Bazı insanlar 90 yaşında bile formda olurken, bazılarının 50’sinden önce bir ayağı çukurdadır. Hızlı yaşayan insanların yaşlarının gerçekte nasıl göründükleriyle kabaca bağlantısını — ve aslında bunda yaşam tarzının daha etkili olduğunu — biliyoruz. Hem ESO’nun La Silla Gözlemevi’ndeki MPG/ESO 2.2-metre teleskopu hem de NASA/ESA Hubble Uzay Teleskopu’nun kullanıldığı yeni bir çalışma ile aynı şeyin yıldız kümeleri için de geçerli olduğu ortaya çıkarıldı.Bazı insanlar 90 yaşında bile formda olurken, bazıların 50’sinden önce bir ayağı çukurdadır. Hızlı yaşayan insanların yaşlarının gerçekte nasıl göründükleriyle kabaca bağlantısını — ve aslında bunda yaşam tarzının daha etkili olduğunu — biliyoruz.
Küresel yıldız kümeleri birbirlerine ortak kütleçekim etkileriyle sıkıca bağlanmış yuvarlak yıldız topluluklarıdır. Evrenin erken dönemlerinden kalan bu kalıntıların yaşları ortalama 12-13 milyar yıldır (Büyük Patlama 13.7 milyar yıl önce gerçekleşti), Samanyolu’nda yaklaşık 150 adet bulunan küresel kümeler gökadamızın en yaşlı yıldızlarının çoğunu içermektedirler.
Ancak yıldızlar yaşlı ve kümeler de uzak geçmişte oluşmuş olmalarına rağmen, MPG/ESO 2.2-metre teleskopu ve NASA/ESA Hubble Uzay Teleskopu’nu kullanan gökbilimciler bu kümelerden bazılarının merkezlerinin hala genç olduğunu buldular. Araştırma Nature dergisinin 20 Aralık 2012 tarihli sayısında sunuldu.
“Tüm bu kümeler milyarlarca yıl önce oluştuklarından” diyor keşfi yapan ekibin lideri Francesco Ferraro (Bolonya Üniversitesi, İtalya) , “bazılarının diğerlerine göre daha hızlı ya da yavaş yaşlandıklarından şüpheleniyorduk. Kümelerde bulunan mavi yıldızların dağılımına bakarak, bazı kümelerin gerçekten yaşamları süresince daha hızlı bir şekilde evrimleştiklerini bulduk, ve yaşlanmalarının nasıl değiştiğini ölçen bir yöntem geliştirdik.”
Yıldız kümeleri kısa bir süre içerisinde oluşurlar, yani küme içerisindeki tüm yıldızlar neredeyse aynı yaştadır. Parlak, büyük-kütleli yıldızlar yakıtlarını oldukça çabuk tükettiklerinden ve küresel kümeler çok yaşlı olduklarından, içlerinde sadece parlayan düşük-kütleli yıldızların olması gerekir.
Ancak durum öyle görünmüyor: bazı koşullarda, yıldızlar yeni bir yaşam patlaması geçiriyor, fazladan yakıt alarak gelişiyorlar ve büyük ölçüde parlak hale geliyorlar. Bu, bir yıldız yakın bir komşusundan madde çaldığında ya da iki yıldız çarpıştıklarında gerçekleşiyor. Yeniden canlanan bu tür yıldızlara sürüden ayrılan mavi yıldızlar [1] deniyor ve yüksek kütleleri ile parlaklık özellikleri bu çalışmanın ana temasını oluşturuyor.
Daha ağır yıldızlar kümeler yaşlandıkça merkeze doğru kayarlar, çökelme benzeri bir süreçtir bu. Mavi yıldızların yüksek kütleli olmaları bu süreçten güçlü bir şekilde etkilendiklerini gösterirken, parlak olmaları görece kolay gözlenmelerini sağlıyor [2].
