ALMA 'ejderha yumurtası'nı açtı: Dev bir yıldızın en erken tohumu olabilecek sıkı çekirdek

Avrupa Güney Gözlemevi'nden (ESO) Ashley Thomas Barnes'ın yönettiği 17 kişilik bir ekip, Şili'deki ALMA teleskop dizisiyle "ejderha yumurtası" lakaplı C2c1a çekirdeğini şimdiye kadarki en keskin ayrıntıyla inceledi. 5 Ekim'de arXiv'de paylaşılan ve Astronomy & Astrophysics dergisinde yayımlanmak üzere kabul edilen çalışmaya göre çekirdeğin en parlak bileşeni, yaklaşık 175 astronomik birimlik ölçeğe kadar inildiğinde bile tek ve sıkı bir yoğunlaşma olarak kalıyor. Bir astronomik birim, Dünya ile Güneş arasındaki ortalama uzaklık.

Çekirdek, Dünya'dan yaklaşık 5 kiloparsek, yani 16 bin ışık yılı kadar uzaktaki G028.37+00.07 adlı bulutun içinde. Astronomların "Ejderha Bulutu" dediği bu yapı, kızılötesi karanlık bulut sınıfında: Gaz ve toz o kadar yoğun ki, arkadaki galaktik kızılötesi ışığın önünde kara bir leke gibi görünüyor. Bu tür bulutlar, büyük kütleli yıldızların doğabileceği en soğuk ve en genç ortamlar arasında sayılıyor.

Dev yıldızlar nasıl doğuyor?

Güneş'ten en az sekiz kat ağır yıldızların nasıl oluştuğu hâlâ tartışmalı. Bir görüşe göre önce yeterince kütleli, yıldız öncesi (prestellar) bir çekirdek oluşuyor ve bu çekirdek tek parça hâlinde çökerek dev yıldızı doğuruyor. Rakip görüşe göre ise yıldız küçük başlıyor ve çevresindeki daha büyük gaz kümesinden zamanla malzeme çekerek büyüyor. Birinci senaryo, yani "çekirdek birikimi" modeli, gözlemle doğrulanması gereken önemli bir varsayıma dayanıyor: Sıkı, kütleli ve henüz yıldız barındırmayan çekirdeklerin gerçekten var olması. Makalenin girişinde vurgulandığı gibi, bunun ikna edici örnekleri hâlâ çok az.

Ejderha yumurtası, önceki düşük çözünürlüklü verilerde böyle bir aday olarak öne çıkmıştı. Ancak tek bir nesne mi olduğu, kütlesinin nerede toplandığı ve içinde bir önyıldızın oluşup oluşmadığı netleşmemişti. Yeni gözlemler bu soruları sınamak için tasarlandı.

Yumurta kırıldı ama sarısı tek parça

Ekip, ALMA'nın 1,3 milimetre dalga boyunda çalışan Bant 6 alıcısıyla 0,035 ile 0,078 yay saniyesi arasında açısal çözünürlük elde etti. Bu, bulutun uzaklığında yaklaşık 175-400 astronomik birime karşılık geliyor. Bölge bu çözünürlükte birden fazla parçaya ayrıldı; fakat en parlak bileşen olan C2c1a(a), tek ve kompakt bir zirve olarak kaldı. Araştırmacılar bu bileşenin yarıçapını yaklaşık 87 astronomik birim olarak ölçtü. En yakın komşu parça ise izdüşümde yaklaşık 2.400 astronomik birim uzakta.

Çekirdeğin kütlesi, tozun sıcaklığına bağlı olarak 2 ile 30 Güneş kütlesi arasında değişiyor. Bu belirsizliğin nedeni basit: Toz ışımasından kütle hesaplamak için sıcaklığı bilmek gerekiyor. Sürekli ışımanın zirvesindeki parlaklık sıcaklığı yaklaşık 40 kelvine ulaşırken, daha önceki düşük çözünürlüklü amonyak gözlemleri gazın 10 kelvin dolayında olduğunu gösteriyordu. Bu fark, merkeze doğru belirgin bir sıcaklık artışına işaret ediyor. Hesaplanan yoğunluklar santimetreküp başına bir milyardan fazla hidrojen molekülü gibi uç değerlere çıkıyor. Daha geniş ölçekte, yaklaşık 10 bin astronomik birim boyunca, çekirdeği yaklaşık 110 Güneş kütlesindeki soğuk bir gaz ve toz deposu sarıyor.

Henüz uyanmamış bir yıldız mı?

Spektrumda, genç ve sıcak önyıldızların çevresinde görülen "sıcak çekirdek" moleküllerinin güçlü izleri yok. Yalnızca formaldehit ve karbon monoksitten gelen, zayıf ve yaygın bir ışıma var. Çekirdeğe kesin olarak bağlanabilecek yüksek hızlı bir dış akış, yani genç yıldızların fırlattığı jetler de görülmedi. Yazarlar, zayıf, derine gömülü ya da bize göre elverişsiz yönelmiş bir dış akışın tümüyle dışlanamayacağını belirtiyor.

Ekibin vardığı sonuç, C2c1a(a)'nın kütleli ve soğuk bir deponun içine gömülü, olağanüstü sıkı bir çekirdek olduğu ve bu çözünürlükte başka sıkı parça içermediği. Yazarlara göre nesne, baskın bir rezervuarın içinde merkezi bir önyıldız "tohumunun" ilk oluşumunu izliyor olabilir.

Sınırlar ve sıradaki adım

Bulgu, tek parça çökme senaryosuyla uyumlu olsa da onu kanıtlamıyor. Kütle tahminindeki on beş katlık aralık, nesnenin ya çok kütleli ve soğuk bir çekirdek ya da daha az kütleli, sıcak bir cisim olabileceği anlamına geliyor. Çevredeki 110 Güneş kütlelik deponun zamanla çekirdeği beslemesi de mümkün. Tozun sıcaklığını doğrudan ölçecek, farklı dalga boylarında yapılacak gözlemler, ejderha yumurtasının gerçekte nasıl bir yıldıza dönüşeceğini anlamak için bir sonraki adım olacak.