Buz Gibi Uçan Daire

ALMA gezegen-oluşum diski etrafında beklenmedik ölçüde soğuk tanecikler buldu

ALMA ve IRAM teleskoplarını kullanan gökbilimciler genç bir yıldızın etrafındaki gezegen-oluşum diskinin dış kısımlarındaki büyük toz taneciklerinin sıcaklığını doğrudan ölçebildiler. Tamamen yeni bir tekniğin kullanıldığı Uçan Daire takma isimli nesneye ait gözlemlerde taneciklerin beklenenden çok daha soğuk olduğu bulundu: –266 santigrat derece. Bu şaşırtıcı sonuca göre bu disklere ait modellerin yenilenmesi gerekebilir.

Fransa’daki Bordeaux Astrofizik Merkezi’nden Stephane Guilloteau liderliğindeki uluslararası ekip yeryüzünden yaklaşık 400 ışık-yılı uzaklıkta bulunan dikkat çekici yıldız oluşum bölgesi Rho Ophiuchi içindeki genç yıldız 2MASS J16281370-2431391’in etrafında bulunan büyük toz taneciklerinin sıcaklığını ölçtü.

Bu yıldızın etrafında bir gaz ve toz diski bulunuyor — bu tür disklere öncül-gezegen diskleri adı veriliyor ve buralarda henüz oluşum aşamasındaki gezegen sistemleri meydana geliyor. Bu özel disk neredeyse yandan görülüyor ve görünür ışıktaki görüntüsü ona Uçan Daire takma adının verilmesine neden oluyor.

Gökbilimciler 2MASS J16281370-2431391’in diskindeki karbon monoksit moleküllerinden gelen parlaklığı gözleyebilmek için ALMA’yı kullandılar. Oldukça keskin görüntülerle birlikte ilginç bir şey de buldular — bazı anlarda negatif bir sinyal gördüler. Normalde negatif bir sinyal fiziksel olarak mümkün değildir, ancak burada bir açıklaması var ve bu da şaşırtıcı bir sonuca götürüyor.

Araştırmanın başındaki Stephane Guilloteau hikâyeyi şu şekilde tamamlıyor: “Bu disk karanlık ve boş bir gökyüzü görüntüsüne karşı gözlenmedi. Onun yerine  Rho Ophiuchi Bulutsusu’nun parlak ışıltısı önünde bir gölge şeklinde görüldü. Bu yaygın parıltı ALMA ile tespit edebilmek için fazla genişlemişti, ancak disk onu soğuruyordu. Sonuçta elde edilen negatif sinyal diskin bazı kısımlarının arka plandan daha soğuk olduğu anlamına geliyor. Dünya kelimenin tam anlamıyla Uçan Daire’nin gölgesinde!”

Ekip ALMA ile gerçekleştirilen disk ölçümlerini İspanya’daki 30-metrelik IRAM teleskopu ile alınan arkafon ışıması gözlemleri ile birleştirdi [1]. Merkezdeki yıldızdan yaklaşık 15 milyar kilometre uzaklıktaki diskte [2] bulunan toz taneciklerinin sıcaklığı sadece  –266 santigrat derece olarak ölçüldü (mutlak sıfırın sadece 7 derece üzeri, ya da 7 Kelvin). Çalışma ile bu tür nesnelerdeki (yaklaşık bir milimetre boyutlarında) büyük taneciklerin sıcaklıklarının doğrudan ilk ölçümü yapılmış oldu.

Bu sıcaklık en güncel modellere ait tahminler olan –258 ila –253 santigrat (15 ila 20 Kelvin) derecenin çok altında. Bu çelişki için büyük toz taneciklerinin şu anda varsayılandan farklı özelliklere sahip olmaları gerekiyor, bu da onların bu kadar düşük sıcaklıklara kadar soğumalarını sağlıyor.

“Bu keşfin disk yapısı üzerindeki etkisini anlamak için, tozun hangi özelliğinin bu kadar düşük sıcaklıklara yol açtığını bulmamız gerekiyor. Birkaç düşüncemiz var — örneğin sıcaklık tanecik boyutuna bağlı olabilir, daha büyük tanecikler küçük olanlardan daha soğuk olabilir. Ancak emin olmak için henüz erken,” diyor eş-yazar Emmanuel di Folco (Bordeaux Astrofizik Merkezi).

Eğer bu düşük sıcaklıkların öncül-gezegen diskleri için  sıradan bir özellik olduğu ortaya çıkarsa, nasıl oluştukları ve evrimleştikleri konusunda birçok sonucu olacaktır.

Örneğin, bu parçacıklar çarpıştıklarında, olacakları, farklı toz özellikleri ve bunların gezegen oluşumundaki rolleri etkileyecektir. Toz özelliklerindeki gerekli değişimin kayda değer olup olmadığı bu yönden henüz değerlendirilmemiştir.

Düşük toz sıcaklıklarının ayrıca varlığı bilinen daha küçük tozlu diskler üzerinde de önemli etkileri olabilir. Eğer bu diskler çoğunlukla beklenenden daha büyük, ancak daha soğuk taneciklerden oluşuyorlarsa, bunun anlamı bu yoğun disklerin daha büyük kütleye sahip olduğu ve halen merkezi yıldıza görece yakın dev gezegenleri oluşturabildiği anlamına gelebilir.

Daha fazla gözlem gerekiyor, ancak ALMA tarafından bulunan soğuk tozun, gezegenimsi disklerin anlaşılabilmesi adına önemli sonuçları olacak.

Video Telif Hakkı: ESO/N. Risinger (skysurvey.org)/S. Guisard (www.eso.org/~sguisard)/Digitized Sky Survey 2/NASA/ESA. Music: Johan B. Monell (www.johanmonell.com)

Notlar

[1] ALMA arka fondan gelen genişlemiş sinyale duyarlı olmadığı için IRAM ölçümlerine gerek duyulmuştur.

[2] Bu Dünya-Güneş uzaklığının yüz katına karşılık gelmektedir. Güneş Sistemi’nde bu bölgede şimdi Kuiper Kuşağı yer almaktadır.

ESO-Türkiye (Arif Solmaz, Çağ Üniversitesi – Uzay Gözlem ve Araştırma Merkezi, Mersin)