Kümelerin yaşlanmasını daha iyi anlamak için, araştırma ekibi diğer gözlemevlerinin [3] yanı sıra MPG/ESO 2.2-metre teleskopu ve Hubble görüntülerinde görülen kürsel kümelerdeki 21 mavi yıldızın konumlarını görüntüledi. Hubble 20 kümenin kalabalık merkezlerinin yüksek çözünürlüklü görüntülerini sağlarken, yer-konuşlu görüntüleme ile daha az yoğun dış bölgeler geniş bir görüş alanı sağladı.
Gözlem verilerini inceleyen ekip içerisinde mavi yıldızların dağınık olduğu birkaç kümenin genç göründüğünü, mavi yıldızların merkezde yoğunlaştığı daha büyük bir grubun ise daha yaşlı göründüğünü buldu. Üçüncü bir diğer grup ise yaşlanma sürecindeydi, merkeze yakın yıldızların önce içeriye doğru hareketi, daha sonra ise daha uzaktaki yıldızların merkeze doğru ilerlemekte oldukları görüldü.
“Tüm bu kümeler ortalama aynı zamanda oluştuklarından, bu kümeden kümeye evrimlerindeki büyük değişim hızlarını ortaya çıkarıyor,” diyor Barbara Lanzoni (Bolonya Üniversitesi, İtalya) çalışmanın yardımcı-yazarı. “Hızlı yaşlanan kümelerde merkeze doğru çökme sürecinin birkaç milyon yıl içerisinde tamamlandığını düşünüyoruz, en yavaş olanlarında ise süreç Evrenin şimdiki yaşını birkaç kez aşıyor.”
Kümenin en yaşlı yıldızları merkeze doğru yaklaştıkça, küme sonuçta merkez çökmesi adı verilen bir olayla karşılaşıyor ve merkezi bölge olağanüstü yoğun bir hale geliyor. Bu sürecin sonunda merkez çökmesi denilen ve hakkında çok şey bilinen bir olay gerçekleşir, bu da yıldızların sayı, yoğunluk ve hareket hızlarına bağlıdır. Bununla birlikte, şimdiye kadar bu oranın nasıl olduğu bilinmiyordu [4]. Bu çalışma ilse farklı küresel kümelerin nasıl yaşlandıkları ilk kez deneysel olarak gösterilmiş oldu.
Notlar
[1] Bu şekilde adlandırılmalarının nedeni mavi renkleridir ve aslında evrimleri diğer komşularına göre daha yavaş gerçekleşmektedir.
[2] Mavi yıldızlar küresel küme yıldızları standartlarına göre görece hem parlak hem de büyük kütleli yıldızlardır, ancak kümelerde sadece bunlar parlak ya da büyük kütleli olan yıldızlar değillerdir.
Kırmızı dev yıldızlar daha parlaktırlar, ancak kütleleri daha düşüktür, bu nedenle aynı şekilde merkeze doğru çökelme sürecinden etkilenmezler. (Bunları mavi yıldızlardan ayırmak renklerinden dolayı oldukça kolaydır.)
Küresel kümelerin erken dönemlerinde milyarlarca yıl önce patlayan Güneş’ten çok daha büyük olağanüstü yoğun merkezleri ile nötron yıldızları, mavi yıldızlarla benzer süreçlerden geçerek merkeze doğru göçmelerine rağmen, gözlenmeleri oldukça zordur, bu nedenle bu çalışmanın konusu değildirler.
[3] Bu çalışmada ele alınan 21 kümenin 20’si Hubble tarafından, 12 tanesi MPG/ESO 2.2-metre teleskopu, sekizi Kanada-Fransa-Hawaii teleskopu ve bir tanesi ise NAOJ’un Subaru Teleskopu ile gözlenmiştir.
[4] Bu tür bir oran, yıldızların sayısı, yoğunluğu ve küme içindeki hızları gibi karmaşık davranışlara bağlıdır. İlk iki nicelik görece kolay ölçülebilirken, hız öyle değildir. Bu nedenlerle, küresel kümelerin dinamik yaşlanma oranlarına ilişkin önceki tahminler, sadece teorik görüşlere dayanıyordu, şimdiki yeni yöntemde ise tamamen deneysel ölçümler analiz edilmektedir.
