Harlan J. Smith Teleskobu. Resim kredisi: Marty Harris/McDonald Gözlemevi. Büyütmek için tıklayın
Uluslararası bir gökbilimci grubu, aşırı helyum yıldızları olarak adlandırılan olağandışı bir nesne sınıfının kökenini belirlemek için Hubble Uzay Teleskobu'nu kullandı. Bu nesneler, iki beyaz cüce yıldızın bir araya gelmesiyle oluşur. 60 yıldan daha uzun bir süre önce keşfedildikleri için, iki düzineden daha azını buldular. Neredeyse hiç hidrojen içermezler ve helyum ve diğer ağır elementler hakimdir. İki beyaz cüce bir araya geldiğinde ortaya çıkan yıldız şişerek helyum açısından zengin bir süperdev yıldız haline gelir.
Austin McDonald Gözlemevi'ndeki Texas Üniversitesi'nin direktörü Dr. David L. Lambert'in de aralarında bulunduğu uluslararası bir gökbilimciler grubu, çok sıra dışı ve nadir bir yıldız türünün kökenini belirlemek için Hubble Uzay Teleskobu'nu kullandı. Grubun çalışmaları, sözde 'aşırı helyum yıldızlarının' iki beyaz cüce yıldızın birleşmesiyle oluştuğunu gösteriyor. Çalışma, The Astrophysical Journal'ın 10 Şubat sayısında yayınlandı.
Ekip, Bangalore'deki Hint Astrofizik Enstitüsü'nden (IIA) Dr. Gajendra Pandey tarafından yönetildi ve ayrıca Kuzey İrlanda'daki Armagh Gözlemevi'nden Dr. C. Simon Jeffery ve yine IIA'dan Profesör N. Kameswara Rao'yu içeriyor.
Rao, “McDonald'daki ilk keşiften sonra bunların nasıl oluştuğuna dair bir fikir edinmek 60 yıldan fazla sürdü” dedi. 30 yıldan fazla bir süredir bu tür yıldızları inceliyor. 'Artık tutarlı bir resim elde ediyoruz.'
İlk aşırı helyum yıldızı olan HD 124448'in doğası, 1942'de Chicago Üniversitesi'nden Daniel M. Popper tarafından McDonald Gözlemevi'nde keşfedildi. O zamandan beri, bu yıldızlardan iki düzineden azı tespit edildi. Onlar süper dev yıldızlardır - Güneş'ten daha az kütleli ama çoğu kez daha büyük ve daha sıcak - ve tuhaf bileşimleri için dikkat çekicidir. Neredeyse hiç hidrojen içermezler, evrendeki en bol kimyasal element ve tüm yıldızların en temel bileşenidir. Bunun yerine, önemli miktarlarda karbon, nitrojen ve oksijen ve diğer tüm kararlı elementlerin izleri ile helyum hakimdir.
Aşırı helyum yıldızlarının kökeni, Samanyolu galaksimizde böyle bir bulut bulunmadığından, bir helyum gazı bulutundaki oluşuma kadar izlenemez. Güneş gibi bir yıldızdaki nükleer reaksiyonlar, güneş ışığı veya yıldız ışığı sağlamak için hidrojeni helyuma dönüştürür. Helyum, bir yıldızın sıcak çekirdeğiyle sınırlı olduğundan, yıldız, helyum yıldızın yüzeyine gelmeden ve dolayısıyla teleskoplarla tespit edilmeden önce çok miktarda gaz kaybetmek zorundadır. Yıldızın içindeki bilinen hiçbir mekanizma, helyumu açığa çıkarmak için üstteki katmanları uzaklaştıramaz.
Yirmi yıl önce, Illinois Üniversitesi'nden gökbilimciler Ronald Webbink ve Icko Iben, aşırı helyum yıldızlarının iki beyaz cücenin birleşmesinden oluştuğu teorisini ortaya attılar.
Beyaz cüceler, Güneş gibi yıldızların evriminin son ürünüdür. Fazla hidrojen içermezler. Bazıları helyum açısından zengin, bazıları ise karbon ve oksijen açısından zengindir. Bir çift beyaz cüce, normal bir ikili yıldızın (birbirinin etrafında yörüngede dönen iki normal yıldız) evriminden kaynaklanabilir.
