Gökbilimcilerden oluşan uluslararası bir araştırma ekibi, ilk kez birbirlerinin önünden geçen biri zonklayan Sefeid değişeni bir çift yıldız sistemini keşfederek on yıllık bir bilmeceyi çözmüş oldular. Çift yıldız sisteminde nadir olarak gerçekleşen iki yıldız yörüngesinin aynı hizaya gelmesi sayesinde Sefeid değişeninin kütlesi eşi görülmemiş hassasiyetle ölçülebildi. Gökbilimcilerin şimdiye kadar Sefeid kütlelerine ilişkin birbiriyle uyumsuz iki teorik tahminleri vardı. Yeni sonuçlara göre yıldız zonklama teorisi sayesindeki tahminler doğru, yıldız evrimi teorisiyle öne sürülen tahminler ise yeni gözlemlerle uyuşmazlık gösteriyor.
Grzegorz Pietrzyński (Universidad de Concepción, Şili, Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego, Polonya) öncülüğünde gerçekleştirilen araştırma sonuçları Nature dergisinin 25 Kasım 2010 tarihli sayısında yayınlandı.
Grzegorz Pietrzyński dikkat çekici sonuçları şöyle aktarıyor: “ESO’nun Şili’deki La Silla Gözlemevi’nde bulunan 3.6 metrelik teleskopuna bağlı HARPS aletini ve diğer teleskopları birlikte kullanarak, bir Sefeid’in kütlesini önceden yapılan tahminlerden çok daha kesin bir şekilde ölçebildik. Yeni sonuçların hemen ardından Sefeidlerin kütlelerini dair tahmin yürüten, birbiriyle yarışan iki teoriden hangisinin doğru olduğunu görebildik.”
Genellikle Sefeidler olarak adlandırılan, Klasik Sefeid Değişenleri, Güneş’ten çok daha büyük ve parlak kararsız yıldızlardır [1]. Düzenli bir şekilde genişleyip, büzülürler, bu döngülerden herhangi birinin tam bir evresini tamamlaması günler ila aylar sürebilmektedir. Daha parlak olan yıldızların parlaması ve tekrar eski haline gelmesi için gereken zaman, daha sönük yıldızlara göre daha kısa olmaktadır. Bu çarpıcı kesin ilişki Sefeid çalışmalarını yakın gökadalara olan uzaklık ölçümlerini gerçekleştirmek için en etkin yol haline getirmekte ve bu sayede de tüm Evren’in bir ölçümü ayrıntılı bir şekilde planlanabilmektedir [2].
Önemli olmalarına rağmen, malesef, Sefeidler tamamıyla anlaşılamamıştır. Zonklayan yıldızlar teorisiyle elde edilen kütle tahminleri, yıldızların evrimi teorisiyle elde edilenden % 20 – 30 daha az çıkmaktadır. Bu can sıkıcı farklılık 1960’lardan bu yana bilinmektedir.
Bu gizemi çözmek için, gökbilimcilerin yörüngesi Yeryüzünden tam yandan görülen, sistemdeki yıldızlardan birinin Sefeid olduğu bir çift yıldız sistemi bulmaları gerekiyordu. Bu şartlar altında, örten çift yıldızlar olarak bilinen iki yıldızın parlaklıkları, biri diğerinin önünden geçerken ve yine arkasındayken azalmaktadır. Bu tür durumlarda gökbilimciler yıldızların kütlelerini hassas bir şekilde ölçebilmektedirler [3]. Malesef, ne Sefeidler ne de örten çiftler yaygın değillerdir, bu nedenle bu tür nadir görülen çiftleri bulma şansı çok düşüktür. Samanyolu’nda böyle bir örnek bulunmamaktadır.
Araştırma takımı bulunan Wolfgang Gieren de, çalışma hakkında şunları aktarıyor: “Aslında çok kısa bir zaman önce Büyük Macellan Bulutu yıldızları arasında olduğunu düşündüğümüz bir çift yıldız sistemi bulduk. Her 3.8 günde bir zonklayan bir Sefeid değişen yıldızı içeriyor. Diğer yıldız biraz daha büyük ve soğuk, ve her iki yıldız birbirleri etrafındaki turunu 310 günde tamamlıyor. La Silla’daki HARPS tayfölçeri ile gözlem yaptığımızda nesnenin gerçek çift doğası hemen onaylanmış oldu.”
