Araştırma: Ölen yıldızların çevresinde de gezegenler oluşabilir

Güneş’e benzeyen bir yıldız, çekirdeğinde bulunan helyum yakıtını tükettiğinde ölüm sancıları yaşamaya başlar. Yakıt için kıvranır ve şişerek kırmızı bir dev haline gelirken, muhtemelen en içte bulunan gezegenlerini yutar ve geride kalan hidrojen kalıntılarını helyuma dönüştürmeye başlar. Periyodik biçimde, bu helyum külleri tekrar alevlenerek yıldızın bir kez daha parlak bir şekilde yanmasına ve dış katmanlarını uzaya püskürtmesine yol açar.

Yıldız yaşamının bu geçici aşamasına ‘Asimptotik Dev Dal’ (ing. Asymptotic Giant Branch/AGB) adı verilir. Bu kadar fazla şey gerçekleştiği için, gezegen oluşumundaki hassas süreç söz konusu olduğunda korkutucu bir ortam gibi görünür. Bununla birlikte, geçtiğimiz birkaç on yıl içinde gökbilimciler, kimi koşullar altında bu aşamanın yıldızı sarmalayan yeni bir materyal diskiyle neticelenebileceğinden ve ikinci nesil gezegenlerin oluşmasına imkân tanıyabileceğinden şüphelenmeye başladılar.

Şimdiyse, ‘Astronomy and Astrophysics’ adlı bilimsel sitede yayınlanan bir analiz, ikili sistemlerde ölen yıldızların yeni gezegenler yaratabileceğine ilişkin ilk gözlemsel ipuçlarından bazılarını içeriyor. İnceledikleri AGB aşaması sonrası yıldızların neredeyse yüzde 10’u, içlerinde boşluklar ve oyuklar bulunan gaz ve toz diskleriyle çevriliydi; bu bulgu, disklerin içinde büyük ihtimalle gezegenlerin bulunduğunu ya da oluştuğunu gösteren kesin bir işaret niteliğinde.

Şili’nin Valparaiso kentindeki Universidad Tecnica Federico Santa Maria’da görevli ve araştırmaya dahil olmayan bir gökbilimci olan Matthias Schreiber, “Bilim insanlarının gezegen oluşum disklerinde rastladığımıza benzer disk yapıları görmeleri muhteşem” diyor. Bunların birinci ya da ikinci nesil gezegenler olup olmadığını saptamak için daha fazla araştırmaya ihtiyaç olduğunu belirtiyor: “Yine de tek başına bu sonuç bile muhteşem.”

DİSK-JOKEYLER

Araştırma, Samanyolu Galaksisi’nde hepsi de geniş malzeme diskleriyle çevrili olan 85 AGB sonrası ikili yıldız sisteminin arşivde bulunan gözlemlerini inceliyor. Gökbilimcilerin şimdilik kesin olarak anlayamadıkları sebeplerden ötürü, ikinci bir eşlikçi yıldıza sahip bazı AGB yıldızları, AGB aşamasından süratli biçimde çıkabilirler. İkinci yıldızın kütleçekimi girdaplar oluşturup uzaya savrulan yıldız malzemesinin bir kısmının yıldız çiftine doğru geri dönmesine olanak sağlayarak, sıcak ve parlak halde dönen bir gaz ve toz diski yaratır; burası, yıldızların meydana geldiği koşulları andırır. Araştırma ekibi, bu diskleri doğrudan doğruya görüntüleyemese de kızılötesinde yaydıkları radyasyonu gözlemleyerek onları inceleyebildi.

Şaşırtıcı biçimde, bu ikinci nesil disklerin yaklaşık yüzde 10’unun tam bir disk için beklenen oranda parlamadığı görülüyor; onlar, disklerinin en sıcak ve en içteki kısmından mahrum gibi görünüyorlar. Gezegen oluşumunu inceleyen araştırmacılar bu geçiş disklerini arıyorlar. Bunlar, bir gezegenin iç kısımdaki yörüngede döndüğüne ve içteki disk malzemesini temizlediğine dair işaretlerdir. Fakat genelde ölmekte olan yıldızlarla değil, hayatlarının henüz başında olan genç yıldızlarla ilişkilendirilirler. Belçika’daki KU Leuven Üniversitesi’nde gökbilimci ve çalışmanın ortak yazarı olan Hans Van Winckel, “Genç yıldızlarda ve yaşlı ve evrim geçirmiş yıldızlarda tanık olduğumuz fiziki şartlar arasındaki aşırı düzeydeki benzerliği görmek, bizi adeta büyülüyor” diyor.

Bütün bunlara ek olarak, araştırma ekibi, geçiş disklerine ev sahipliği yapan AGB sonrası yıldızlar bağlamında, yıldızların yüzeyinde demir gibi daha düşük düzeylerde tozlu elementler de tespit etti. Bu fenomene ‘tükenme’ adı veriliyor ve aynı zamanda yörüngede gezinen bir gezegene de işaret ediyor: Yapılan simülasyonlar, büyük bir gezegenin kütleçekimsel etkisinin diskte bulunan tozu dağıtabileceğini, tozun gezegen yörüngesinin hemen dışında birikmesine yol açarak tekrar yıldızlara doğru çekilmesini önlüyor olabileceğini ortaya koyuyor.

