Orion Bulutsusu'nun yaş bilmecesi: merkezdeki dev yıldız bir çarpışmadan doğmuş olabilir

Orion Bulutsusu'nun kalbindeki en kütleli yıldız, θ1 Orionis C1, iki yıldızın çarpışıp birleşmesinin ürünü olabilir. Leiden Üniversitesi'nden Maite Wilhelm ve uluslararası ekibinin önerdiği bu senaryo, bulutsuyu uzun süredir düşündüren bir çelişkiyi çözmeyi amaçlıyor: Bulutsudaki gaz kabuğu ve gezegen doğum diskleri, çevrelerindeki yıldızlardan çok daha genç görünüyor. Leiden Üniversitesi'nin 23 Ekim'de duyurduğu çalışma, Astronomy & Astrophysics dergisinde yayımlanıyor.

Bulutsunun yaş çelişkisi

Orion Bulutsusu çıplak gözle görülebilen büyük bir yıldız oluşum bölgesi. Buradaki genç yıldızların bir kısmı, içinde gezegenlerin biçimlendiği gaz ve toz disklerle çevrili. Merkezdeki θ1 Orionis C1'in güçlü ışınımı bu disklerden sürekli madde koparıyor ve onlara iribaşı andıran, kuyruklu bir görünüm veriyor. Gökbilimciler bu yapılara "proplyd", yani ön-gezegen diski diyor.

Sorun şu: Diskler o kadar hızlı madde yitiriyor ki yıldızların yaklaşık bir milyon yıllık yaşı düşünüldüğünde çoktan yok olmuş olmaları gerekirdi. İkinci bilmece, merkezdeki yıldızı saran büyük gaz kabuğu. Yıldız çevresindeki gazı harekete geçiriyor ve kabuk saniyede yaklaşık 13 kilometre hızla genişliyor. Bu hızdan geriye doğru hesap yapıldığında kabuğun yalnızca birkaç yüz bin yıl önce oluştuğu sonucu çıkıyor. Kısacası yıldızlar hem gaz kabuğundan hem de "iribaşlardan" belirgin biçimde yaşlı. Leiden ekibi buna Orion Bulutsusu'nun yaş paradoksu diyor.

Üçüncü yıldızın bozduğu çift

Wilhelm ve meslektaşlarının önerisine göre Güneş'in yaklaşık 33,5 katı kütleye sahip θ1 Orionis C1, bir çift yıldız sisteminin birleşmesiyle oluştu. Çift yıldızlar, karşılıklı kütleçekimiyle ortak bir kütle merkezi çevresinde dolanan iki yıldızdan oluşur. Araştırmacılar sisteme üçüncü bir yıldızın karıştığını, yıldızlardan birini kararlı yörüngesinden çıkardığını ve bunun sonunda iki yıldızın çarpışmasına yol açtığını düşünüyor. Üniversitenin açıklamasına göre çarpışma yaklaşık 200 bin yıl önce yaşanmış olabilir.

Senaryonun kilit noktası parlaklıktaki değişim. Birleşme birkaç yüz bin yıl önce gerçekleştiyse, ortaya çıkan yıldızın ışınım gücü o andan itibaren keskin biçimde artmış olmalı. Ekip bunun gözlemlerle uyuşup uyuşmadığını bilgisayar benzetimleriyle sınadı.

Benzetimler ne gösterdi?

Benzetimler senaryonun akla yatkın olduğunu gösterdi. Çarpışmadan önce iki yıldız çok daha az ışınım yaydığı için çevredeki toz diskleri ömürlerinin büyük bölümünü zarar görmeden geçirebildi. Disklerin hızla buharlaşması ancak birleşmeyle ışınım sıçradıktan sonra başladı. Böylece disklerin neden "genç" göründüğü açıklanmış oluyor: Asıl aşınma, yıldızların yaşına göre çok yakın bir geçmişte başladı.

Gaz kabuğunun hızlı genişlemesi ise tek başına birleşmeyle açıklanamıyor. Ekibin tahminine göre birleşme itici gücü yaklaşık otuz kat artırıyor; oysa gözlenen genişlemeyi açıklamak için yüz katlık bir artış gerekiyor. Araştırmacılar aradaki farkı buharlaşan disklerden gelen soğuk gazla kapatmayı öneriyor: Bu gaz genişleyen kabarcığın içindeki sıcak gazla karıştığında eksik itkiyi sağlayabilir.

Önerinin bir artısı daha var. Senaryo, θ1 Orionis C1'in iki tuhaf özelliğini de açıklayabiliyor: yıldızın eğik manyetik alanını ve yıldızda gözlenen hafif azot fazlalığını.

Yıldız çarpışmaları sanıldığından sık mı?

Çalışmanın ortak yazarı, Leiden Gözlemevi'nden Simon Portegies Zwart'a göre bu, kozmik komşuluğumuzda büyük bir yıldız çarpışmasının sonuçlarının ilk kez görülmesi anlamına geliyor. Portegies Zwart, bulgunun yıldız çarpışmalarının sanılandan çok daha yaygın olabileceğini ve geniş kapsamlı sonuçlar doğurabileceğini gösterdiğini söylüyor. Wilhelm de üçlü yıldız sistemlerindeki ince etkilerin yıldızların doğduğu ortamları, hatta henüz biçimlenmekte olan gezegenleri ciddi biçimde etkileyebileceğini vurguluyor.

Gezegen oluşumu açısından bu önemli bir ayrıntı: Bir yıldız kümesinde tek bir çarpışma, çevredeki disklerin ne kadar süre yaşayacağını, dolayısıyla içlerinde gezegen biçimlenmesine ne kadar zaman kalacağını belirleyebilir.

Kanıt değil, güçlü bir öneri

Yine de bu, birleşmenin doğrudan gözlemi değil; gözlenen özelliklerle uyuşan benzetimlere dayanan bir açıklama önerisi. Gaz kabuğunun genişlemesi için buharlaşan disklerden gelen soğuk gaz gibi ek bir mekanizmaya ihtiyaç duyulması da modelin her parçasının henüz tek başına oturmadığını gösteriyor. Senaryonun ne kadar sağlam olduğunu, bulutsudaki diskler ve merkezdeki yıldız üzerine yapılacak bağımsız çalışmalar gösterecek.