Webbink ve Iben, bazı durumlarda ikili dizideki bir yıldızın helyum açısından zengin bir beyaz cüce, diğerinin ise karbon oksijen açısından zengin bir beyaz cüce olarak evrimleşebileceğini varsaydılar. Milyarlarca yıl birbirinin yörüngesinde dönen iki yıldız enerji kaybeder ve giderek birbirine yaklaşır. Sonunda, helyum beyaz cüce, daha büyük karbon-oksijen beyaz cüce tarafından tüketilir. Ortaya çıkan tek yıldız, helyum açısından zengin bir üstdev yıldız olmak üzere şişer.
Bu teoriyi test etmek için gökbilimcilerin aşırı helyum yıldızlarının tam kimyasal bileşimini ortaya çıkarmaları gerekiyordu. Pandey, Lambert ve meslektaşlarının yapmak istedikleri de bu. NASA'nın Hubble Uzay Teleskobu ile önemli gözlemler elde ettiler ve McDonald Gözlemevi'ndeki 2,7 metrelik Harlan J. Smith Teleskopu ve Hindistan'daki 2,3 metrelik Vainu Bappu Teleskobu'ndan destekleyici gözlemler yaptılar.
Lambert, 'Bir kenara,' dedi, 'bu iki teleskopun adaşlarının, Harlan J. Smith ve Vainu Bappu'nun Harvard'daki yüksek lisans okulundaki en iyi arkadaşları olduğunu belirtmek ilginç.' Daha sonra Smith, 1963'ten 1989'a kadar McDonald Gözlemevi'nin direktörlüğünü yaptı. Vainu Bappu, Hindistan Astrofizik Enstitüsü'nü kurdu. Lambert, 'Bugün, bu proje gibi işbirlikleriyle astronominin geliştirdiği önemli uluslararası ve kişisel bağları koruyoruz' dedi.
Grup, Hubble Uzay Teleskobu'nun STIS cihazı (Uzay Teleskopu Görüntüleme Spektrografı) ile yedi aşırı helyum yıldızından gelen morötesi ışığın ve Teksas ve Hindistan'daki teleskoplardan gelen optik ışığın ayrıntılı çalışmalarını yaptı. Bu veriler onlara, çalıştıkları her yıldızda bulunan en az iki düzine farklı kimyasal elementin belirli miktarlarını sağladı.
Rao'ya göre, aşırı helyum yıldızlarının keşfedilmesinden 60 yıl sonra bu çığır açan çalışmayı mümkün kılan Hubble ile bu yıldızların tayflarını morötesi ışıkta gözlemleyebilme teknolojisindeki ilerlemedir.
Hubble sonuçları, helyum çekirdekli beyaz cücenin parçalandığı ve karbon-oksijen beyaz cücenin etrafında kalın bir disk oluşturduğu iki beyaz cüce yıldızın birleşmesiyle oluşan bir yıldızın bileşiminin modellerinden tahmin edilen bileşimlerle iyi uyum sağlar. . Daha sonra, sadece birkaç dakika süren bir süreçte, disk yerçekimsel olarak karbon-oksijen beyaz cücenin içine çekilir.
Bundan sonra ne olacağı, ortaya çıkan yeni yıldızın kütlesine bağlıdır. Chandrasekar limiti olarak adlandırılan belirli bir kütlenin üzerindeyse patlayacaktır (özellikle Tip Ia süpernova olarak patlayacaktır). Bununla birlikte, kütle bu sınırın altındaysa, yeni birleştirilmiş yıldız bir süperdev haline gelecek ve sonunda aşırı bir helyum yıldızı olacak.
Pandey, Lambert, Jeffery ve Rao, McDonald Gözlemevinde hem Smith hem de Hobby-Eberly Teleskoplarını kullanarak aşırı helyum yıldızları üzerindeki araştırmalarına devam etmeyi planlıyor. Daha aşırı helyum yıldızlarını tanımlamayı ve bu yıldızlarda daha da fazla kimyasal element keşfetmeyi umuyorlar.
Bu araştırma, Houston, Teksas'taki Robert A. Welch Vakfı ve Baltimore, Maryland'deki Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü'nün bağışlarıyla desteklenmiştir.
Orjinal kaynak: Austin'deki Teksas Üniversitesi