Araştırmaya Göre, Ölen Yıldızlar Yeni Gezegenler Doğurabilir

Genç yıldızlar bir moleküler hidrojen bulutundan birleştiklerinde, onları ata-gezegen diski adı verilen artık malzemeden oluşan bir disk çevreler. Bu disk, gezegenlerin oluştuğu yerdir ve gökbilimciler, bu örtülü ortamlara bakma ve embriyonik dünyaların şekillenmesini izleme konusunda daha iyi hale geliyorlar. Ancak, etraflarında dönen ham madde diskleri olan tek yıldızlar genç yıldızlar değil.

Bazı yaşlı, ölmekte olan yıldızların da diskleri vardır. Bu koşullar altında, ikinci nesil gezegenler oluşabilir mi?

Yıldızlar oluştuktan sonra, çok geçmeden gezegenler oluşur. Güneş Sistemimizde Güneş yaklaşık 4,6 milyar yıl önce, Dünya ise yaklaşık 4,5 milyar yıl önce oluştu. Dünyanın kaderi, Güneş'in kaderiyle iç içedir.

Güneş bir kırmızı dev olarak genişlediğinde, malzeme katmanlarını uzaya fırlatacak ve sonunda Dünya'yı ve diğer iç gezegenleri yok edecek kadar genişleyecektir. Jüpiter ve dış gezegenler hayatta kalacak, ancak muhtemelen gök cisimlerinin geri kalanı, hayatlarını Güneş'in kalıntısı olan beyaz bir cücenin yörüngesinde geçirecekler.

Bu senaryoda beyaz cücenin etrafında yeni gezegenler oluşamaz.

Ancak Güneşimiz nispeten nadirdir. Birçok yıldız ikili çiftlerde bulunur. İkili yıldızlar aynı yaştadır, ancak kütleleri farklıdır. Bir yıldızın ilk kütlesi geleceğini belirlediğinden, ikili bir çiftteki yıldızların farklı ömürleri vardır.

Bu yıldızlardan biri Güneş'imizle aynı kütleye sahipse, kırmızı bir dev olur ve ölürken malzemeyi uzaya fırlatır. Yıldızın ikili bir ortağı varsa, tüm bu malzemeye ne olur?

İşte tam bu noktada yeni bir araştırma devreye giriyor. Başlığı, "Evrimleşmiş yıldızların etrafındaki bir geçiş diski popülasyonu: Gezegenlerin parmak izleri." Araştırmanın yazarı KU Leuven astronomu Jacques Kluska'dır. Makale, Astronomy & Astrophysics dergisinde yayınlanmıştır.

İkinci yıldızın yerçekimi kuvveti, ölmekte olan yıldızdan fırlatılan malzemenin, genç yıldızın etrafında gezegen öncesi diske çok benzeyen yeni bir disk oluşmasına neden olabilir.

Gökbilimciler bunun olabileceğini zaten biliyorlardı. Yeni olan şey, diskte ikinci nesil gezegenlerin oluşabileceğinin kanıtı. Bu yeni araştırmaya göre, bu durumdaki ikili yıldızların yaklaşık yüzde 10'unu yeni dünyalar oluşturuyor.

Kluska bir basın açıklamasında, "Çalıştığımız disklere sahip evrimleşmiş ikili yıldızların yüzde 10’unda, diskte büyük bir boşluk görüyoruz" dedi. "Bu, boşluk alanında tüm maddeleri toplayan bir şeyin etrafta süzüldüğünün bir göstergesidir."

Muhtemelen bu disklerde oluşabilen tek bir şey vardır: gezegenler. Ölen yıldızın gözlemleri, cismin gezegen olma olasılığını güçlendiriyor.

Kluska, "Diskin içinde büyük bir oyuk bulunan evrimleşmiş ikili yıldızlarda, ölmekte olan yıldızın yüzeyinde demir gibi ağır elementlerin çok az olduğunu gördük" dedi. "Bu gözlem, bu elementler açısından zengin toz parçacıklarının bir gezegen tarafından tutulduğundan şüphelenmeye yol açıyor."

Gökbilimciler henüz bunların gezegen olup olmadığından emin değil, ancak kanıtlar ilgi çekici. İkinci nesil dünyaların bu şekilde oluştuğu ortaya çıkarsa, bu önemli bir keşif olacaktır. Bu, bulutsu hipotezi olarak adlandırılan gezegen oluşumu teorisinin doğru olduğu, ancak yeterince ileri gitmediği anlamına gelir.

KU Leuven Astronomi Enstitüsü başkanı Profesör Hans Van Winckel'e göre, "Bu olağanüstü gezegen oluşumunun doğrulanması veya reddedilmesi, mevcut teoriler için benzeri görülmemiş bir test olacak."

