YILDIZININ KÜLLERİNDEN DOĞAN BİR GEZEGEN

Güneş benzeri bir yıldızın yakıtı tükendiğinde şişerek bir deve dönüşür, dış katmanlarını uzaya savurur ve geride bir beyaz cüce bırakır: yoğun, yavaşça soğuyan bir çekirdek. Birçok beyaz cüce, atmosferlerinde günler içinde dibe çöküp gözden kaybolması gereken ağır elementler gösterir. Açıklama artık iyice yerleşmiş durumda: parçalanmış gezegen cisimlerinin enkazını yutuyorlar. Bu enkaz çeşitlilik gösterir ama genel olarak kendi Güneş Sistemi’mizin kayalarına benzer.

Gezegenler genellikle yıldızlarıyla aynı anda, onun etrafındaki gaz ve toz diskinde oluşur. Bunlar birinci kuşak gezegenlerdir. İlke olarak bir gezegen, yıldızı öldükten sonra, yıldızın dışarı attığı maddeden de oluşabilir. Pulsarların çevresindeki gezegenlerin genellikle bu ikinci kuşaktan olduğu düşünülür. Bir beyaz cücenin çevresinde ise hiçbiri tanımlanmamıştı.

Açıklanamayan yüz çizgi

HS 0209+0832, yüzeyi yaklaşık 35.800 derece olan, soğumasının henüz yaklaşık 5 milyon yılında bulunan, bizden yaklaşık 82,6 parsek uzaklıkta sıcak ve genç bir beyaz cüce. Uzun zamandır tuhaf bir cisim. Hidrojen atmosferi yaklaşık %1 helyum barındırıyor; bu sıcaklıkta bu helyumun aylar içinde dibe çökmesi gerekir. Ve Hubble Uzay Teleskobu’nun 1999’da aldığı bir morötesi tayf karbon, alüminyum, silisyum, kalsiyum, titanyum, nikel ve çinko gösteriyordu — artı kimsenin tanımlayamadığı yaklaşık yüz çizgi.

Warwick Üniversitesi ve sekiz başka kurumdan Jamie Williams, Boris Gänsicke ve meslektaşları, Hubble’dan, FUSE morötesi uydusundan ve Very Large Telescope’tan gelen bu arşiv tayflarını yeniden analiz etti. Güncel atom verileriyle, gizemli çizgilerin çoğunun bakır ve niyobyuma ait olduğu ortaya çıktı — yalnızca niyobyuma ait 62 çizgi. FUSE’un gözlediği 33 başka sıcak, kirlenmiş beyaz cücenin hiçbiri niyobyum göstermiyor.

Nadir metallerce zengin, kayaca fakir

Ekip daha sonra yıldızın üzerine neyin düştüğünü hesapladı. Bazı elementler yıldızın kendi ışığıyla kısmen havada tutuluyor ve bu hesabı karmaşıklaştırıyor; bu yüzden tutulmayanlara odaklandılar. Sonuç bilinen hiçbir beyaz cüceyle ve hiçbir göktaşıyla örtüşmüyor:

• Demir ötesi elementler — çinko, bakır, niyobyum — büyük ölçüde zenginleşmiş. Kalsiyuma göre niyobyum, Güneş’tekinden bin kattan fazla bol.
• Demir tespit edilmedi ve silisyum yalnızca eser miktarda görülüyor; oysa bu ikisi Dünya’nın kütlesinin yaklaşık %48’ini oluşturur. Nikel, demirin iki katından fazla; oysa Dünya’da nikel demirin yaklaşık %5’i kadardır.
• Azot, oksijen, fosfor ve kükürt az: bu buzlu bir kuyrukluyıldız değil.

Ölmekte olan bir yıldızın parmak izi

Ömürlerinin sonuna yaklaşan dev yıldızlar, evrende yavaş nötron yakalama — “s-süreci” — yoluyla oluşan elementlerin çoğunu üretir; niyobyum da bunların arasındadır. Yazarlar bu tür yıldızların 138 modelini kullanarak, bu yıldızların rüzgârlarının niyobyum ve stronsiyumca yüz kata kadar, nikel, bakır ve çinkoca orta düzeyde zenginleşebildiğini, demir ya da silisyumca ise hiç zenginleşmediğini gösteriyor.

Senaryoları şu: asıl yıldızın yakın bir eşlikçisi, yıldızın dev evresinde yutuldu. Yıldızın zarfı dışarı atıldı ve s-süreci elementlerince zengin bir disk oluşturdu; burada, yeni doğmuş beyaz cücenin yakınında, dev bir gezegen büyüdü. Sıradan bir gezegende ise, aksine, bilinen hiçbir süreç bu kadar niyobyum üretemez: niyobyumu ölçülmüş 100 yıldız arasında kalsiyuma göre en yüksek oran, buradakinden 200 kattan fazla düşük.

Buharlaşırken yakalanan bir gezegen

Helyum da geliyor ve kayalık cisimler helyum sağlamaz. Yazarlar, beyaz cücenin büyük olasılıkla, kendi yoğun morötesi ışığıyla ısıttığı dev bir gezegenden kaçan atmosferle beslendiği sonucuna varıyor.

NASA’nın TESS uydusundan gelen veriler bir ipucu ekliyor: sistemin parlaklığı 4,4 günlük bir periyotla %0,12 değişiyor; bu, beyaz cücelerin olağan dönüşünden çok daha yavaş. Bu, 0,044 astronomik birimde yörüngede dolanan bir gezegenle örtüşür. İki yorum öneriliyor: gündüz tarafı puslu, genç ve hâlâ sıcak bir dev gezegenin gece–gündüz döngüsü ya da yıldızın önünden geçen, buharlaşmış gazdan oluşan kuyrukluyıldız benzeri bir kuyruk — bu da ölçülen helyumun neden değiştiğini açıklayabilir.

Henüz uymayanlar

Yazarlar birkaç bilmeceye dikkat çekiyor. Stronsiyum eksik: her model niyobyumdan daha fazla stronsiyum öngörüyor, oysa burada stronsiyum yüz kattan fazla daha kıt. Niyobyum, modellerindeki en yüksek değeri bile aşıyor ve nikelin demire göre fazlalığını açıklamak zor. Dev yıldız maddesiyle zenginleşmiş bazı yıldızlar da stronsiyumdan çok niyobyum gösteriyor; bu da modellerin kaçırdığı bir sürece işaret ediyor; gezegenin atmosferindeki kimya da elementleri yeniden karıştırıyor olabilir. Henüz kimse ikinci kuşak bir gezegenin atmosferini modellemedi.

Cisim bir aday olarak kalıyor. Başkalarını bulmak için ekip, sıcak beyaz cücelerin morötesi tayflarında aynı imzayı aramayı öneriyor: bol karbon ve s-süreci elementleri. Kurşun tespit edilmesi, asıl yıldızın bileşimini netleştirirdi.