GENÇ BİR YILDIZIN KARBONUNU YAKIP ATTIĞI YER

Karbon, bildiğimiz biçimiyle yaşamın omurgasıdır: bir insan bedeninin kuru kütlesinin yarısından fazlası. Yine de Dünya’da garip biçimde az bulunur. Gezegenimizin kayalarının büyük kısmı, kütlesine oranla Güneş’ten ya da Dünya’nın doğduğu yıldızlararası tozdan yaklaşık dört büyüklük mertebesi — on bin kat — daha az karbon içerir. Morötesi ışıktan oksidasyona kadar birkaç açıklama önerildi, ama hiçbiri bunu tam olarak açıklamıyor.

Şüphelilerden biri ısı. Toz tanelerindeki karbon birkaç biçimde bulunur — isi andıran amorf karbon, hidrokarbonlar, grafit — ve bunlar farklı sıcaklıklarda parçalanır. Kabaca 500 kelvinden, yani is çizgisinden (soot line) itibaren en uçucu biçimler kaçar; yaklaşık 1.200 kelvine gelindiğinde amorf karbon bile yok olmuştur. Önceki çalışmalar, bu ısınmanın Dünya’nın oluşumunun ilk bir milyon yılı içinde gerçekleşmiş olması gerektiğini tahmin etmişti.

“Sıfır anında” yakalanmış bir yıldız

HOPS-68, Orion moleküler bulutunda, yaklaşık 414 parsek uzaklıkta çok genç bir yıldız. Aynı ekibin eşlik eden bir çalışması, iç diskinin orta kesiminin 1.400 kelvine ulaştığını gösterdi — tüm tozun buharlaşmasına yetecek kadar sıcak. Güneş Sistemimiz de böyle bir evreden geçti: bu, meteorit kaydının “sıfır anı”dır; o sırada kalsiyum ve alüminyumca zengin taneler genç Güneş’in yakınındaki sıcak gazdan yoğuşmuştu. O ana aday olarak bilinen yalnızca iki genç, düşük kütleli yıldız var; ikisi de Orion’da.

Leiden Üniversitesi’nden, Amerika Birleşik Devletleri ve Almanya’daki ortaklarıyla birlikte F. J. Ballieux, M. K. McClure ve meslektaşları, şimdi JWST’nin Orta Kızılötesi Aleti ile alınan tayfındaki karbonu, ALMA (milimetre-altı/milimetre) dizisinin arşiv verileriyle birlikte inceledi.

Hidrokarbonlarla dolu bir tayf

HOPS-68’in ışığını birçok karbon molekülünün parmak izleri kesiyor:

yaklaşık 320 ve 430 kelvinde, büyük miktarlarda ılık hidrojen siyanür ve asetilen — öteki “sıfır anı” yıldızının çevresindekinden yaklaşık 20 kat fazla. Yıldıza göre saniyede 39 ila 53 kilometre hızla bize doğru hareket ediyorlar; tıpkı diskten esen bir rüzgârın izini süren oksijen taşıyan gaz gibi;
diasetilen (C₄H₂), metil radikali ve karbon monosülfür dahil, yaklaşık 40 ila 55 kelvinlik daha soğuk moleküller; büyük olasılıkla dış diskte ya da yıldızın dışa akışının oyduğu boşluğun duvarları boyunca;
triasetilen (C₆H₂), altı karbon atomundan oluşan bir zincir; genç bir yıldızın çevresinde ilk kez saptandı.

ALMA bir ipucu daha ekliyor: C₂H radikali dışa akış boşluğunun duvarlarını kaplıyor ve içeri düşmek yerine jetle birlikte dışarı doğru hareket ediyor.

Bir karbon yıkım bölgesi

Yazarlar bir senaryo öneriyor. İs çizgisi ile amorf karbonun bile buharlaştığı nokta arasında — kabaca 500 ile 1.200 kelvin arasında — “refrakter karbon yıkım bölgesi” dedikleri bir kuşak uzanır: orada tüm katı karbon tanelerden ayrılıp gaza dönüşür. HOPS-68’de çok sıcak iç bölge bu kuşağı dışarı doğru iter ve genişletir. Serbest kalan karbon ya yıldız tarafından yutulur ya da disk rüzgârıyla taşınıp gider.

Her iki durumda da kayalık gezegenlerin oluştuğu bölgedeki toz karbonunu yitirir. Ekip, aynı sürecin Dünya’nın karbon açığına katkıda bulunmuş olabileceğini öne sürüyor. Rüzgârın gerçekte ne kadar karbonu uzaklaştırdığı ise henüz ölçülmeyi bekliyor.

Daha dışarıda, morötesi ışık asetileni C₂H’ye parçalar; C₂H de daha fazla asetilenle tepkimeye girerek C₄H₂ ve C₆H₂ gibi daha uzun zincirler kurar. 900 ile 1.100 kelvin arasında yıkım bölgesi, tıpkı bir alevdeki gibi, polisiklik aromatik hidrokarbonlar bile üretebilir — bu henüz doğrulanması gereken bir şey.

Bir önyıldızdan asteroitlere

Çalışmanın iki geniş sonucu var. Birincisi, diğer genç yıldızların çevresinde görülen karbon zincirleri genellikle çevreleyen zarftan içeri düşen gaza bağlanmıştır; HOPS-68’de ise açıkça dışarı akıyorlar, bu da bu kimyanın aslında dışa akışların izini sürüyor olabileceğini düşündürüyor.

İkincisi, Ryugu ve Bennu asteroitlerinden getirilen örnekler bol miktarda zincir biçimli (“alifatik”) organik madde içeriyor. HOPS-68’in uzun zincirleri rüzgârın dışında oluştuğu için savrulup gitmiyor; daha sonra dış diskin üzerine geri düşebilirler. Yazarlar, bu tür zincirlerin asteroitlerin ve meteoritlerin organik maddesine katkıda bulunabileceğini öne sürüyor. Öyleyse HOPS-68, tek bir genç sistemde hem o meteorit tanelerinin oluşumunu hem de içine gömülü oldukları karbonca zengin malzemeyi gösteriyor olacak — bir gezegen sisteminin ilk küçük cisimlerinin oluşumu için bir Rosetta Taşı.