12 Eylül 2013 Perşembe

Evrendeki en yaşlı yıldız: Methuselah (HD 140283)


HD 140283 (Methuselah)
Bir yıldız gerçekten evrenden yaşlı olabilir mi? 

Bir kaç ay önce NASA'nın Hubble Uzay Teleskopu evrendeki en eski yıldızı buldu. Aslında "evrendeki en eski yıldızın" hangisi olduğu bilgisi sürekli güncellenmekte. Çünkü uzay teleskopları her geçen gün yeni keşifler yapıyor ve bir önceki "en eskiden" bile daha eski olanı görüntülemeyi başarıyorlar. Ama bu kez garip bir durum mevcuttu.


Hubble'ın ölçümlerine göre bu yıldızın 14.5 milyar yıl yaşında olduğunu duyuruldu. Tabi bu ölçümlerde her zaman artı veya eksi 800 milyon yıllık bir sapma olabiliyor. İşte bu noktada işler biraz karıştı. Evrenin yaşı 13.82 milyar yıl olduğu düşünülürse, bu keşfin "imkansız yıldızı" ortaya çıkararak büyük bir paradoks yarattığı görülüyor.

En eski yıldız evrenin kendisinden bile daha yaşlı olabilir mi? Diyelim ki 800 milyon yıllık sapmayı da göz önüne alarak yeniden bir hesap yaptık. O zaman da evrenini kendisiyle aynı yaşta olan bir yıldızdan bahsediyor oluruz. Yani Büyük Patlama'dan sonra oluşan ilk yıldızlardan biriyle karşılaşmış olmamız gerekir.

Ama bu senaryo bile bir takım imkansızlıkları barındırıyor. Çünkü ilk yıldızlar aşırı dev boyutlu oldukları için ömürleri 1 milyar yılı bile bulamadı. Patlayarak süpernovalara dönüştüler. Onların patlamaları sonucunda saçılan ağır gazlar sayesinde Güneş gibi 2. ve 3. nesil yıldızlar oluşmaya başladı. Daha da garip olanı bu yıldızın bizim galaksimizde görüntülenmesi. Bu imkansız yıldıza kendisine yakışır bir isi verildi; Methuselah. Eski Ahit'te, Nuh'un büyükbabası Methuselah'ın 969 yıllık ömrüyle en uzun süre yaşayan insan olduğu anlatılır.

NASA bilim adamlarından Howard Bond "Evrenin en eski yıldızının yaşına ait saptamalar tam bir kesinlik derecesine sahip," diye belirtiyor. 190 ışık yılı uzaklıktaki Methuselah'ın evrenden daha eski olabileceğine dair ilk yargı gerçekten büyük bir ikilemi de içinde barındırıyor. Çünkü günümüz bilim insanları evrenin başlangıcını Büyük Patlama anı olarak kabul ediyorlar. Ve hesaplar doğruysa bu yıldızın Büyük Patlama'dan 68 milyon yıl önce ortaya çıkmış olması gerekiyor(veya neredeyse eş zamanlı olarak).

Bu durumda ya Büyük Patlama'nın yaşı hakkında bir hata var, ya Methuselah'ın uzaklığı yanlış ölçüldü ya da kozmoloji bilimi öylesine yanılıyor ki hatanın nerede olduğu bile bilinmiyor. Böyle büyük bir sorunla karşı karşıya kalan bilim insanları yıldızın yaşından emin olabilmek için uzaklığını tekrar ölçtüler.

Gizemleri azalmıyor, artıyor

Hubble ile yeniden yapılan ölçümler ilk verileri doğruladı ve yanılma payını biraz daha azalttı. Yani Methuselah'ın yaşı evrenin yaşıyla neredeyse çakışıyor. Birbiriden bağımsız üç ayrı ölçümle elde edilen verilerin hatalı olması mümkün değil.

Uzayın genişleme oranı, büyük patlamanın yankısı olarak evrene yayılmış olan mikrodalga geri plan ışıması analizleri ve radyoaktif bozulma ölçümlerinin bir araya getirilmesiyle Methuselah'ın uzaklığı hakkındaki bilgi netlik kazanmış oldu. Ayrıca trigonometrik paralaks yöntemi uygulanarak bu bilgiler tekrar teyit edildi.

Son verilerden yola çıkarak, yaş hesaplaması için mutlak bir gereklilik olan kendine özgü parlaklık değeri de ölçüldü. Buraya kadar tüm ölçüm ve değerlendirmelere eldeki verileri daha da güçlendirirken, bir sonraki aşamada şaşırtıcı bir bilgiyle karşılaşıldı.

Yıldızın yanma oranı, içeriği ve yapısı hakkındaki veriler açığa kavuştuğunda yaşının mutlaka daha küçük olması gerektiği anlaşıldı. Çünkü nispeten yüksek sayılabilecek olan oksijen oranı, evrenin oksijen açısından zengin olduğu bir dönemde şekillendiği sonucunu doğuruyor. Sonuçta bu bulgu yıldızın yaşının su götürmez bir şekilde evrenden daha küçük olduğunun bir ispatı. Gökcisimlerinin uzaklıkları ve yerleri belirlenirken yanılma payının azaltılması için mutlaka iki farklı noktadan, farklı zaman dilimlerinde gözlemlenmesi gerekir. bu yöntemle dünya üzerinde farklı iki gözlem noktasından Güneş ile birleşecek şekilde bir üçgen oluşturuluyor ve çift göz algılamasına dayanan gerçekçi saptamalar yapılıyor. Dünya ve güneş arasındaki uzaklık birimi uzaklık sayılıyor ve buna " astronomik birim" deniyor.

