Evren’in en hızlı yıldızı

Evren’in en hızlı yıldızı, Samanyolu’nun merkezi itibari ile saatte ı milyon 600 bin kilometre hızla hareket ediyor. Utah Üniversitesi araştırmacıları, hiper hızlı LAMOST-HVSı yıldızını inceleyerek galaksileri bir arada tutan karanlık madde ve kara delikler hakkında bilgi topluyor. Hiper hızlı yıldızlar, Evrendeki eksik kütleyi tamamlayan görünmez karanlık madde ve galaksilerin merkezindeki süper kütleli kara deliklere yönelik önemli ipuçları sağlıyor.

NASA sapan etkisi olarak da adlandırılan bu olguyu Mars, Jüpiter ve Satürn gibi gezegenlere uzay sondaları göndermekte kullanıyor. Venüs ve Dünyanın çevresinde birkaç tur atan araştırma uyduları, saatte 70 bin kilometre hıza ulaşıyor. Hiper hızlı yıldızlar genellikle önceden çift ya da üçlü yıldız sistemi oluşturan ancak, Samanyolu Galaksisinin merkezindeki kara deliğe çok yaklaştığı için eşinden kopan serseri güneşler olarak tanımlanıyor. Kara deliğin çevresinde dar bir yörüngede yüksek hızlarda dönen yıldızlardan biri kara deliğe düşüyor, diğeri ise merkezkaç kuvvetinin etkisiyle uzayın derinliklerine savruluyor.

Serseri kurşun

Astronomlar uzayda inanılmaz hızlarda yol alan bu tür 20 yıldız keşfettiler. Yazıya konu olan LAMOST-HVSı yıldızı ise içlerinde Dünyaya en yakın olanı. LAMOST-HVSı diğerleri arasında parlaklık açısından ikinci sırada geliyor ve bugüne kadar bulunan en büyük hiper hızlı yıldızlar arasında yer alıyor. Süpernova olarak patlayan yıldızların kalıntısı olan nötron yıldızları da benzer bir etkiyle uzaya serseri kurşun gibi savruluyor: Süpernova örneğinde, büyük kütlesi ve geniş çapıyla kendi etrafında yavaş dönen bir yıldız patlayarak dış katmanlarını uzaya saçıyor. Bu süreçte milyonlarca kilometre çapındaki yıldız hızla küçülüyor ve yıldızın açısal momen-tumu sadece 20 km genişliğindeki küçük nötron yıldızı kalıntısına aktarılıyor. Bu da nötron yıldızının kendi etrafında saniyede yüzlerce kez dönen bir atarcaya (pulsar) dönüşmesine yol açıyor. Sapan etkisi aynı zamanda, nötron yıldızlarının yüksek hızlarda uzaya savrulmasına neden oluyor.

Her ne kadar bilgisayar modelleri süpernova artığı nötron yıldızlarının maksimum hızını saniyede 1000 km olarak verse de pratikte Evren’de çok az sayıda nötron yıldızının bu hızlara ulaşması bekleniyor. Hiper hızlı yıldızlar ise süper kütleli kara delikler tarafından galaksiler arası uzaya sapan taşı gibi fırlatılıyor. Nötron yıldızlarından çok daha büyük ve parlak olan hiper hızlı yıldızlar, Dünya’dan kolayca görülebiliyor ve astronomlara kara deliklerle ilgili dolaylı bilgi sağlıyor.

Ya karanlık madde?

Fizik ve astronomi alanında çalışmalarını sürdüren Doç. Dr. Zheng Zheng, hiper hızlı yıldızların karanlık maddeyle ilişkisini şöyle açıklıyor: “Hiper hızlı yıldızlar bize galaksimiz hakkında çok şey anlatıyor. Özellikle de galaksinin merkezi ve galaksiyi kuşatan karanlık madde halesi hakkında. Karanlık madde halesini göremiyoruz ama halenin kütleçekimi yıldızları etkiliyor. Yıldızın rotası ve hızı, galaksimizin farklı bölgelerinden etkileniyor ve biz de bunları inceleyerek bilgi ediniyoruz.”

Zheng ve meslektaşları yeni hiper hızlı yıldızı Çin’deki Xinglong Gözlem İstasyonunda bulunan Geniş Gök Alanı Çoklu Gökcismi Fiber Tayfölçüm Teleskopunu kullanarak keşfettiler. 4 metrelik açıklığıyla 4000 fiber optik kablo içeren LAMOST, aynı anda binlerce yıldızdan gelen ışığın tayf analizini yapabiliyor. LAMOST böylece yıldızların hızı, sıcaklığı, parlaklığı ve büyüklüğünü ölçüyor.

LAMOST’un temel amacı Saman-yolu’ndaki yıldızların dağılımını inceleyerek galaksinin yapısının detaylarını ortaya koymak. Örneğin LAMOST-HVSı, Güneş Sistemine göre saatte 2 milyon 200 bin km hızda hareket ediyor. Ancak, bu yıldız Samanyolu’nun çevresinde saatte 1 milyon 600 bin km hızla yol alıyor. Her ne kadar bugüne kadar keşfedilen en yakın hiper hızlı yıldız olsa da LAMOST-HVSı aslında Dünyadan 42 bin ışık yılı uzakta yer alıyor. Hiper hızlı yıldızların en büyük avantajı, serseri nötron yıldızlarının tersine nereden geldiklerinin belli olması. Böylece bu yıldızları kara delikler, galaksiler ve karanlık maddeyle ilişkilendirmek mümkün oluyor.

