynaklanan enkazın yıldızınkinden yüzlerce kat daha büyük bir alan kapladığına işaret ediyor.

Bu kadar büyük bir bulut üretmek için ilk çarpışmadaki cisimler, Güneş Sistemi'mizdeki Vesta (Mars ve Jüpiter arasındaki ana asteroit kuşağında bulunan 530 kilometre genişliğinde bir cisim) gibi bir cüce gezegen boyutlarında olmalıydı. İlk çarpışma, malzemenin bir kısmını buharlaştırmak için yeterli enerji ve ısı üretmişti. Aynı zamanda, ilk çarpışmanın parçaları ile sistemdeki diğer küçük cisimler arasında, Spitzer'in gördüğü tozun önemli bir miktarını oluşturan bir zincirleme etki reaksiyonu başlatmıştı.

Sonraki birkaç ay içinde, büyük toz bulutunun boyutu daha da büyüdü ve daha saydam hale geldi; bu, tozun ve diğer kalıntıların genç yıldız sistemi boyunca hızla dağıldığını gösteriyor. 2019'a gelindiğinde, yıldızın önünden geçen bulut artık görünmüyordu, ancak sistem, Spitzer'in bulutu görmesinden önceki zamandan iki kat kadar daha fazla toz içeriyordu.

Makalenin yazarlarına göre bu bilgi, bilim insanlarının karasal gezegenlerin nasıl oluştuğu ve büyüdüğü hakkındaki teorileri test etmelerine yardımcı olabilir. Su, bunu şöyle anlatıyor:

Genç yıldızların etrafındaki tozlu enkaz bulutlarını inceleyerek, zamanda geriye bakabilir ve kendi Güneş Sistemi'mizi şekillendirmiş olabilecek süreçleri görebiliriz. Bu sistemlerdeki çarpışmaların sonuçları hakkında bilgi edinerek, diğer yıldızların etrafında kayalık gezegenlerin ne sıklıkla oluştuğu hakkında daha iyi bir fikir edinebiliriz.