Anormal bir yörünge

Aslında bu yıldız, dünyadan gözlem yapan astronomlar tarafından neredeyse yüz yıldır bilinmekte. Çünkü gökyüzünde çok hızlı hareket ediyor ve bu da onun sıkça gözlemlenmesini kolaylaştırıyor. Ancak yeni araştırmalar, saatte 1.3 milyon kilometre hızla hareket eden Methuselah'ın yörüngesini de aydınlatmayı başardı. Garip yörüngesi nedeniyle sıklıkla Samanyolu'na giriş yapıyor olsa da aslında galaksimizin çevresini kuşatan ilkel yıldızların olduğu kuşakta yer alıyor. Dahası her 1.500 yılda bir, dolunay zamanında, Dünya'dan bakıldığında Ay'ı tamamen örtecek şekilde geçiyor olduğunun farkına varıldı. Bir başka deyişle başka bir yıldız tarafından gerçekleştirilen tam Ay tutulması yaşanıyor. Methuselah şu sıralar tekrar Samanyolu'nu çevreleyen yuvasına dönüş yolunda.

Evet yaşlı fakat...

Cüce galaksiler küçük oldukları için sadece birkaç milyar yıldız içeriyorlar. Samanyolu gibi dev galaksilerde ise bu rakam 200 milyar civarında oluyor. Aslında evrendeki galaksilerin büyük çoğunluğu cüce galaksilerden oluşuyor. Örneğin NASA tarafından görüntülenen NGC 1569 adlı cüce galaksi, Samanyolu'nun sadece %1'i kadar büyük, 25 milyon yıl yaşında ve bizden 7 milyon ışık yılı uzaklıkta.

Resmi adıyla HD 140283 olarak kataloglanmış olan Methuselah, bulunduğu yerdeki tüm benzerleri gibi galaksimizde ki ilk cisimlerden. Samanyolu'nun çevresini saran bu hale biçimli alan yıldızlar arası boşluğa uzanan sınırlarda yer alıyor. Onu bir disk olarak düşünürsek, ilkel yıldızların bulunduğu hale bu diskin dış çeperine denk geliyor.

Büyük Patlama öncesinden şekillenmiş olamayacağına göre buradan şu anlamı çıkarabiliriz; Methuselah'ın doğuşu evrenin ilk evrelerinde gerçekleşmiş. Muhtemelen bir cüce galaksi içinde şekillenmeye başlamış olan yıldız, ağır gazlar tüm evrene yayılmaya başlamadan önceki bir dönemde ortaya çıkmış gibi görünüyor. Zaten oldukça uzun ve dolambaçlı olan yörüngesi ilk yıldızların anormal hareketlerine benziyor. Evrenin şu anki sakin yapısı sizi yanıltmasın. Yeni oluşmaya başladığında tam bir kaos ortamıydı. Dolayısıyla ilk yıldızlar bu ortama ayak uydurup, garip yörüngelerinde çılgınca dönüyorlardı.

Kırmızı deve dönüşüm

HD 140283, genişleyerek kırmızı deve dönüştüğü bir sürecin henüz başlangıç aşamasında. Bunu nereden mi biliyoruz? Çünkü yapılan araştırmalar çekirdeğinde helyum gazını biriktiğini gösteriyor. Bu durum yıldızın nükleer füzyon yöntemiyle yakabileceği hidrojen miktarı azaldığından, yakıtını çabuk tüketerek kendi sonunu hazırlamaya başlıyor. Yıldızların büyümesi de aynı nedenle gerçekleşiyor. Normalde hidrojen gazını helyuma dönüştürüyorlar ama üretilen helyum arttıkça çekirdek bölümünde yoğunlaşıp bu bölgenin büzülmesi sebep oluyor. Yani çekirdekte gerçekleşmesi gereken reaksiyonlar yıldızın dış katmanlarında devam etmeye başlıyor ve yıldız da böylece genişleme evresine giriyor. Hidrojen gazı bitene dek genişleme devam ediyor. Büyüme nedeniyle yüzey sıcaklığı zaman içinde azalıyor. Sıcaklık derecesi düşük ise kırmızıya dönüşmeye başlıyor. Kırmızı devlerin yüzey sıcaklığı 3000 derece civarında. Yani Güneş'in sıcaklığının yarısı kadar.

Kesin olan bir şey var, Methuselah evrenini bebeklik dönemine tanıklık etmiş ve yolculuğu boyunca birçok aşamadan geçmiş çok eski bir yıldız. İlk evi olan cüce galaksinin yaklaşık 12 milyar yıl önce Samanyolu tarafından yutulmasıyla galaksimizin yıldızlararası boşluğa uzanan kollarının çevresinde bir şekilde yolculuğuna devam etmenin de yolunu bulmuş. Ancak er ya da geç süpernova olmaya mahkum olduğu bir sürece başlamış. Ve bu durum, neredeyse evrenin kendisiyle yarışan muazzam ölçekli yolculuğuna yakışır bir biçimde son bulacak.

Kaynak: Popular Science Türkiye, Eylül

3 yorum:

  1. Bu hesaplamalar ışık hızının her yerde sabit olduğu varsayılarak yapılır. Ancak karadeliklere yakın ışığın hızı sıfır (0) dır. Evrenin farklı derinliklerinde de ışık hızı farklı hızlarda olabilir.

    YanıtlaSil
    Yanıtlar
    1. Evrenin başlangıcı mutlak bir başlangıç değildir zaten. :) Bilinen evrenin başlangıcıdır.

      Sil