Utah Üniversitesinden Ben Bromley hiper hızlı yıldızların astronomlar için neden önemli olduğunu esprili bir şekilde anlatıyor: “Çayırda otlayan bir inek sürüsüne bakarken içlerinden biri aniden saatte ıoo km hızla koşmaya başlasaydı bunun önemli olduğunu düşünürdünüz. Ama hiper hızlı yıldızlarla ilgili en büyük gizemlerden biri nereden geldikleridir. Bunun sorumlusunun galaksimizin merkezindeki süper kütleli kara delik olduğunu düşünüyoruz.”

Yeni keşfedilen hiper hızlı yıldız Güneş’ten 4 kat sıcak (yüzey sıcaklığı 24 bin derece) ve 3400 kat daha parlak. Ancak bu kadar büyük, sıcak ve parlak bir yıldız çekirdeğindeki nükleer yakıtı kısa sürede tüketeceği için aynı zamanda çok genç olmak zorunda. Nitekim Güneş 4,6 milyar yıl önce oluştu, fakat LAMOST-HVSı sadece 32 milyon yıl yaşında ve kısa ömrünü süpernova olarak tamamlayacak.

Samanyolu’nun gerçek çapı

İçinde yaşadığımız Samanyolu Galaksisinin görünen çapı, yani yıldız ışığına bakarak ölçülen çapı yaklaşık 100 bin ışık yılı.

Oysa astrofizikçiler görünmez karanlık madde halesini işin içine kattıkları zaman, Samanyolu’nun çapım 1 milyon ışık yılı olarak hesaplıyorlar. Samanyolu’na en yakın galaksi olan Andromeda ile Dünya arasında 2 milyon 200 bin ışık yılı mesafe olduğu düşünülürse bu önemli bir fark. Aynı zamanda karanlık maddenin galaksileri kuşatarak onlara nasıl şekil verdiğinin de önemli bir göstergesi. Astronomlar bütün galaksilerin birer karanlık madde halesiyle kuşatıldığını düşünüyor. Normal madde evrenin yüzde 5’ini, karanlık madde yüzde 27’sini ve karanlık enerji de yüzde 68’ni meydana getiriyor. Evren aslında karanlık maddeden oluşan görünmez bir tür örümcek ağıyla kaplı bulunuyor. Işık yayan parlak yıldızlarıyla galaksiler bu ağın üzerinde boncuk gibi diziliyor.

Galaksilerin motoru kara delikler

Bundan 10 milyar yıl önce karanlık madde ağının ipliklerinin düğümlediği bölgelerde, yani karanlık madde yoğunluğunun arttığı noktalarda binlerce galaksi oluşturacak kadar büyük kütleli gaz ve toz bulutları toplanmaya başladı. Bunlar zamanla çökerek süper galaksi kümelerini oluşturdu. Evren’de karanlık madde olmasaydı insan vücudunu, süper kütleli kara delikleri, gezegen ve yıldızları meydana getiren normal madde (hidrojen ve helyum) asla galaksiler halinde toplanmayacaktı. Evrende galaksiler, yıldızlar, gezegenler ve nihayet hayatın oluşmasını karanlık maddeye borçluyuz.

Peki galaksinin merkezindeki süper kütleli kara deliğin hiper hızlı bir yıldızı Dünyaya savurma şansı var mı? Örneğin hiper hızlı serseri bir nötron yıldızı aniden Güneş Sistemine girip güçlü yerçekimi ile Dünyayı içine çekerek yok edebilir mi? Zheng bunun dikkate alınamayacak kadar düşük bir ihtimal olduğunu söylüyor. Öncelikle astrofizikçiler, kara deliklerin yıldızları nadiren uzaya savurduğunu hatırlatıyor. Her 100 bin yılda yalnızca bir yıldız sapan taşı gibi uzaya fırlıyor. İkincisi, serseri yıldızlar genellikle Samanyolu diskinin üstünden veya altından belirli bir açıyla uzayın derinliklerine savrularak galaksiden kopuyorlar.

Güneş sistemine hiper hızlı bir yıldız girseydi, bu yıldızın gezegenleri yutma olasılığı düşük olurdu. Yüksek hızlı yıldız, ortalama bir güneş sisteminin gezegen diski 10 milyar km çapında olduğu için gezegenlerin pek yakınından geçmez ya da gezegenleri kendine çekmeye vakit bulamazdı. Bu tür serseri yıldızların en büyük tehlikesi, gezegenleri yörüngesinden çıkarmak ve Güneşe veya uzayın derinliklerine savrulmalarına yol açmak olurdu. Her ne kadar serseri yıldızlar Dünya için bir tehlike oluşturmasa da astronomların galaksinin gelişim sürecini daha iyi anlamasını sağlıyor.