Ölü yıldızların içe çökmüş çekirdekleri olan beyaz cüceler için bir ilk olarak gökbilimciler, bu kozmik ailenin en azından şimdilik bir aile üyesinin iki yüzlü olduğunu keşfettiler. Beyaz cücenin bir tarafı hidrojenden, diğer tarafı ise helyumdan oluşuyor.
Nature dergisinde yayınlanmış yeni bir araştırmaya liderlik eden Caltech’te doktora sonrası araştırmacı olan Ilaria Caiazzo: Beyaz cücenin yüzeyi bir taraftan diğerine tamamen değişiyor. Gözlemlerimi meslektaşlarıma gösterdiğimde dillerini yuttular.
Beyaz cüceler, bir zamanlar güneşimiz gibi olan yıldızların kalıntılarıdır. Yıldızlar yaşlandıkça kırmızı devlere dönüşürler; sonunda dış kabarık materyalleri uçup gider ve çekirdekleri yoğun, ateşli beyaz cüceler halinde içe çöker. Güneşimiz de yaklaşık 5 milyar yıl sonra beyaz bir cüceye dönüşecek.
İki yüzlü Roma geçiş tanrısından dolayı Janus lakaplı yeni bulunan beyaz cüce, ilk olarak Caltech’in San Diego yakınlarındaki Palomar Gözlemevi’nden her gece gökyüzünü tarayan bir alet olan Zwicky Geçici Tesisi (ZTF) tarafından keşfedildi. Caiazzo, kendisi ve ekibinin daha önce ZTF kullanarak bulduğu ZTF J1901+1458 olarak bilinen nesne gibi yüksek derecede manyetize edilmiş beyaz cüceler arıyordu. Aday nesnelerden biri parlaklığındaki hızlı değişimlerle göze çarpıyordu, bu nedenle Caiazzo Palomar’daki CHIMERA cihazı ve İspanya’nın Kanarya Adaları’ndaki Gran Telescopio Canarias’taki HiPERCAM ile daha fazla araştırma yapmaya karar verdi. Bu veriler, Janus’un her 15 dakikada bir kendi ekseni etrafında döndüğünü doğruladı.
Hawaiʻi’deki Maunakea’nın tepesindeki W. M. Keck Gözlemevi ile yapılan müteakip gözlemler, beyaz cücenin dramatik çift yüzlü doğasını ortaya çıkardı. Ekip, beyaz cücenin ışığını kimyasal parmak izleri içeren dalga boylarından oluşan bir gökkuşağına yaymak için spektrometre adı verilen bir alet kullandı. Veriler, nesnenin bir tarafı görünürken (hiçbir helyum belirtisi olmadan) hidrojenin varlığını ve diğer taraf görüş alanına girdiğinde yalnızca helyum olduğunu ortaya çıkardı.
Uzayda tek başına yüzen bir beyaz cücenin bu kadar farklı yüzlere sahip olmasına ne sebep olabilir? Ekip, şaşırdıklarını ancak bazı olası teoriler bulduklarını iddia ediyor. Bir fikir de Janus’un beyaz cüce evriminin nadir bir aşamasından geçtiğine tanık olabileceğimizdir.
Caiazzo, “Hepsi değil, ancak bazı beyaz cüceler yüzeylerinde hidrojenden helyuma geçiş yapıyor” diye açıklıyor. “Böyle bir beyaz cüceyi geçiş yaparken yakalamış olabiliriz.”
Beyaz cüceler oluştuktan sonra, ağır elementleri çekirdeklerine çöker ve daha hafif olan elementleri (hidrojen en hafifidir) yukarı doğru yükselir. Ancak zamanla beyaz cüceler soğudukça malzemelerin birbirine karıştığı düşünülüyor. Bazı durumlarda, hidrojen iç kısımlara karıştırılır ve helyumun daha yaygın hale gelmesi için seyreltilir. Janus bu geçiş aşamasını somutlaştırabilir, ancak kriitk olan soru şudur: geçiş neden bu kadar kopuk bir şekilde oluyor ve bir taraf diğerinden önce gelişiyor?
Bilim ekibine göre cevap manyetik alanlarda olabilir.
Caiazzo: Kozmik cisimlerin etrafındaki manyetik alanlar asimetrik veya bir tarafta daha güçlü olma eğilimindedir. Manyetik alanlar, malzemelerin karışmasını önleyebilir. Dolayısıyla, manyetik alan bir tarafta daha güçlüyse, o tarafta daha az karışım olur ve dolayısıyla daha fazla hidrojen olur.
Ekip tarafından iki yüzü açıklamak için önerilen bir başka teori de manyetik alanlara dayanıyor. Ancak bu senaryoda, alanların atmosferik gazların basıncını ve yoğunluğunu değiştirdiği düşünülüyor.
Caltech’te teorik astrofizik profesörü olan ortak yazar James Fuller: Manyetik alanlar atmosferde daha düşük gaz basınçlarına yol açabilir ve bu, manyetik alanların en güçlü olduğu yerde bir hidrojen ‘okyanusunun’ oluşmasına izin verebilir. Bu teorilerden hangisinin doğru olduğunu bilmiyoruz, ancak asimetrik kenarları manyetik alanlar olmadan açıklamanın başka bir yolunu düşünemiyoruz.
Ekip, gizemi çözmeye yardımcı olmak için ZTF’nin gökyüzü araştırması ile daha fazla Janus benzeri beyaz cüce bulmayı umuyor. Caiazzo, “ZTF garip nesneleri bulmakta çok iyidir” diyor. Şili’deki Vera C. Rubin Gözlemevi tarafından gerçekleştirilecek olanlar gibi gelecekteki araştırmaların değişken beyaz cüceleri bulmayı daha da kolaylaştıracağını söylüyor.
“Dönen bir beyaz cüce, zıt yüzlerinde farklı kompozisyonlar gösteriyor” başlıklı çalışma, Caltech’in Walter Burke Teorik Fizik Enstitüsü, Avrupa Araştırma Konseyi, The Leverhulme Trust ve Birleşik Krallık Bilim ve Teknoloji Tesisleri Konseyi tarafından finanse edildi.
Kaynak:CALTECH