Fotoğraf: İkinci nesil gezegenlerin oluştuğu ikili yıldız sisteminin bir gösterimi.

Bu diskler yalnızca belirli koşullarda ve belirli yıldız türleriyle oluşabilir. Asimptotik sonrası dev (AGB sonrası) yıldızlar gerektirir. AGB sonrası yıldızlar, Güneşimiz gibi yıldızların içinden geçtiği yıldız evriminin bir aşamasındaki serin, parlak yıldızlardır. AGB sonrası yıldızlar için kütle aralığı yaklaşık 0,8 ila 5 güneş kütlesi arasındadır.

AGB sonrası yıldızlar hidrojen kaynaklarını tüketir. Yıldızın çekirdeği esas olarak atıl karbon ve oksijendir, ancak dış tabakası genişler ve soğur. Yıldız bir kırmızı dev olur. Ardından yıldızın çekirdeğindeki değişen sıcaklık helyum füzyonunu tetikler.

Füzyon, yıldızın soğumasını ve genişlemesini bir süre geciktirir, ancak sonunda helyum da biter. Daha sonra soğuma ve genişleme devam eder. Sonrasında yıldız bazı termal darbeler yaşar ve helyum parlamaları yaşar.

Ancak yıldız, uzaya fırlatarak kütlesinin çoğunu kaybetmiştir. İkili bir ortağı varsa, malzeme fazla uzağa gitmez. İkili çiftin bir ağırlık merkezi olacak ve fırlatılan malzeme, merkezin etrafında dairesel bir disk oluşturacaktır.

Bu her zaman olmaz. İkili evrimin yaygın ve dramatik bir sarmal evresi, ortak yıldızın, ölmekte olan yıldızdan malzeme toplamasına neden olur. Ancak gökbilimcilerin henüz anlamadığı bir nedenden dolayı, bunun yerine bir çevresel disk oluşabilir. Bu çalışmadaki ikili sistemlerin yüzde 10'unda olan buydu.

Bu AGB sonrası diskler, yalnızca 10.000 ila 100.000 yıl arasında orada kalırlar. Bu dev bir gezegenin oluşması için yeterince uzun mu?

Yeni araştırmalar, gezegenlerin yalnızca 100.000 yılda oluşabileceğini öne sürüyor. 2018'de yapılan bir çalışma, disklerdeki boşlukları inceledi ve "… eğer gezegenler gerçekten bu boşlukları oyuyorsa, o zaman Satürn kütleli gezegenler, protoplanetary disklerin yaşam süresinin ilk döneminde oluşmalıdır" diyor..

Ancak bu çalışmanın yazarları, diskteki boşluk bir gezegenden olsa bile, o gezegenin mutlaka ikinci nesil bir gezegen olmayabileceğini söylüyor. "Geçiş diskleri bir gezegen tarafından üretilseydi, ikili etkileşim aşamasından kurtulan ilk nesil bir gezegen olurdu" diye yazıyorlar. "Gerçekten de nispeten düşük sayıda tespite rağmen, çevreleyen gezegenlerin tek yıldızların etrafındaki gezegenler kadar sık ​​olduğu görülüyor."

Bu sonuç, sistemde ölmekte olan yıldızın gözlenen bazı özelliklerine de uygundur. Baş yazar Jacques Kluska'nın belirttiği gibi, "...ölmekte olan yıldızın yüzeyinde demir gibi ağır elementlerin çok az olduğunu gördük."

Demire ne oldu? Hayatta kalan birinci nesil gezegen, onu bir araya getirebilirdi, ancak bunun için dev bir gezegen olması gerekiyor. Yazarlar makalelerinde şöyle yazıyorlar: "Eğer diskte başından beri böyle bir gezegen varsa, iç diski refrakter malzemeden verimli bir şekilde tüketecek ve yıldızın yüzeyinde gözlenen tükenme modelini üretecektir."

Kluska ve ortak yazarlar, "Bu gezegenler, bu tür ikinci nesil disklerde oluşmaya adaydır." "Gezegen senaryosu onaylanırsa, bu diskler, ikinci nesil gezegen oluşumunu ve dolayısıyla benzeri görülmemiş bir parametre alanında gezegen oluşum senaryolarını incelemek için umut verici bir alan haline gelecektir" diyor.

Yazarlar, boşlukları gösteren on diski incelemeyi planlıyorlar. Onları daha yakından incelemek için Avrupa Güney Gözlemevi'nin Şili'deki büyük teleskoplarını kullanacaklar.

Bu makale ilk olarak Universe Today tarafından yayınlandı.