Gözlemciler OGLE-LMC-CEP0227 [4] olarak bilinen bu nadir nesnenin parlaklık değişimlerini, iki yıldız yörüngede dolanırken ve birbiri önünden geçerken dikkatlice ölçtüler. Ayrıca HARPS ile birlikte diğer tayfölçerleri kullanarak her iki yıldızın yörünge hareketi ile Sefeid’in yüzeyinin kabarırken ve büzülürken içeriye ve dışarıya doğru olan hareketi ile birlikte yıldızların Yeryüzüne olan yakınlaşma ve uzaklaşma hareketlerini ölçtüler.
Tamamlanmış ve detaylı veriler sayesinde gözlemciler iki yıldızın yörünge hareketini, boyutlarını ve kütlelerini yüksek hassasiyetle ölçebildiler – bu, bir Sefeid için şimdiye kadar yapılmamış bir ölçümdür. Sefeid’in kütlesi şimdi % 1hata payı ile biliniyor ve yıldız zonklama teorisiyle yapılan tahminlerle birebir uyuşma gösteriyor. Bununla birlikte, yıldız evrimi teorisinin tahmin ettiği daha büyük kütlelerin önemli ölçüde hatalı olduğu görülmektedir.
Daha geliştirilmiş kütle tahmini sadece bu çalışmanın bir sonucudur, ve araştırma ekibi bu yöntemi daha fazla kullanacakları bu tür kayda değer çift yıldız örnekleri bulmayı ümit etmektedirler. Ayrıca bu tür yıldız sistemleri sayesinde sonuçta, kozmik uzaklık ölçeği bakımından oldukça önemli bir gelişme olacak, Büyük Macellan Bulutu’nun uzaklığını % 1 hassasiyetle saptayacaklarına inanmaktadırlar.
Notlar
[1] İlk Sefeid değişenleri 18. yy.’da saptanmıştır ve en parlak olanın geceden geceye olan parlaklık değişimi çıplak gözle görülebilmektedir. İsimlerini Kral takımyıldızında bulunan, değişimi ilk kez 1784 yılında John Goodricke tarafından İngiltere’den görülen Delta Cephei’den almaktadırlar. Goodricke aynı zamanda değişen yıldızın başka bir türü olan örten çiftlerin ışık değişimlerini de ilk kez açıklayan kişi olmuştur. Bu durumda yörüngede birbirleri etrafında dolanan iki yıldızın birbirlerinin önünden geçmesi, çiftin toplam ışığında bir azalmaya sebep olmaktadır. Araştırma ekibi tarafından gözlenen bu nadir durumda, sistem hem örten çifttir hemde yıldızlardan biri Sefeid’dir. Klasik Sefeid’ler büyük kütleli yıldızlardır, zonklayan daha düşük kütleli benzer yıldızlardan farklı olarak aynı evrimsel tarihi paylaşmamaktadırlar.
[2] Sefeidler için dönem – aydınlatma gücü ilişkisi, 1908 yılında Henrietta Leavitt tarafından keşfedilmiştir, bu Edwin Hubble tarafından, şimdi gökadalar olarak bildiğimiz nesnelerin uzaklıklarına ilişkin ilk tahminleri yapmak için kullanılmıştır. Son zamanlarda Hubble Uzay Teleskopu ve Paranal’daki ESO VLT teleskopları ile birçok yakın gökadanın yüksek hassasiyetli uzaklık tahminler için Sefeidler gözlenmiştir.
[3] Özellikle, gökbilimciler her iki yıldız da benzer parlaklığa sahip olduğunda onların kütlelerini yüksek hassasiyetle ölçebilmekte ve her iki yıldıza ait tayf çizgileri, bu nesnenin durumunda olduğu gibi, iki yıldız birarada iken gözlenen tayfında görülebilmektedir. Bu sayede Doppler etkisi yardımıyla her iki yıldızın yörüngede iken yeryüzüne olan uzaklaşma ve yakınlaşma hareketlerinin kesin ölçümü yapılabilmektedir.
[4] OGLE-LMC-CEP0227 ismi ilk kez OGLE kütleçekimsel mikromerceklenme araştırmasında değişen yıldız olarak keşfedildiği için verilmiştir. OGLE hakkında daha deyaylı bilgiler şu adreste bulunmaktadır: http://ogle.astrouw.edu.pl/
Kaynak: ESO-Türkçe (Çeviri: Arif Solmaz)
