Ana sayfa Bilim Astronomi Einstein’ı bir kez daha haklı çıkaran yıldız: Stein 2051B

Einstein’ı bir kez daha haklı çıkaran yıldız: Stein 2051B

Beyaz cüce Stein 2051B ve arkasında kalan diğer yıldız. [NASA / ESA / K. Sahu, STScI.]
Okuma süresi: 3 dakika

Einstein tarafından 100 yıldan uzun bir süre önce öne sürülen Görelilik Teorisi, son birkaç yıl içinde yapılan keşiflerle beraber her defasında doğruluğunu bir kez daha kanıtlıyor. En son büyük gelişme, 2016’da doğruluğu kesinleşen ‘kütleçekim dalgaları’ olmuştu. Görelilk Teorisi’nde öne sürülen ve büyük cisimlerin uzay-zamanı bükebildiğine dair en yeni delil ise 18 ışık yılı ötedeki bir beyaz cüceden geldi. Stein 2051B’ye değinmeden önce, geçmişten kalan notlarda kısaca göz geçirelim.

Görelilik Teorisi’nin 1915’te sunulmasının ardından ilk önemli delil, 1919 yılında yaşanan Güneş tutulması olmuştu. Güneş’in arkasında beliren nesnelerin yerlerini saptırma özelliği kanıtlandığında, New York Times keşfi ‘insan düşüncesinin bugüne dek elde ettiği muhtemelen en büyük başarılardan biri’ diye duyurmuştu. Ancak, Einstein yine de şüpheliydi. Yıldızların diğer gök cisimlerin yayılan ışınları bükme yeteneği Güneş Sistemi dışında da öne sürdüğü gibi miydi?

1919 yılında yaşanan Güneş tutulması, yıldızımızın diğer gök cisimlerinin konumlarını saptırabileceğine dair ilk örnekti. [.W. DYSON, A.S. EDDINGTON, C. DAVIDSO]

Beyaz cücelerin kütlesini belirlemek çok zor bir iş

Science dergisinde 9 Haziran’da yayımlanan makale, eğer görebilseydi Einstein’ı fazlasıyla mutlu ederdi. Baltimore Uzay Teleskop Bilimi Enstitüsü’nden Kailash Sahu ve meslektaşları, beyaz bir cücenin arkasında kalan bir diğer yıldızın ışığını saptırdığını tespit etti. Hubble Uzay Teleskobu kullanılarak yapılan tespit ise kesinlikle tesadüf eseri gerçekleşmedi.

Hubble Uzay Teleskobu ile yapılan gözlemin mümkün olabilmesi için neredeyse muntazam hizada yer alan iki yıldızın bulunması gerekiyordu. Sahu ve ekibi, 5,000 yıldız hareketinin yer aldığı kataloğu didik didik ederek konumların birbirine çok yakın bir yıldız çifti tespit etti.

Talihli, Dünya’dan 18 ışık yılı ötede yer alan ve bir zamanlar Güneş benzeri bir yıldız olan Stein 2051B oldu. Düşük kütleli yıldızlar hidrojen tükendiğinde geride kalan helyumu karbon ve oksijene dönüştürerek zamanla genişleyen bir kırmızı dev halini alıyor. Dış katmanlarda çeşitli etkenler ile uzay savrulduğunda, geride çekirdeği temsil eden karbon-oksijen ağırlıklı beyaz cüce kalıyor. Güneş dahil olmak üzere Samanyolu’ndaki yıldızların yüzde 97’si bir gün beyaz cüceye dönüşecek.

Hubble’ın gözleminde beyaz cücenin ışınlarını saptırdığı arka plandaki yıldızın bükülen ışınları kesikli çizgi ile gösteriliyor. [NASA, ESA, A. FIELD/STSCI]
Yüksek kütleli nesneler olan beyaz cüceleri karadeliğe dönüşmekten alıkoyan faktör, aynı kuantum durumunda olmak istemeyen elektronlarının ürettiği basınç olarak ifade ediliyor. Bu tuhaf özellik beyaz cücelerin farklı kütle ve boyutlara sahip olmalarını sağlıyor.

Beyaz cücelerin kütle-çap ilişkisini açıklayan çalışması ile 1930’larda Nobel Ödülü kazanmış olan Subrahmanyan Chandrasekhar, buna rağmen kesin bir delil sunamamıştı. Bugüne kadar kütleleri tespit edilebilen tek beyaz cüceler ise yakınlarındaki bir diğer yıldız ile etkileşime girenler oldu. Astronomlar, iki yıldızın karşılıklı hareketlerine dayanan ölçümlerle kütle hesabı yapabildiler. Bu yöntemde bile, komşu yıldızın beyaz cücelerin kütlesine ekleme yaptığı ve kesin bir değer sunmayı zorlaştırdığı düşünülüyor.

Hubble Geniş Alan Kamerası 3 ile elde edilen görüntülerden oluşturulan kare, Stein 2051 sisteminin 1 Ekim 2013 tarihindeki konumunu gösteriyor. Beyaz cüceden geçen mavi çizgi, çift yıldızın gözlem süresince Güneş’e göre konum değişimini gösteriyor. Bu süreçte arka planda kalan yıldızlardan birine yaklaşan beyaz cüce Stein 2051B, bir tanesinin ışınlarını bükmeyi başardı. [NASA / ESA / K. Sahu, STScI.]

Ölçüm nasıl yapıldı?

Stein 2051B, kendisinden daha büyük olan Stein 2015A ile çift yıldız sistemi oluşturuyor. Kendisi gibi beyaz cüceler için kesin kütle tayini yapılmasını sağlayan bir yöntem henüz bulunmuyor. Bugüne dek yapılan tahminlere dayalı ölçümler, beyaz cücenin komşusuna kıyasla çok daha hafif olduğunu öne sürüyor.

Arka plandaki bir yıldızın çekim kuvvetiyle bükülen ışınlarını ölçümlemek ise beyaz cücenin kütlesini doğrudan ölçmeyi sağlayabilir. Ön plandaki yıldız ne kadar büyükse (bu senaryoda büyük olan Stein 2051B), arka plandaki yıldızın ışığı o kadar fazla bükülüyor.

Sahu, “Kütleyi ölçmek için en doğrudan yöntem bu… Birisini tartıya çıkarıp ağırlığına bakmaya benziyor” ifadesini kullandı.

Beyaz cücenin arka planındaki, yani 5,000 ışık yılı ötedeki yıldızın yakınından geçeceği tarih 5 Mart 2014 olarak hesaplanmıştı. Sahu’nun ekibi, iki yıldızın konumunu tespit etmek için Ekim 2013 ile Ekim 2015 arasında sekiz ayrı gözlem yaptı.

Gözlemler, tıpkı Einstein’ın tahmin ettiği gibi beyaz cücenin yakınlaşması ve uzaklaşması esnasında arka plandaki yıldızın küçük bir tutulma olarak belirdiğini ortaya çıkardı. Ölçümler, Stein 2051B’nin kütlesinin Güneş’in 0.675 katı olduğunu ve büyüklüğüne göre doğru orantılı belirdiğini gösterdi.

Gökbilimciler bu aşamadan sonra milyarlarca yıldız çiftinin yıllar içindeki hareketlerini takip ederek benzer gözlemleri tekrarlamayı amaçlıyor. Kısaca, her ne kadar yıldızların birbirlerinin ışığını büktüğü hizalanmalar nadir olsa da, birkaç tanesini yakın gelecekte tespit etmek mümkün olacak.

İlginizi çekebilir: “Bilim dünyasının 2016’daki en büyük keşfi: Kütleçekim dalgaları”