KU Leuven Üniversitesi’nde gökbilimci ve çalışmanın başyazarı olan Jacques Kluska, bu iki etkenin bir araya gelmiş olmasının, bu disklerin içinde bir gezegenin bulunmasını ‘fazlasıyla muhtemel’ kıldığını ifade ediyor. “Bu, evrimleşmiş yıldızların çevresinde bulunan bir diskte bir gezegenin mevcut olduğuna ilişkin ilk dolaylı kanıt” diye ekliyor.

İKİNCİ NESİL Mİ?

Açık olmayan husus, potansiyel olarak bu geçiş disklerinde bulunan gezegenlerin birinci mi yoksa ikinci nesil mi gezegenler olduğu. Mevcut teoriye göre, AGB sonrası diskler çok uzun süre varlığını koruyamıyor, sadece birkaç on bin yıl boyunca var oluyorlar ve bu süre, bir gezegen yaratmak için pek yeterli değil. Bu durum araştırma ekibinin, tükenme olayının varlığını sürdüren birinci nesil bir gezegenden kaynaklanmasının daha muhtemel olduğunu düşünmesine neden oluyor.

Buna karşın, Kluska, birinci nesil bir gezegenin var olmasının ikinci nesil gezegenlerin ortaya çıkışı için daha olumlu koşullar yarattığını dile getiriyor: Zira onlar diskin bir bölgesinde toz birikmesine yol açarak, bir gezegeni oluşturan maddelerin bir araya gelme sürecini tetikleyebilirler.

Kısacası, ya geçiş disklerinde görülen gezegenler aslında ikinci nesil gezegenler ya da ikinci nesil gezegenlerin çobanlığını yapan ve birinci nesilden geriye kalanlardır. Kluska, söz konusu her iki durumda da eldeki bulgunun ikinci nesil gezegen olmaları ihtimalini daha güçlü kıldığını ifade ediyor ve ekliyor: “Bunu ispatlamak (ya da çürütmek) için hâlâ yapılması gereken bazı işler var.”

Schreiber, kendisinin de var olanların birinci nesil gezegenler olması ihtimaline “biraz daha meyilli” olduğunu söylüyor ama hâlihazırda ikinci nesil gezegenleri görme ihtimalimizi de yabana atmıyor. “Bu henüz yanıtlanmamış bir soru” diyor. Belki de teorisyenlerin en sonunda gezegenlerin daha hızlı oluşabilmelerinin yollarını bulacaklarını sözlerine ekliyor: “Şu anda gezegen oluşumuna ilişkin sahip olduğumuz zaman çizelgeleri, 10 yıl önceki zaman çizelgelerine kıyasla çok daha kısa. Bu sayede, doğanın gezegenleri çok daha süratli biçimde yaratabileceği mekanizmaları keşfettik ve bu neden bir kez daha olmasın?”

Şayet var olan gezegenler ikinci nesil gezegenlerin oluşmasına yardımcı olan birinci nesil gezegenlerse, gökbilimciler, kısa ömürlü AGB sonrası aşamada yıldızların etrafında nihai ikinci nesil gezegenler bulamayabilirler ama yaşları daha fazla olan yıldızların etrafında bulabilirler. Bununla birlikte, gökbilimciler daha önce bunlardan bazılarını bulmuş olabilirler: Schreiber, 2010 yılında birisi beyaz cüce olmak üzere ikili bir yıldız sistemi olan ‘NN Serpentis’ yıldız sistemi çevresinde iki dev gezegen gözlemlendiğini duyuran ekipte çalışıyordu. Gezegenler ilgi çekiciydi; çünkü beyaz cüce çoktan bütün dış katmanlarını dışarı savurmuştu, yani gezegenler ya o aşamada hayatta kalmayı başarmıştı ya da bu aşamanın ardından ikinci nesil gezegenler olarak ortaya çıkmışlardı.

Bu araştırmaya yön veren ikinci nesil gezegenlerle ilgili mevcut spekülasyonların birçoğunu, NN Serpentis’in yörüngesindeki gezegenler başlattı. Schreiber, “Birçok iddia ortaya atılmış olsa da şimdi geçiş disklerini, yani gezegen oluşum disklerindeki gezegen oluşumunun işaretlerini gerçekten de görmek inanılmaz” diyor.

Kluska ve meslektaşları, bu geçiş disklerini daha fazla araştırmak amacıyla, her ikisi de Şili’nin Atacama Çölü’nde bulunan ALMA radyo teleskobunu ve Çok Geniş Teleskop İnterferometresi'ni kullanarak gözlemler yürütüyorlar. Bu, araştırmacıların diskleri doğrudan doğruya görüntülemelerine olanak sağlayarak, yapılarını ve muhtemelen daha fazla gezegen oluşum işaretini ortaya çıkarmalarına yardım edecek.