İkili Sistemlerdeki Devasa Yıldızlar Nasıl Karbon Fabrikalarına Dönüşüyor?

Ortakları olan devasa yıldızlar, tek olanlara göre uzaya yaklaşık iki kat daha fazla karbon salıyor.

Devasa bir yıldız, özellikle başka bir yıldız büyük yıldızın yörüngesinde dönüyorsa, galaksisine çok sayıda yeni karbon verebilir.

Yeni hesaplamalar, ikili sistemdeki yıldızların, yalnız doğmuş yıldızlardan çok daha fazla karbon yaydığını gösteriyor.

Almanya Garching'deki Max Planck Astrofizik Enstitüsü'nde astrofizikçi olan Rob Farmer, “Bu ikili yıldız sistemi, tek bir yıldızın üretebileceğinden yaklaşık iki kat daha fazla karbon üretiyor” diyor.

Dünyadaki tüm yaşam, kozmosta hidrojen, helyum ve oksijenden sonra en bol bulunan dördüncü element olan karbona dayanır. Helyumdan ağır hemen her kimyasal element gibi, yıldızlarda da karbondan oluşur. Birçok element için, gökbilimciler ana kaynaklarını tespit edebildiler. Örneğin, oksijen neredeyse tamamen büyük kütleli yıldızlardan gelir, nitrojen ise çoğunlukla patlamayan düşük kütleli yıldızlarda ortaya çıkar. Buna karşılık, karbon hem büyük hem de düşük kütleli yıldızlarda ortaya çıkabilir. Gökbilimciler, bu hayati unsurdaki aslan payını tam olarak hangi tür yıldızların oluşturduğunu bilmek istiyor.

Farmer ve ekibi, özellikle güneşten en az sekiz kat daha ağır olan büyük kütleli yıldızlara baktılar ve eşleri varken ve yokken nasıl davrandıklarını hesapladılar. Büyük bir yıldızın merkezindeki nükleer reaksiyonlar önce hidrojeni helyuma dönüştürür. Çekirdekte hidrojen bittiğinde yıldız genişler ve çok geçmeden çekirdek helyumu karbona dönüştürmeye başlar.

Ancak büyük kütleli yıldızlara genellikle eşlik eden yıldızlar vardır, bu da hikâyeye yeni bir varyant ekler: Yıldız genişlediğinde, yoldaşının yerçekimi daha büyük yıldızın dış zarfını yırtarak helyum çekirdeğini açığa çıkarabilir. Bu, üretilmiş karbonun bir parçacık akışı yoluyla uzaya akmasına izin verir.

Farmer, "Bu çok büyük yıldızlarda bu akışlar oldukça güçlü" diyor. Örneğin, ekibin hesaplamalarına göre, güneşten 40 kat daha büyük kütleli doğan bir yıldızın akışının, hayatları boyunca yaklaşık 1.1 güneş kütlesi karbon yaydığını gösteriyor. Araştırmacılar, 8 Ekim'de arXiv.org'a sunulan bir makalede ve Astrophysical Journal'da yer alan habere göre, aynı kütleye sahip tek bir yıldız sadece 0,2 güneş kütlesi değerinde karbon yayıyor.

Devasa yıldız patlarsa, tek başına bir büyük yıldızdan daha fazla yayılım gösterebilir. Bunun nedeni, yoldaş yıldızın, devasa yıldızın zarfını kaldırdığında helyum çekirdeğinin küçülmesidir. Bu daralma, çekirdeğin dışına bir miktar karbon bırakır. Sonuç olarak, nükleer reaksiyonlar bu karbonu oksijen gibi daha ağır elementlere dönüştüremez ve patlamayla uzaya atılacak daha fazla karbon bırakır. Yıldız yalnız olsaydı, çekirdek bu karbonun çoğunu yok ederdi.

Farmer'ın ekibi, farklı kütlelere sahip büyük kütleli yıldızların verilerini analiz ederek, bir ikili sistemdeki ortalama kütleli yıldızın, rüzgarlar ve süpernova patlamaları yoluyla, tek olan ortalama büyük kütleli yıldızdan 1,4 ila 2,6 kat daha fazla karbon saldığı sonucuna varıyor.